DE2037234A1

DE2037234A1 - Schaltgerat für hohe Spannungen

Info

Publication number: DE2037234A1
Application number: DE19702037234
Authority: DE
Inventors: Gunter Dr Ing χ 1136 Berlin Fiebig Reiner Dr Ing χ 1020 Berlin Gurtler Wolfgang Dipl Ing χ 1136 Berlin HOIh 33 72 Weinzierl
Original assignee: INST PRUEFFLED fur ELEKTRISCH
Current assignee: INST PRUEFFLED fur ELEKTRISCH
Priority date: 1970-07-01
Filing date: 1970-07-28
Publication date: 1972-02-03
Also published as: NL7013087A; GB1329725A; BG27924A3; FR2060864A5; BE759947A

Description

Schaltgerät für hohe Spannungen» 2037234

Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät für hohe Spannungen \ mit einer oder mehreren Schaltkammer(n), die mindestens eine aus zwei oder mehreren Schaltelektroden bestehende Leistungs= oder Lastschaltstrecke und/oder Spannungstrennstrecke und eine diesen Trennstrecken zugeordnete Erdelektrode, die im Schaltkammergehäuse angeordnet oder durch dieses selbst gebildet ist, aufweist· Sämtliche oder auch. nur einige der Schaltelektroden sind gegeneinander isoliert durch das aus Isoliermaterial und/oder Metall bestehende Schaltkammergehäuse geführt»

Die Möglichkeit, eine isolierte Trennstrecke, insbesondere Schalt strecke von Leistungsschaltern als vorschriftsmäßige Spannungstrennstrecke verwenden zu können, wurde bereits erkannt. Bei einem bekannten elektrischen Schalter ist zu diesem Zweck das isolierende Schaltkammergehäuse an einer Stelle quer zur Trennstrecke durch eine metallische Elektrode geteilt und diese ist im ausgeschalteten Zustand des Schalters über einen Erdungsschalter geerdet. Der bekannte Schalter führt zwar zur Integration der Funktionen "Schalten von Last- und Kurzschlußströmen" und "Trennen" und somit zum Wegfall eines gesonderten Trennschalters, für die !Funktion "Erden" ist jedoch ein separater Erdungsschalter erforderlich und die genannten Funktionen müssen außerdem mit einem hohen Aufwand gegeneinander gegen Fehlbetätigungen verriegelt werden.

Das Anbringen von ortsveränderlichen Erdungseinrichtungen bereitet in gekapselten kleinräumigen Anlagen Schwierigkeiten· Da derartige Einrichtungen im allgemeinen kein Einschaltvermögen besitzen, muß die Anlage vorher mit besonderen Zusatzeinrichtungen auf Spannungsfreiheit überprüft werden* ohne daß damit ein absoluter Schutz des die Erdungseinrichtung einlegenden Personals gewährleistet ist«

109*06/0849

Zweck der Erfindung ist es, die genannten Mangel zu beseitigen, d· h» die Punktionen "Schalten von Last- und Kurzschlußströmen", "Trennen", "Kurzschließen" und "Erden" auf kleinstem Baum mit geringsten Kosten zu realisieren und Fehlhandlungen zu vermeiden "bzw. deren Auswirkungen klein zu halten·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schaltgerät anzugeben, das besondere Erdungsschalter einschließlich deren separate Antriebe sowie aufwendige Verriegelungsmaßnahmen entbehrlich werden läßt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Schaltgerät der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß in der Schaltkammer außer der Leistungs- Oder Lastschaltstrecke und/oder Spannungstrennstrecke eine Erdungsschaltstrecke angeordnet ist«

Die feststehende Erdungsschaltelekfcrode dieser ErdungsschaItstrecke besteht aus mindestens einem in der verlängerten Bahn der beweglichen Schaltelektrode angeordneten und mit der Erdelektrode leitend verbundenen Kontaktelement oder aus zwei in der verlängerten Bahn der beweglichen Schaltelektrode angeordneten Kontaktelementen, von denen das eine mit der Erdelektrode und das zweite mit einer der feststehenden Schaltelektroden in leitender Verbindung steht· Als bewegliche Erdungsschaltelektrode dient eine bewegliche Schaltelektrode· Die Schließung der Erdungsschaltstrecke erfolgt durch eine über die Ausschaltstellung und/oder Spannungstrennstellung hinausgehende Bewegung dieser beweglichen Schaltelektrode· Die Schaltstüoke der Erdungsschaltelektroden bestehen aus Materialien mit geringer Verschweißneigung, vorzugsweise Stahl, oder sie sind mit einem Oberzug aus solchen Materialien versehen· Als Schaltkammern eignen sich vorzugsweise Vakuumschaltkammern oder solche Schaltkammern mit SF₆-FuIlung· In der Sohaltkammer können in an sich b#kannter Weisa Meßglieder für Strom und Spannung untergebracht

Ein im Rahmen der Erfindung liegendes Merkmal besteht darin, daß jeweils zwei oder mehrere Schaltkammern oder zwei oder mehrere Schaltstrecken innerhalb einer Schaltkammer parallel geschaltet sind und daß jede Anschlußseite dieser Parallelschaltung eine Erdungs schalt strecke aufweist· Nach, der Erfindung ist außerdem vorgesehen, zwei oder mehrere Schaltkammern oder zwei oder mehrere Schaltstrecken innerhalb einer Schaltkammer elektrisch in Eeihe zu schalten und jeder Anschlußseite dieser Reihenschaltung eine Erdungsschaltstrecke zuzuordnen·

Da eine Anschlußseite des erfindungsgemäßen Schaltgerätes mit der Sammelschienenseite und die andere Anschlußseite mit der Abgangsseite der Schaltanlage in Verbindung steht, können gleichzeitig oder unabhängig voneinander die Bammelschienen und der Abgang geerdet werden· Es ist auch möglich, das wahlweise Erden von Sammelschienenseite und Abgangsseite der Schaltanlage in der Weise zu realisieren, daß das Schaltgerät mit nur einer innerhalb der Schaltkammer angeordneten Erdungsschaltstrecke im ausgeschalteten Zustand aus der Anlage herausgezogen und mit vertauschten Anschlüssen, vorzugsweise durch Drehen um 180°, wieder eingeführt wird*

Das erfindungsgemäße Schaltgerät besitzt gegenüber bekannten Schaltern zahlreiche Vorzüge. Die Integration der Funktionen Schalten, Trennen, Erden und Kurzschließen in feiner Schaltkammer mit hohem Isoliervermögen und kleinsten Isolierabständen ermöglicht die Realisierung sämtlicher vorkommenden Schaltaufgaben einer Schaltanlage auf kleinstem Raum und mit geringen Kosten· Die Erfindung schafft einen schnellwirkenden Erdungsschalter bzw. Kurzschließer ohne zusätzlichen Antrieb, da ein und derselbe Antrieb sowohl für das Schalten als auch für das Erden ausgenutzt ist»

Mit dem erfindungsgemäßen Schaltgerät können die an einer Anschlußseite liegenden Schaltanlagenteile wahlweise geerdet oder durch Anschließen aller Pole an Erde kurzgeschlossen werden» Die in der Schaltkammer untergebrachte

108886/0849

Erdungssehaltstrecke kann auch dazu dienen, beim Versagen der ßchaltstreckei z. B. eines Lastschalters bei Kurzschlüssen im Schaltmoment oder eines Synchronschalters bei Ausfall der Steuerung, die Speiseseite der Schaltanlage sofort zu erden, eo daß die Schadensauswirkungen an der Schaltstrecke und dem Gerät als ganzem gering bleiben* Ähnliches gilt beim Auftreten von Störlichtbogen in der Anlage·

Die Zusammenfassung der Funktionen in einer Schaltkammer gestattet es, das Schaltgerät fest in die Schaltanlage einzubauen, wenn nicht aus Gründen der Austauschbarkeit die Verbindung mit der Schaltanlage unter Spannung lösbar sein muß.

Als ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Schaltgerätes muß auch die Tatsache gewertet werden, daß Fehlhandlungen zu keinen Störlichtbögen führen und sie weder Schaltanlagenteile noch das Personal gefährden.

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt ι Fig· 1t den Längsschnitt einer Vakuumschaltkammer mit einer

feststehenden und einer beweglichen Schaltelektrode, Fig. 2ι den Längsschnitt einer Vakuumschaltkammer mit zwei feststehenden und einer als Schaltbrücke ausgeführten beweglichen Schaltelektrode#

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltkammer ist aus einem hochevakuierten zylinderförmigen Metallgehäuse 1 aufgebaut, das an seinen Stirnseiten isolierende Abschlußplatten 2;3 aufweist, von denen eine die feststehende Schaltelektrode 4· trägt und die andere als Führung für die bewegliche Schaltelektrode 5 dient. Die Schaltelektroden 4;5 sind so angeordnet, daß sich ihre Kontaktstücke gegenüberliegen und in Anlage bewegbar und trennbar sind. Sie bilden gemeinsam eine Leistungs- oder Lastschaltstrecke und, sobald die bewegliche Schaltelektrode 5 die Ausschaltstellung überschreitet, auch eine Spannungstrennetrecke. Die Trennerbedingung ist dadurch erfüllt, daß das Metallgehäuse 1 mittels eines Erdkontaktes 6 geerdet ist und es somit als Erdelektrode wirkt«

109886/0849

Am Metallgehäuse 1 ist im Bereich der Schalte lektr öden 4}5 ein Schirm 7 über ein Isolierstück befestigt· Zur Abdichtung der Schaltkammer an der Durchtrittsstelle der beweglichen SchaItelektrode 5 ist zwischen der Abschlußplatte 3 "und- dem Schaft der beweglichen Schaltelektrode ein Balg 8 angeordnet» Gemäß dem Hauptkennzeichen der Erfindung ist innerhalb der Schaltkammer eine Erdungsschaltstrecke angeordnet, deren bewegliche Erdungsschaltelektrode, durch die bewegliche Schaltelektrode 5 und deren feststehende Erdungsschaltelektrode durch ein in der verlängerten Bahn der beweglichen Schaltelektrode angeordnetes sowie mit dem als Erdelektrode dienenden Metallgehäuse 1 leitend verbundenes Eontaktelement 9 gebildet ist. Die Schließung der Erdungsschaltstrecke erfolgt durch eine über die Ausschaltstellung und Spannungstrennstellung hinausgehende Bewegung der beweglichen Schaltelektrode 3» so daß sich ein gesonderter Antrieb für diese Aufgabe erübrigt*

Das Ausführungsbeispiel nach Pig· 2 unterscheidet sich von ersterem im wesentlichen dadurch, daß die Leistungs- oder Lastschaltstrecke aus zwei über Durchführungen 12;13 durch das geerdete Metallgehäuse 10 geführten feststehenden Schaltelektroden 14 und einer als Schaltbrücke ausgeführten beweglichen Schaltelektrode 15, deren sie tragender Schaft aus Isoliermaterial besteht, aufgebaut ist. Als bewegliche Erdungsschaltelektrode dient wiederum die bewegliche Schaltelektrode 15i während die feststehende Erdungsschaltelektrode aus zwei in der verlängerten Bahn der beweglichen Schaltelektrode 15 angeordneten Kontaktelementen 19;19S von denen das eine (19) mit dem geerdeten Metallgehäuse 10 und das zweite (19 *) mit einer der feststehenden Schalte lektr öden 14-leitend verbunden ist, besteht. Das Schließen und öffnen der Erdungsschaltelektrode geschieht durch die bewegliche Schaltelektrode 15·

Die übrigen Bezugszeichen der Pig. 2 betreffen Bauteile mit gleicher Punktion wie in Fig. 1. Auf eine wiederholende Beschreibung kann daher verzichtet werden·

109886/0849

Claims

•m Ό ·» Batentanspräche:

1. Schaltgerät für hohe Spannungen, dessen Schaltkammer(n) mindestens eine Leistungs- oder Lastschaltstrecke und/oder eine Spannnngstrennstrecke aus zwei oder mehr Schaltelektroden, von denen- sämtliche oder nur einige gegeneinander isoliert durch das aus Isoliermaterial und/oder Metall bestehende Kammergehäuse geführt sind, und eine diesen Trennstrecke(n) zugeordnete Brdelektrode, die im Gehäuse angeordnet oder durch das Gehäuse selbst gebildet ist, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schaltkammer außer der Leistungs- oder Lastschaltstrecke und/oder Spannungstrennstrecke eine Erdungsschaltstrecke angeordnet ist#

2_# Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehende Erdungsschaltelektrode aus einem oder mehreren in der verlängerten Bahis der beweglichen Schaltelektrode angeordneten und mit der Brdelektrode leitend verbundenen Kontaktelement(en) oder aus zwei in der verlängerten Bahn der beweglichen Schaltelektrode angeordneten Kontaktelementen besteht, von denen das eine mit der Erdelektrode und das zweite mit einer der feststehenden Schaltelektröden in leitender Verbindung steht, gebildet ist.

3· Schaltgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als bewegliche Erdungsschaltelektrode die bewegliche Schaltelektrode oder eine der beweglichen Schaltelektroden dient und daß die Schließung der Erdungsschaltstreck© durch eine über die Ausschaltstellung uod/oder Spannungs™ trennstellung hinausgehende Bewegung dieser beweglichen Schaltelektrode erfolgt.

-7-109886/0849

mm Π mm

4· Schaltgerät nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstücke der Erdungsschaltelektroden aus Materialien mit geringer Verschweißneigung, vorzugsweise Stahl, bestehen oder mit einem Überzug aus solchen Materialien versehen sind·

5· Schaltgerät nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch die vorzugsweise Verwendung einer Vakuumschaltkammer oder einer mit SFg gefüllten Schaltkammer·

6. Schaltgerät nach Anspruch 1 bis 5t dadurch gekennzeichnet! daß jeweils zwei oder mehrere Schaltkammern oder zwei oder mehrere Schaltstrecken innerhalb einer Schaltkammer parallel geschaltet sind und daß jede Anschlußseite dieser Parallelschaltung eine Erdungsschaltstrecke aufweist·

7· Schaltgerät nach Anspruch 1 bis 5 t dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Schaltkammern oder zwei oder mehrere Schaltstrecken innerhalb einer Schaltkammer in Beine geschaltet sind und daß jede Anschlußseite dieser Reihenschaltung eine ErdungsschaItstrecke aufweist·

109886/0849

Leerseite