DE20321748U1

DE20321748U1 - Mittelspannungsschaltanlage

Info

Publication number: DE20321748U1
Application number: DE20321748U
Authority: DE
Original assignee: ABB Technology AG
Current assignee: ABB Technology AG
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2009-05-14
Anticipated expiration: 2013-12-20
Also published as: CN1914704B; WO2005062328A1; DE10360633A1; CN1914704A; US8937262B2; US20070145015A1; EP1697954A1

Abstract

Mittelspannungsschaltanlage mit mindestens einem Trennschalter, deren Antrieb innerhalb und/oder außerhalb eines Gasraumes angeordnet ist, mit den Funktionen Einschalten, Ausschalten, Erden dadurch gekennzeichnet, dass der Trennschalter als Dreistellungsvakuumkammerschalter (1) ausgeführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Mittelspannungs-Schaltanlage mit mindestens einem Trennschalter, gemäß Oberbegriff des Schutzanspruches 1.
In elektrischen Schaltanlagen, insbesondere in Mittelspannungs-Schaltanlagen, findet sich zusätzlich zu einem, meist fest eingebauten Leistungsschalter auch ein Trenner, der drei Stellungen einnehmen soll: Einschaltstellung, Ausschaltstellung und Erdungsstellung; d. h. als Dreistellungsschalter ausgebildet ist. Darüber hinaus kann der Dreistellungsschalter mit einer Last- bzw. Leistungsschalterfunktion ausgerüstet sein.
In der Einschaltstellung wird eine Verbindung zur spannungsführenden Sammelschiene und in der Erdungsstellung zur Erde hergestellt. In der Ausschaltstellung befindet sich das bewegliche Kontaktstück des Trenners in einer Mittelstellung zwischen Einschalt- und Erdungsstellung.
Herkömmliche Dreistellungs-Trenner sind als Schub- bzw. Messerschalter bekannt. Außerdem ist bekannt, dass eine analoge Funktionalität vorteilhaft auch mit einer "Dreistellungs-Vakuumschaltkammer" erfüllt werden kann.
Im allgemeinen werden Trenner als eigenständiges Gerät in demselben Gasraum wie der Last- bzw. Leistungsschalter oder in einem separaten Gasraum, insbesondere bei Doppelsammelschienen-Anordnungen, eingesetzt. Der elektrische Teil dieser Geräte ist stets Bestandteil des Gasraumes und ist mittels einer gasdichten Durchführung mit dem Antrieb verbunden, der sich innerhalb als auch außerhalb des Gasraumes befindet und üblicherweise in Mittelspannungs-Anwendungen als mechanischer oder magnetischer Antrieb ausgeführt wird.
Ein Trenner als eigenständiges Gerät erfordert – im Falle der Anordnung in demselben Raum wie der Last- oder Leistungsschalter – ein entsprechend großes Gehäuse oder bei separater Anordnung einen eigenen Gasraum. Das Letztgenannte bedeutet wiederum zusätzliche Durchführungen zwischen den unterschiedlichen Gasräumen.
In beiden Fällen sind zusätzliche Aufwendungen für Material, Montage und Prüfung erforderlich. Die Abmessungen der Schaltanlage sind entsprechend groß. Dies ist von Nachteil.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Schaltanlage der gattungsgemäßen Art dahingehend weiterzubilden, dass diese kompakter und funktioneller gestaltet ist.
Die gestellte Aufgabe ist bei einer Schaltanlage der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Schutzanspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen hierzu sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Kern der Erfindung ist hierbei, dass der Trennschalter als Dreistellungsvakuumkammerschalter ausgeführt ist.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Dreistellungsvakuumschaltkammer so ausgebildet ist, dass sie die Durchführung die von innerhalb des besagten Gasraumes zu ausserhalb des Gasraumes führt, bildet bzw. ersetzt und einen direkten Anschluss zur Sammelschiene bildet.
Der Gasraum kann dreiphasig aber auch einphasig als gasisolierte bzw. feststoffisolierte Sammelschiene ausgeführt sein. Anstatt eines Gasraumes kann auch eine Hälfte als auch die Einrichtung beidseitig in einen weiteren Feststoff eingegossen werden.
Weiterhin vorteilhaft ist eine Ausgestaltung bei welcher die Dreistellungsvakuumschaltkammer so ausgebildet ist, dass sie in eine Ringdichtung integriert ist, die von innerhalb des besagten Gasraumes zu ausserhalb des Gasraumes führt.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Dreistellungsvakuumschaltkammer in eine Gießharz-Durchführung integriert, d. h. mit einem Gießharzkörper versehen ist.
Dabei kann die Dreistellungsvakuumschaltkammer so ausgestaltet sein, dass diese – mit ihren Keramiken – selbst die Durchführung bildet.
Weiterhin besteht eine vorteilhafte Ausgestaltung darin, dass der Dreistellungsschalter so ausgebildet ist, dass er neben der Trennfunktion auch die Funktionen der Last- bzw. Leistungsschaltung ausführen kann.
In letzter vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die beschriebenen Anforderungen der Trennerdurchführungen sowohl für Einfach- als auch Doppelsammelschienen-Applikation anwendbar sind.
Für kompakte Mittelspannungs-Schaltanlagen hoher Funktionsintegration erscheint es vorteilhaft, den Trenner – ausgeführt als Dreistellungs-Vakuumschaltkammer – direkt in funktionsrelevante Teile, wie z. B. eine Gießharz-Durchführung zu integrieren oder die Dreistellungs-Vakuumschaltkammer so auszugestalten, dass sie (mit ihren Keramiken) selbst die Durchführung bildet. Im erstgenannten Fall ist die Eingießtechnologie insbesondere von Vakuumschaltkammern gut bekannt und Stand der Technik.
Aufgabe der Durchführung ist üblicherweise, die spannungsführenden Strombahnen verschiedener Gasräume zu verbinden und gegen die geerdete Kapselung zu isolieren. Gleichzeitig kann die Durchführung unterschiedliche Gehäuse mechanisch gegeneinander stabilisieren bzw. auch auf Abstand halten.
Der Last- oder Leistungsschalter ist mit der einen Seite des Dreistellungs-Trenners verbunden. Diese Seite stellt die Zuleitung zum beweglichen Kontaktträger der Dreistellungs-Vakuumschaltkammer dar. Die Vakuumschaltkammer als elektrischer Teil des Trenners kann vollständig in Gießharz eingegossen sein, wobei der Gießharzkörper als Durchführung ausgebildet ist.
Befindet sich der mechanische Teil des Trenners (Antrieb) außerhalb des Gasraumes ist dieser über eine gasdichte Durchführung und ein Gestänge mit der Vakuumschaltkammer verbunden.
Die andere Seite der Dreistellungs-Vakuumschaltkammer, die Zuleitung zum Festkontaktträger der Vakuumschaltkammer, bildet den direkten Anschluß zur Sammelschiene. Dieser Anschluß kann unter einem Isoliergas realisiert werden. Dann ist ein kleinräumig gestalteter Gasraum zur Aufnahme dieser Verbindung und zur Fortführung der Sammelschiene zum Gasraum des nächsten Schaltfeldes oder Blockes (Sammelschienen über mehrere Feldteilungen zusammengefaßt) erforderlich. Dieser Gasraum kann dreiphasig als klassischer Sammelschienenraum oder einphasig als gasisolierte Sammelschiene ausgeführt werden.
Ein Block wiederum besteht aus mehreren Schaltfeldern mit einem gemeinsamen Gasraum. In diesem Gasraum befinden sich keinerlei bewegliche Teile. Auch werden keine Schalthandlungen in diesem Gasraum vorgenommen.
Des Weiteren kann der Anschluß der Dreistellungs-Vakuumschaltkammer an eine feststoffisolierte Schiene steckbar angebunden werden oder sogar z. B. einseitig oder auch beidseitig wiederum in einen Feststoff eingegossen werden. In diesem Falle ist die Durchführung auf der der Sammelschiene zugeordneten Seite berührungssicher ausgeführt, d. h. mit einer leitfähigen Beschichtung versehen. Der Anschluß der Sammelschiene kann über einen Steckkontakt geschehen, welcher Teil der Durchführung ist.
Die Durchführung mit der Dreistellungs-Vakuumschaltkammer (DSK) selbst ist so ausgeführt, dass im eingeschalteten Zustand der Vakuumschaltkammer die Verbindung zur Sammelschiene realisiert ist. In der "Ausschaltstellung" der Vakuumschaltkammer, d. h. auch Mittelstellung zwischen Einschaltstellung und Erdungstellung, können unterschiedliche Potentiale isoliert werden. Diese Anordnung besitzt Trennstrecken-Isoliervermögen.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.
Es zeigt:
1: Erfindungsgemäßer Trennschalter.
2: Erfindungsgemäßer Trennschalter mit direkter Funktion einer Durchführung.
3: Durchführungstrennschalter mit Last- und Leistungsschaltvermögen.
Die Erdungsstellung erfordert eine in die Durchführung integrierte Verbindung von einem "Erdungspunkt" an das metallische Mittelteil 2 der Vakuumschaltkammer 1, welches sich zwischen den Isolierkeramiken 3, 4 gemäß 1 befindet.
In dem Fall gemäß 1, wie im Fall gemäß 2 bei dem ein direkter Einsatzes der DSK als Durchführung selbst dient, ist am metallischen Mittelteil 2 der DSK ein Randboard 5 angebracht, das die Verbindung zum "Erdungspunkt" ermöglicht. Das Randboard 5 kann außerdem mit einer Dichtung 6 ausgerüstet sein, die die Abdichtung zum Gasraum vornimmt.
Dies ist am zweckmäßigsten dadurch zu erreichen, dass die elektrische Erdverbindung mit der mechanischen Verbindung eine Einheit bildet, so dass durch die Montage der Durchführung die Erdverbindung sichergestellt ist.
Die beschriebene Anordnung der Trennerdurchführung ist sowohl für Einfach- als auch Doppelsammelschienen-Applikationen anwendbar.
Die als Durchführungstrenner ausgebildete Dreistellungs-Vakuumschaltkammer lässt sich basierend auf noch höherere Funktionsintegration wie folgt ausgestalten.
In 3 ist ein entsprechender Durchführungstrennschalter gezeigt, der neben den Funktionen Einschaltstellung, Ausschaltstellung und Erdungsstellung auch die Funktion der Lastschaltung bzw. Leistungsschaltung ausführen kann, d. h. er besitzt zusätzlich Last- und Leistungsschaltvermögen.
Dazu findet eine Vakuumschaltkammer Verwendung, die wie in 3 dargestellt über einen 2. Raum 10 verfügt, bzw. zumindest einen abgeschirmten Bereich innerhalb einer Vakuumschaltkammer, der auch separat an der Vakuumschaltkammer angeordnet sein kann, in dem sich diese Schaltstrecke befindet.
Damit kann sichergestellt werden, dass praktisch beim Ausschalten von Last- bzw. Kurzschlussströmen kein Plasma aus dieser Schaltstrecke in den Bereich der Erdungsstrecke gelangen kann.
Somit wird eine Bedampfung der Isolierstrecken verringert bzw. unter Verwendung eines separaten Raumes in Gänze verhindert. Die sichere Isolation in der Mittelstellung ist damit gegeben. Erreicht wird dieses über eine Trennung der beiden Strecken mittels eines Faltenbalges oder durch ein Labyrinth aus ineinandergeschachtelten Schirmbauteilen.
Im Lastschaltungsbereich kann sich ein Kontaktsystem befinden, dass aus Flachkontakten besteht. Für ein Kurzschlussstrom-Ausschaltvermögen sind die Merkmale einer Leistungsschalter-Vakuumschaltkammer erforderlich. Es können dazu sowohl RMF- als auch AMF-Kontaktsysteme Verwendung finden.
RMF steht für Radialmagnetfeld und AMF für Axialmagnetfeld.
Im Unterschied zur Dreistellungs-Vakuumschaltkammer ohne Ausschaltvermögen, benötigt diese Schaltkammer mit Ausschaltvermögen einen Antrieb, der zumindest beim Trennen der Schaltkontaktstücke diese in bekannter Weise rasch auf Abstand bringt, zumindest bis in den Bereich der Ausschaltstellung (Mittelstellung).

Claims

Mittelspannungsschaltanlage mit mindestens einem Trennschalter, deren Antrieb innerhalb und/oder außerhalb eines Gasraumes angeordnet ist, mit den Funktionen Einschalten, Ausschalten, Erden dadurch gekennzeichnet, dass der Trennschalter als Dreistellungsvakuumkammerschalter (1) ausgeführt ist.
Mittelspannungsschaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dreistellungsvakuumschaltkammer (1) so ausgebildet ist, dass sie die Durchführung die von innerhalb des besagten Gasraumes zu ausserhalb des Gasraumes führt, bildet bzw. ersetzt und einen direkten Anschluss zur Sammelschiene bildet.
Mittelspannungsschaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dreistellungsvakuumschaltkammer (1) so ausgebildet ist, dass sie in eine Ringdichtung integriert ist, die von innerhalb des besagten Gasraumes zu ausserhalb des Gasraumes führt.
Mittelspannungsschaltanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dreistellungsvakuumschaltkammer (1) so ausgestaltet ist, dass diese – mit ihren Keramiken – selbst die Durchführung bildet.
Mittelspannungsschaltanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dreistellungsvakuumschaltkammer in eine Gießharz-Durchführung integriert ist, d. h. mit einem Gießharzkörper versehen ist.
Mittelspannungsschaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dreistellungsschalter so ausgebildet ist, dass er neben der Trennfunktion auch die Funktionen der Last- bzw. Leistungsschaltung ausführen kann.
Mittelspannungsschaltanlage nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beschriebenen Anforderungen der Trennerdurchführungen sowohl für Einfach- als ach Doppelsammelschienen-Applikation anwendbar sind.