DE2718436B2 - Elektrische Schaltvorrichtung und Anwendung derselben in einer Pumpspeicheranlage - Google Patents
Elektrische Schaltvorrichtung und Anwendung derselben in einer PumpspeicheranlageInfo
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- Gas-Insulated Switchgears (AREA)
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Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltvorrichtung,
mit einem ein elektrisch isolierendes Gas enthaltenden Gehäuse, in dem zwei miteinander in
Wirkverbindung stehende Kontaktpaare angeordnet sind, welche je einen starren Kontakt und einen
länglichen Kontakt, der in seiner Längsrichtung zum starren Kontakt hin und von diesem weg bewegbar ist,
aufweisen, und ferner mit umsteuerbaren Mitteln zum Verschieben des beweglichen Kontaktes in seiner
Längsrichtung. Die Erfindung betrifft ferner die Anwendung dieser elektrischen Schaltvorrichtung in
einer Pumpspeicheranlage, wobei die elektrische Schaltvorrichtung zwischen eine elektrische Maschine und
eine Stromschiene geschaltet ist, um wahlweise durch
genannte elektrische Maschine entweder als Generator
oder als Motor zu betreiben.
jo Anlagen mit Pumpspeichereinrichtungen ausgestattet,
die eine elektrische Maschine aufweisen, welche unter normalen Betriebsbedingungen als Generator und bei
reduzierter Belastung der hydroelektrischen Anlage als Motor arbeitet, wobei im letzteren Fall die als Motor
arbeitende Maschine dazu dient, eine Turbine oder ein Wasserrad anzutreiben, um Wasser von einem unteren
Behälter in einen oberen zu fördern. Zu diesem Zweck muß die Drehrichtung der elektrischen Maschine
umgekehrt werden. Um die Drehrichtung einer im
w Dreiphasenbetrieb arbeitenden elektrischen Maschine
umzukehren, ist es bekanntlich notwendig, zwei Phasenanschlüsse der elektrischen Maschine miteinander
zu vertauschen. Das geschieht durch zwei separate Trennschalter, über die die elektrische Maschine mit
einer Stromschiene verbunden ist. Die Trennschalter beanspruchen einen beträchtlichen Raum. Außerdem
müssen die Betätigungsmechanismen dieser Trennschalter mittels einer Verriegelung miteinander verbunden
werden.
elektrische Schaltvorrichtung zu schaffen, die eine einfache Struktur aufweist und deren gekoppelte
vorgeschlagen, daß die umsteuerbaren Mittel ein um eine feste Achse in beiden Richtungen drehbares
Bauelement aufweisen, welches bei jeder Drehrichtung zur gleichzeitigen, gegenläufigen Verschiebung der
beweglichen Kontakte dient, derart, daß wenn einer der beweglichen Kontakte zu seinem starren Kontakt hin
bewegt wird, der andere bewegliche Kontakt von seinem starren Kontakt weg bewegt wird, so daß beide
beweglichen Kontakte nicht gleichzeitig mit ihren zusammenarbeitenden festen Kontakten verbunden
sein können, und daß ein weiteres Paar starrer Kontakte vorhanden ist, die untereinander elektrisch verbunden
sind und die je mit einem der beweglichen Kontakte in gleitendem Kontakt stehen.
In den Zeichnungen wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigen
äierbei
F i g. 1 ein bekanntes Schaltschema einer ,ils Generator
oder als Elektromotor arbeitenden elektrischen Maschine, die in einer hydroelektrischen Pumpspeicheranlage
verwendet wird.
F i g. 2 einige der in F i g. 1 schematisch dargestellten
bekannten Vorrichtungen,
F i g. 3 einen schematischen Aufriß der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltvorrichtung,
Fig.4 und 5 eine schematische Darstellung eines
Teils der in F i g. 3 ersichtlichen elektrischen Schaltvorrichtung,
F i g. 6 eine Einzelheit, in der eine Modifikation der in
den F i g. 4 und 5 dargestellten elektrischen Schaltvorrichtung ersichtlich ist
In der F i g. 1 ist eine elektrische Maschine G ersichtlich, die mit einer Wasserturbine oder mit einem
Wasserrad (nicht dargestellt) verbunden ist Die elektrische Maschine G ist über einen Transformator Tr,
einen Haupt-Trennschalter DS, einen Gasstromunterbrecher GCB und Trennschalter DS\, DS2 mit einer
Stromschiene BUS elektrisch verbunden. Eine elektrische Last (nicht dargestellt) ist über einen Trennschalter
DSa, einen Stromunterbrecher CB und einen Trennschalter
DSb an die Stromschiene BUS angeschlossen. Unter normalen Betriebsbedingungen arbeitet die
elektrische Maschine G als Generator und liefert einen Dreiphasen-Wechselstrom über die Stromschiene BUS
an die elektrische Last Wenn im Hinblick auf den Antrieb des Wasserrades oder der Wasserturbine die
elektrische Maschine G als Motor betrieben wird, ist es notwendig, diese in umgekehrter Richtung laufen zu
lassen. Gleichzeitig speist die Stromschiene die als Motor arbeitende elektrische Maschine G mit elektrischer
Energie, die der Stromschiene BUS über eine elektrische Leitung (nicht dargestellt) zugeführt wird.
Um die Umkehrung der Drehrichtung herbeizuführen, ist es unumgänglich, zwei der Phasenanschlüsse der der
elektrischen Maschine zugeführten elektrischen Energie zu vertauschen. Zu diesem Zweck sind die Trennschalter
DS\, DS2 angeordnet. Dabei ist es so, daß, wenn der
Trennschalter DS\ geschlossen ist, der Trennschalter DS2 geöffnet ist und umgekehrt Ferner können beide
Trennschalter DS\, DS2 gleichzeitig geöffnet sein,
dürfen aber andererseits nie gleichzeitig geschlossen sein.
In der F i g. 2 sind der Haupt-Trennschalter DS, der Gasstromunterbrecher GCB und die beiden Trennschalter
DS1, DS2 dargestellt
Ferner ist die Stromschiene BUS ersichtlich. Man sieht, daß die beiden Trennschalter DS], DS2 getrennte
Einheiten bilden. Weiterhin ist ein Verriegelungsmechanismus vorhanden, der zwischen den Betätigungshebeln
der beiden Trennschalter angeordnet ist. Der Verriegelungsmechanismus weist ein Verbindungsglied LK auf,
welches an einem Ende eine längliche Ausnehmung aufweist, in der der Betätigungshebel L\ des Trennschalters
DS\ gelagert ist Der Betätigungshebel L2 des
Trennschalters DS2 ist mit dem anderen Ende des Verbindungsgliedes verbunden. Der Verriegelungsmechanismus
ist derart ausgebildet, daß die beiden Trennschalter gleichzeitig geöffnet, aber nicht gleichzeitig
geschlossen werden können.
In den bekannten elektrischen Schaltvorrichtungen sind zwei separate Trennschalter DS\, DS2 vorhanden,
die notwendigerweise einen beträchtlichen Raum beanspruchen. Ferner müssen die Betätigungsmechanismen
dieser Trennschalter mittels eines Verriegelungsmechanismus miteinander verbunden werden.
In der Fig.3 ist eine elektrische Schaltvorrichtung
PHSD auf eine Stromschiene BUS montiert Ferner ist auf einer Seite der Schaltvorrichtung PHSD ein
Gasstromunterbrecher GCB an diese angeschlossen. Ein Haupt-Trennschalter DS'rst zwischen einem oberen
Abschnitt des Gasstromunterbrechers und einem Endteil TrC des Transformators Tr angeordnet Die
Stromschiene BUS, die Schaltvorrichtung PHSD, der Haupt-Trennschalter DS, der Gasstromunterbrecher
GCB und der Endteil 7X7 des Transformators stehen in gegenseitiger Verbindung und sind mit einem Gas, wie
z.B. SFe, gefüllt das Isolationszwecken dient In der
Schaltvorrichtung PHSD ist für jede Phase des Wechselstromes je eine Phasenschakeretnrichtung
vorgesehen. Eine Einrichtung dient zum Vertauschen der Anschlußklemme A mit der Anschlußklemme B und
eine zweite Einrichtung dient zum Vertauschen der Anschlußklemmen B und A. Die dritte Phasenschaltereinrichtung
dient nur zur Unterbrechung der Verbindung zur Phase C Die Anschlußklemmen A, B befinden
sich an der Stromschiene BUS.
In der F i g. 4 ist ein Gerüst ersichtlich, das sich aus einem oben und unten offenen Gehäuse 1 sowie einer
am oberen Ende des Gehäuses 1 angeordneten Deckhaube 2 zusammensetzt Das untere Ende des
Gehäuses dient der Befestigung der Stromschiene BUS.
Im Inneren des Gerüstes sind zwei miteinander in Wirkverbindung stehende Kontaktpaare angeordnet.
Jedes dieser Kontaktpaare weist einen starr angeordneten Kontakt 6a, 66 und einen beweglichen Kontakt 13a,
136 auf. Die starren Kontakte 6a, Sb, sind auf Leiter 5a, 5b montiert, die mittels Isolatoren 4a, 4b befestigt sind.
Diese Isolatoren sind ihrerseits an Deckeln 3a, 3b befestigt. Die Leiter 5a, 5b sind mit zwei Phasenanschlüssen
der Stromschiene BUS verbunden. Die beweglichen Kontakte 13a, 136 weisen eine längliche
Form auf und sind mittels Isolierstangen 12a, 12b je mit einer Zahnstange 11a, 116 verbunden. Die Zahnstangen
Ha, lib sind in bezug auf die Längsrichtung der beweglichen Kontakte 13a, 136 ausgerichtet. Eine eine
Öffnung in der Seitenwand des Gehäuses 1 verschlie-
« ßende Distanzhülse 7 aus isolierendem Material trägt
einen Leiter 8. Dieser Leiter 8 ist derart angeordnet, daß er mit dem Gasstromunterbrecher GCB in Verbindung
steht Der Leiter 8 weist zwei weitere starre Kontakte 14a, 146 auf, die in schleifendem Kontakt mit den
entsprechenden beweglichen Kontakten 13a, 136 stehen. Die Zahnstangen 11a, 116 kämmen an diametral
gegenüberliegenden Stellen mit einem Zahnrad 10, das auf eine Welle 9 montiert ist, die in beide Drehrichtungen
drehbar gelagert ist.
Der starre Kontakt 6a und der bewegliche Kontakt 13a bilden den Trennschalter DS2 und die Kontakte 66
und 136 bilden den Trennschalter DS\. Die Schaltvorrichtung funktioniert folgendermaßen.
Wenn die elektrische Maschine G als Generator arbeitet, fließt der elektrische Strom ausgehend von dem an eine Endklemme des Gasstromunterbrechers GCB angeschlossenen Leiter 8 über den Zwischenkontakt 146, den beweglichen Kontakt 136, den starren Kontakt 66 und den Leiter 56 zum Anschluß B der Stromschiene BUS. Dieser Sachverhalt kann der F i g. 4 entnommen werden.
Wenn die elektrische Maschine G als Generator arbeitet, fließt der elektrische Strom ausgehend von dem an eine Endklemme des Gasstromunterbrechers GCB angeschlossenen Leiter 8 über den Zwischenkontakt 146, den beweglichen Kontakt 136, den starren Kontakt 66 und den Leiter 56 zum Anschluß B der Stromschiene BUS. Dieser Sachverhalt kann der F i g. 4 entnommen werden.
Beim öffnen des Gasstromunterbrechers wird die Zahnstange 116 nach oben und die Zahnstange Ha nach
unten bewegt und ein Zustand wird erreicht, bei dem der
bewegliche Kontakt 136 vom starren Kontakt 6b getrennt ist und der bewegliche Kontakt 13a, obwohl in
der Nähe des starren Kontaktes 6a sich befindend, mit dem starren Kontakt 6a noch nicht in Verbindung steht,
so daß beide miteinander in Wirkverbindung stehende Kontaktpaare offen sind und das in das Gehäuse
eingeführte Gas zwischen diesen Kontakten eine Isolationsschicht bildet Wenn das Zahnrad 10 mittels
seiner Betätigungseinrichtung weitergedreht wird, tritt der bewegliche Kontakt 13a mit dem starren Kontakt 6a
in Verbindung, wie dies in F i g. 5 dargestellt ist. Wenn sich die Schaltanlage in diesem Zustand befindet, fließt
der elektrische Strom von der Stromschiene über den Leiter 5a. die Kontakte 6a, 13a und 14a zum Leiter 8, von '
wo der Strom zur elektrischen Maschine G gelangt, die dann als Motor arbeitet.
umsteuerbaren Mittel einen Hebel 15 auf. Dieser Hebel 15 ist auf der Welle 9 gelagert und ist an seinen Enden
mit den oberen Enden der Isolierstangen 12a bzw. 12b verbunden. Wenn die Welle 9 sich dreht, wird unter dem
Einfluß des Hebels 15 der eine bewegliche Kontakt zu seinem zugeordneten starren Kontakt hin bewegt und
der andere bewegliche Kontakt wird von seinem zugeordneten starren Kontakt weg bewegt.
Da das Gehäuse zwei miteinander in Wirkverbindung stehende Kontaktpaare aufweist, kann eine dimensionsmäßig
kleinere Schaltvorrichtung zur Phasenschaltung in hydroelektrischen Pumpspeicheranlagen verwendet
werden, als dies bisher in den bekannten Anlagen der Fall war. Da andererseits unter dem Einfluß der
umsteuerbaren Mittel die beweglichen Kontakte gleichzeitig in entgegengesetzten Richtungen bewegt werden
können, braucht zwischen den beiden Kontaktpaaren kein Verriegelungsmechanismus angeordnet werden.
Claims (8)
1. Elektrische Schaltvorrichtung mit einem ein elektrisch isoliierendes Gas enthaltenden Gehäuse, in
dem zwei miteinander in Wirkverbindung stehende Kontaktpaare angeordnet sind, welche je einen
starren Kontakt und einen länglichen Kontakt, der in seiner Längsrichtung zum starren Kontakt hin und
von diesem weg bewegbar ist, aufweisen, und ferner mit umsteuerbaren Mitteln zum Verschieben des
beweglichen Kontaktes in seiner Längsrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein um eine
feste Achse (9) in beiden Richtungen drehbares Bauelement vorgesehen ist, welches bei jeder
Drehrichtung zur gleichzeitigen, gegenseitigen Verschiebung der beweglichen Kontakte (13a, 13b)
dient, derart, daß wenn einer der beweglichen Kontakte (13a, t3b) zu seinem starren Kontakt (6a,
6b) hin bewegt wird, der andere bewegliche Kontakt von seinem starren Kontakt weg bewegt wird, so
daß beide beweglichen Kontakte nicht gleichzeitig mit ihren zugehörigen festen Kontakten verbunden
sein können, und daß ein weiteres Paar starrer Kontakte (14a, \4b) vorhanden ist, die untereinander
elektrisch verbunden sind und die je mit einem der beweglichen Kontakte in gleitendem Kontakt
stehen.
2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die umsteuerbaren Mittel zwei
Zahnstangen (Ha, Wb) aufweisen, die je mit einem
der beweglichen Kontakte (13a, 13^ verbunden sind
und in Bezug auf die Längsrichtung des zugeordneten beweglichen Kontaktes ausgerichtet sind, daß
das Bauelement als ein drehbar im Gehäuse gelagertes Zahnrad (10) ausgebildet ist, und daß die
beiden Zahnstangen (Ua, Wb) an einander gegenüberliegenden Stellen des Zahnrades (10) mit diesem
in Eingriff stehen.
3. Schaltvorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zahnstange
(Ha, Wb) mit dem ihr zugeordneten Kontakt (13a,
Mb) mittels einer aus Isoliermaterial bestehenden
Stange (12a, \2b) verbunden ist.
4. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die umsteuerbaren Mittel zwei
Verbindungselemente (16a, 16ty aufweisen, die je mit
einem der beweglichen Kontakte (13a, \3b) axial
ausgerichtet sind, daß die Verbindungselemente mit je einem Ende eines im Gehäuse angeordneten
Hebels (15) gelenkig verbunden sind, und daß der Hebel um eine Achse (9), die sich zwischen seinen
beiden Enden befindet, drehbar gelagert ist
5. Schaltvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Verbindungselement
(16a, \6b) mit dem ihm zugeordneten Kontakt (13a,
Mb) mittels einer aus Isoliermaterial bestehenden Stange (12a, 12£>^ verbunden ist
6. Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die starren Kontakte (6a, 6b) der beiden miteinander in Wirkverbindung stehenden Kontaktpaare je mit
zwei Phasenanschlüssen der Stromschiene verbunden sind.
7. Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
das elektrisch isolierende Gas Schwefelhexafluorid ist
8. Anwendung der elektrischen Schaltvorrichtung
nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 in einer Pumpspeicheranlage, wobei die elektrische
Schaltvorrichtung zwischen eine elektrische Maschine und eine Stromschiene geschaltet ist, um
wahlweise durch Betätigung der elektrischen Schaltvorrichtung die genannte elektrische Maschine
entweder als Generator oder als Motor zu betreiben.
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Legal Events
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