DE2758455C2 - Gekapselter mehrpoliger Schalter, insbesondere für Mittelspannung, mit einer Erdungseinrichtung - Google Patents

Description

60

Die Erfindung betrifft einen Schalter, insbesondere für Mittelspannungsanlagen, mit mehreren in einem mit Isoliergas gefüllten Schaltergehäuse angeordneten, einphasigen Schalteinheiten.

Bei Schaltern dieser Art, die in Energieversorgungsnetze eingebaut sind, ist es in der Regel notwendig, die demselben System zugehörigen Schalteinheiten schließen und erden zu können. Die bekannten Kurzschließ- und Erdungsvorrichtungen sind aufwendig und haben einen relativ großen Raumbedarf. Sie machen daher die Raumersparnis, weiche durch die Isolierung der Schalteinheiten mit einem isoliergas erreicht wird, weitgehend zunichte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalter der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine raumsparende und einen möglichst geringen Aufwand erfordernde Kurzschließ- und/oder Erdungseinrichtung aufweist. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch eine Ausbildung mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst.

Der Raumbedarf des Trägerstabes und seiner Kontaktstücke ist sehr gering, so daß sie kein größeres Schaltergehäuse erforderlich machen als dies ohnehin erforderlich wäre. Zu dem geringen Raumbedarf trägt ferner bei, daß der Trägerstab und der sich an ihn anschließende Betätigungsstab nur um den Schaltweg in der einen oder in der anderen Richtung verschoben zu werden brauchen, der wegen der Füllung mit Isoliergas gering gehalten werden kann, und zwar auch dann, wenn das Isoliergas nicht unter Überdruck steht. Der Aufwand für den Trägerstab, dessen Kontaktstücke sowie für den Betätigungsstab und die Durchführung sind gering, weil alle Teile einfache Bauelemente sind und die Abdichtung des Betätigungsstabes in der Durchführung ohne Schwierigkeiten mit Hilfe einer ober mehrerer Ringdichtungen möglich ist.

Es ist zwar bei einem Ringkabelstationsschalter (DE-OS 23 23 386) bekannt, feststehende, verschiedenen Phasen zugeordnete Kontaktstücke, welche mit je einem drehbaren Kontaktstück zusammenarbeiten, die alle auf einer gemeinsamen Welle sitzen, mittels eines Spießerders in Form eines elektrisch leitenden Stabes zu erden, welcher zum Zwecke des Erdens nacheinander durch eine drehfest auf der Welle sitzende Verricgelungsscheibe, eine Erdungsplatte sowie Buchsen der zu erdenden Kontakte hindurchgeführt wird und alle diese Teile leitend miteinander verbindet. Selbst wenn man für diesen Spießerder im Schaltergehäuse eine Durchführung vorgesehen und diese Durchführung mit einer Dichtung versehen würde, wäre diese Konstruktion für einen Schalter mit einem mit Isoliergas gefüllten Schaltergehäuse nicht geeignet, weil bei dem zur Beseitigung der Erdung erforderlichen Herausziehen des Spießerders aus dem Schaltergehäuse ein Gasverlust nicht zu vermeiden wäre.

Eine Erdung des Trägerstabes wäre auch über den Betätigungsstab möglich. Vorzugsweise erfolgt jedoch die Erdung im Inneren des Schaltergehäuses über einen flexiblen Leiter.

Durch eine querelastische Ausbildung des Trägerstabes, welche vorzugsweise durch mehrere im Abstand nebeneinanderliegende Blechstreifen errreicht wird, läßt sich der Aufwand für die Erdungs- und Kurzschließvorrichtung noch weiter verringern, da hierdurch bei der Ausrichtung der Führungen für den Trägerstab, der Durchführung, der Kontaktstücke und der Erdungskontaktkörper größere Toleranzen zugelassen werden können, als wenn der Trägerstab nicht querelastisch wäre. Aus demselben Grunde ist es vorteilhaft, den Trägerstab gelenkig mit dem Betätigungsstab zu verbinden.

Vorteilhafterweise erfolgt die Verschiebung des T' ägerstabes wie bei einem Momentschalter. Ein derartiges Schaltverhalten läßt sich mit geringem Aufwand mit den im Anspruch 6 genannten Mitteln

erreichen, weil zunächst eine erhöhte Zug- oder Schubkraft auf den Betätigungsstab ausgeübt werden .nuß, ehe die Kugeln aus der Nut des Betätigungsstabes verdrängt sind und ihn für die Längsverschiebung freigeben. Durch eine steile Ausbildung der einen Flanke der beiden Ringnuten des Betätigungsstabes kann außerdem der Verschiebeweg begrenzt werden.

Eine einfache Form sowohl der Kontaktstücke als auch der Erdungskontaktkörper und einen guten Kontakt erhält man durch eine Ausbildung des Schalters gemäß dem Anspruch 7.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Ansicht des Schalters,

F i g. 2 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt durch den Schalter,

F i g. 3 einen unvollständig dargestellten Schnitt nach der Linie IH-III derFig. 2,

Fig.4 einen unvollständig dargestellten Schnitt entsprechend F i g. 2 bei eingesetztem Prüfsiab.

Ein Mittelspannungsschalter enthält, wie F i g. 1 zeigt, in einem gasdicht verschlossenen, mit SF_fc-Gas drucklos gefüllten Schaltergehäuse 1 neun gleich ausgebildete, je als Ganzes mit 2 bezeichnete Schalteinheiten, welche in drei parallelen Reihen zu je drei Schalteinheiten entsprechend den Phasen R, S und Γ angeordnet sind, wobei die drei Schalteinheiten jeder Reihe einen dreiphasigen Schalter bilden, der mittels einer auf den Deckel des Schaltergehäuses 1 aufgesetzten Antriebs- jo vorrichtung 3 betätigt wird. Die zu- und abgehende,1 Kabel 4 werden von der Unterseite her mit den zugeordneten Schalteinheiten verbunden.

Neben jeder zusammengehörigen Gruppe von Schalteinheiten 2 (vgl. Fig. 2) liegt parallel zum Boden des Schaltergehäuses I und in relativ geringem Abstand von diesem ein elektrisch leitender Trägerstab 5, der in zwei am Gehäuseboden befestigten Führungen 6 längsverschiebbar geführt ist. Der Trägerstab 5 besteht, wie F i g. 3 zeigt, aus mehreren, im Ausführungsbeispiel aus drei, hochkant stehenden und im Abstand nebeneinanderliegenden Blechstreifen 5'.

Der Trägerstab 5 trägt drei gleich ausgebildete Kontaktstücke 7, die aus je zwei sich deckenden und rechtwinklig vom Trägerstab nach oben abstehenden Kontaktlaschen T bestehen. Das untere Ende dieser Kontaktlaschen greift zwischen die Blechstreifen 5' ein und ist mit diesen verschraubt. Der freie Endabschnitt der beiden Kontaktlaschen ist nach außen hin abgekröpft, um einen erweiterten Kontaktschlitz zu bilden, wie dies Fig. 3 zeigt. Unterhalb der abgekröpften Endabschnitte durchdringt die beiden Kontaktlaschen eine Schraube 8, unter deren Kopf und Mutter Tellerfedern gelegt sind, welche die Kontaktlaschen T federnd zusammendrücken.

Jedes der Kontaktstücke 7 ist einem Erdungskontaktkörper 9 der Schalteinheiten 2 zugeordnet. Die gleich ausgebildeten und in gleicher Höhe angeordneten Erdungskontaktkörper 9 bestehen je aus einem radial aus dem Gehäuse der zugeordneten Schalteinheit 2 austretenden und parallel zu den Schrauben 8 liegenden Bolzen sowie einer an der Stirnseite dieses Bolzens vorgesehenen Scheibe 9', deren Kanten abgerundet sind. Die Scheiben 9' liegen in der durch die Kontaktschlitze der Kontaktstücke 7 definierten Ebene sowie in einer Höhe, die ein Eingreifen der Scheiben 9' in den jeweiligen Kontaktschlii/ des zugeordneten Konlaktstückes 7 gestattet, wenn dieses von der in F i g. 2 dargestellten Trennsteilung in die in F i g. 3 dargestellte Kontaktierungsstellung bewegt wird, in welcher es sich dann unterhalb des Bolzens des Erdungskontaktstückes 9 befindet. Infolge der leitenden Verbindung der Kontaktstücke 7 untereinander durch den Ti ägerstab 5 sind die drei zugehörigen Schalteinheiten 2 in der Kontaktierungsstellung der Kontaktstücke 7 kurzgeschlossen. Ein an das freie Ende des Trägerstabes 5 angeschlossenes, flexibles Leiterband 10, dessen anderes Ende an eine nicht dargestellte Anschlußlasche des geerdeten Schallergehäuses 1 angeschlossen ist, hält den Trägerstab 5 auf Erdpotential, so daß die Schalteinheiten beim Kurzschließen auch geerdet werden.

Das andere, gabelförmige Ende des Trägerstabes 5 ist mittels eines horizontal, also parallel zu den Schrauben 8 liegenden Bolzens 11 mit dem einen Ende eines elektrisch isolierenden, zylindrischen Betätigungsstabes

12 gelenkig verbunden, der längsverschiebbar in einer als Ganzes mit 13 bezeichneten Durchführung der Schaltergehäusewand geführt ist Die Längsachse des Betätigungsstabes 12 liegt, abgesehen von Fertigungstoleranzen bei der Ausrichtung der Durchführung 13, in der Längsachse des Träge/stabes 5. Die Durchführung

13 weist ein die Schaltergehäusewand Γ durchdringendes und mit dieser gasdicht verschweißtes Rohr 14 auf, in dessen Innenmantelfläche in dem im Gehäuseinneren liegenden Endabschnitt zwei Ringnuten eingestochen sind, in denen je ein Dichtungsring 15 liegt Eine weitere Ringnut ist in die Innenwandung des Rohres 14 nahe dem außen liegenden Ende eingestochen. Wie F i g. 2 zeigt, liegen in dieser Ringnut ein elastischer O-Ring 16 sowie eine Mehrzahl von Kugeln 17 in gleicher Größe. Die Kugeln 17 liegen an der dem Nutgrund abgekehrten Innenfläche des O-Ringes 16 an und stehen über die Innenmantelfläche des Rohres über, wenn der O-Ring 16 entspannt ist. In den Betätigungsstab 12 sind zwei Ringnuten 18 und 19 eingestochen, und zwar an denjenigen Stellen, welche in der in F i g. 2 dargestellten Trennungsstellung bzw. in der Kontaktierungsstellung des Trägerstabes 5 und seiner Kontaktstücke 7 auf die Kugeln 17 ausgerichtet sind. In diesen beiden Stellungen greifen die Kugeln 17 in die eine bzw. die andere Ringnut ein. Für eine Verschiebung des Betätigungsstabes 12 und des Trägerstabes 5 zum Zwecke des Erdens und Kurzschließens oder zur Beendigung der Erdung und Kurzschließung muß deshalb zunächst eine so hohe Zug- oder Druckkraft auf den Betätigungsstab ausgeübt werden, daß die Kugeln 17 entgegen der Elastizitätskraft des O-Ringes 16 aus der Ringnut des Betätigungsstabes 12 verdrängt werden. Diese Kraft ist so gewählt, daß die anschließende Längsverschiebung des Betätigungsstabes 12 und des Trägerstabes 5 mit großer Geschwindigkeit erfolgt. Der Schaltvorgang ist daher mit dem Schaltvorgang eines Momentschalters vergleichbar. Durch das erneute Einrasten der Kugeln 17 in die Ringnut 18 bzw. 19 wird die Bewegung des Betätigungsstabes und des Trägerstabes in der richtigen Stellung beendet. Die Neigung der Flanken der Ringnuten 18 und 19 beeinflußt die Höhe der Sperrkraft.

In der in F i g. 2 dargestellten Trennungsstellung steht das freie Ende des Betätigungsstabes 12 so weit über das äußere Ende des Rohres 14 über, daß ein Betätigungsgriff od. dgl. angesetzt werden kann. Eine dieses überstehende Ende überdeckende Kappe 20 ist unter Zwischenlage einer Dichtung auf das Rohr 14 aufgeschraubt. Sie gibt einen zusätzlichen Schutz gegen einen Gasverlust und braucht nur zum Erden und

Kurzschließen abgenommen zu werden.

Parallel zu jedem Trägerstab 5 und dem mit ihm verbundenen Betätigungsstab 12, jedoch oberhalb desselben, ist je ein aus elektrisch isolierendem Material bestehendes Führungsrohr 21 angeordnet, dessen eines Ende gasdicht durch die Wand Γ des Schaltergehäuses 1 hindurchgeführt ist. Zu diesem Zweck ist in die Schaltergehäusewand für jedes Führungsrohr 21 eine Buchse 22 gasdicht eingeschweißt, die in ihrer Innenmantelfläche zwei Ringnuten aufweist, in denen je ein Dichtungsring liegt. Der in der Buchse 22 liegende und über deren äußeres Ende überstehende Endabschnitt des Führungsrohres 21 ist im Durchmesser kleiner als der sich an das im Gehäuseinneren liegende Ende der Buchse 22 anschließende Teil und ist in dem über das äußere Buchsenende überstehenden Bereich mit einem Außengewinde versehen. Eine auf diesem · Gewinde sitzende Mutter 23 verbindet das Führungsrohr 21 fest mit der Buchse 22. Das außen liegende Ende des Führungsrohres 21 ist unter Zwischenlage einer Dichtung mittels einer ebenfalls auf das Gewinde aufschraubbaren Kappe 24 gasdicht verschließbar.

Wie Fig.2 zeigt, ist das Führungsrohr 21 an den direkt über den Erdungskontaktkörpern 9 liegenden Stellen unterbrochen. Die einzelnen Abschnitte sind jedoch an diesen Stellen durch je eine Kontaktbuchse 25 gasdicht und mechanisch fest miteinander verbunden. Hierzu sind Verbindungsringe vorgesehen, welche in aufeinander ausgerichtete Ringnuten des Führungsrohres und der Kontaktbuchse eingreifen. Der Innendurchmesser der Kontaktbuchsen 25 ist auf den Innendurchmesser des Führungsrohres 21 abgestimmt. Der Außendurchmesser ist etwas größer als derjenige des Führungsrohres gewählt Die Kontaktbuchsen 25 kontaktieren von oben her den ihnen zugeordneten Erdungskontaktkörper 9 auf.

Das im Inneren des Schaltergehäuses 1 liegende Ende des Führungsrohres 21 ist offen, damit sich das Rohr mit dem im Schaltergehäuse 1 enthaltenen SF₆-GaS füllen kann. Nach außen kann dieses Gas nicht austreten, da in das Führungsrohr 21 ein Dichtungskolben 26 längsverschiebbar eingesetzt ist der im Ausführungsbeispiel zwei Ringdichtungen trägt Von seiner nach außen weisenden Stirnseite her dringt in ihn ein zentrales Gewindesackloch 27 ein. in das der am einen Ende eines « Prüfstabes 28 vorgesehene Gewindestift 29 einschraubbar ist (vgl. Fig.4), um diesen Prüfstab mit dem Dichtungskolben zu kuppeln. Der Prüfstab 28 ermöglicht die Spannungsprüfung jeder einzelnen Schalteinheit 2. Hierzu muß er eine elektrische Verbindung zwischen einer nicht dargestellten Anzeigeeinrichtung und dem Erdungskontaktkörper 9 der zu prüfenden Schalteinheit herstellen. Da im Ausführungsbeispiel der Dichtungskolben 26 aus elektrisch isolierendem Material besteht, ist an dem mit dem Dichtungskolben verbindbaren Ende des ebenfalls aus elektrisch isolierendem Material bestehenden Prüfstabes 28 ein Kontaktkopf 30 vorgesehen, welcher die elektrische Verbindung mit derjenigen Kontaktbuchse 25 herstellt, in deren Innerem er liegt. Um die Ausrichtung des Kontaktkopfes 30 auf die einzelnen Kontaktbuchsen 25 zu erleichtern, ist der Prüfstab 28 mit ringförmigen Markierungen 31 versehen, welche, wie F i g. 4 zeigt, auf das äußere Ende des Führungsrohres 21 ausgerichtet sind, wenn der Kontaktkopf 30 auf die zugeordnete Kontaktbuchse 25 ausgerichtet ist

Über die nicht dargestellte, im Inneren des Prüfstabes 28 verlaufende Verbindungsleitung kann auch im Bedarfsfalle, beispielsweise zur Kabelprüfung, eine Prüfspannung an die einzelnen Erdungskontaktkörper 9 angelegt werden. Das Einführen des Prüfstabes 28 in das Führungsrohr 21 hat hierbei ebenso wie bei der Spannungsprüfung zwar zur Folge, daß Luft von außen her in das Führungsrohr eingesaugt wird. Der Dichtungskolben 26 verhindert aber, daß diese Luft in denjenigen Teil des Führungsrohres 21 gelangen kann, der mit SFe-Gas gefüllt ist.

Um zu verhindern, daß die Schalteinheiten 2 im eingeschalteten Zustand kurzgeschlossen und geerdet werden können, ist für jeden Betätigungsstab 12, wie F i g. 1 zeigt, ein Gestänge 32 vorgesehen, das bei geschlossenem Schalter das Ansetzen eines Betätigungsgriffes od. dgl. an den Betätigungsstab 12 unmöglich macht. Im Ausführungsbeispiel werden die Gestänge 32 durch je einen Stab gebildet der längsverschiebbar an derjenigen Außenseite des Schaltergehäuses 1 geführt ist, an der die Durchführungen 13 vorgesehen sind. Wie die F i g. 1 zeigt liegen die die Gestänge 32 bildenden, an ihrem oberen Ende mit der zugeordneten Antriebsvorrichtung 3 gekuppelten Stäbe seitlich neben der zugeordneten Durchführung 13 und der im Abstand über dieser angeordneten Buchse 22. Der untere Abschnitt 32' des Stabes ist jedoch rechtwinklig zur Durchführung 13 hin abgebogen und liegt unmittelbar vor der Durchführung 13. wenn die Antriebsvorrichtung in der in F i g. 1 dargestellten Einschaltstellung steht. In der Ausschaltstellung der Antriebsvorrichtung ragt das abgewinkelte Ende des Schiebers 32 nach unten über den Boden des Schaltergehäuses 1 über, wie die mit gestrichelten Linien dargestellte Stellung zeigt. In dieser Stellung wird der Zugang zur Kappe 20 und dem Betätigungsstab 12 nicht behindert

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Schalter, insbesondere für Mittelspannungsanlagen, mit mehreren in einem mit Isoliergas gefüllten Schaltergehäuse angeordneten, einphasigen Schalteinheiten, dadurch gekennzeichnet, daß im Schaltergehäuse (1) wenigstens ein elektrisch leitender Trägerstab (5) längsverschiebbar gelagert ist, an dessen einem Ende sich ein Betätigungsstab (12) anschließt, welcher in einer Durchführung (13) der Schaltergehäusewand (Γ) längsverschiebbar und gasdicht gelagert ist, und daß der Trägerstab (5) Kontaktslücke (7) trägt, die durch eine Längsverschiebung der Stäbe (12, 5) zwischen einer Stellung, in der sie je einen Erdungskontaktkörper (9) der Schalteinheiten (2) kontaktieren und eintr Ste'Iung, in der sie sicn im Abstand von den Erdungskontaktkörpern (9) befinden, bewegbar sind.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerstab (5) über einen flexiblen Leiter (10) geerdet ist.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerstab (5) querelastisch ausgebildet ist.

4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerstab aus mehreren im Abstand nebeneinanderliegenden Blechstreifen (5') besteht.

5. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerstab (5) gelenkig mit dem Betätigungsstab (12) verbunden ist.

6. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchführung (13) in der den Betätigungsstab (12) führenden Bohrung Js eine Ringnut aufweist, in der ein elastischer Ring (16) und, an dessen dem Nutgrund abgekehrter Innenfläche anliegend, mehrere Kugeln (17) liegen, und daß der Betätigungsstab (12) an denjenigen beiden Stellen, welche auf diese Kugeln (17) ausgerichtet ίο sind, wenn der Betätigungsstab (12) in seiner einen bzw. anderen Endstellung steht, mit je einer Ringnut (18,19) für den Eingriff der Kugeln versehen ist.

7. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erdungskontaktkörper (9) je eine an der Stirnfläche eines Bolzens vorgesehene Scheibe (9') aufweisen, und daß die in der Kontaktierungsstellung des Trägerstabes (5) je eine dieser Scheiben (9') kontaktierenden Kontaktstücke (7) zwei von der Betätigungsstange (5) abstehende, aufeinander ausgerichtete und im Abstand voneinander liegende Kontaktlaschen (7') aufweisen, die mit wenigstens einer Feder gegeneinander gedrückt werden und im Bereich ihres freien Endes einen in der Ebene der zugeordneten Scheibe (9') liegenden Kontaktschlitz für den Eingriff der Scheibe bilden.