DE3119523C2 - Kupplungsschaltanordnung in elektrischen Schaltanlagen mit zwei parallelen Sammelschienensystemen - Google Patents

Abstract

Eine Kupplungsschaltanordnung zum Längs-, Kreuz- und Querkuppeln von Doppel-Sammelschienensystemen in elektrischen Schaltanlagen besitzt als Trennschalter eine Kombination von zwei Ein- und zwei Dreistufenschaltern, deren Drehpunktkontakte über einen Leistungsschalter miteinander verbunden sind und, bei Vorhandensein einer Reserveeinspeisung, zusätzlich zwei Zweistufenschalter, die mit ihren Drehpunktkontakten und einem ihrer beiden Trennpunktkontakte in die aufgetrennte Verbindungsleitung zwischen den Trennpunktkontakten der beiden Dreistufenschalter und der diesen jeweils zugeordneten Sammelschienenleitung und deren andere Trennpunktkontakte untereinander und mit der Reservestromquelle verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsschaltanordnung für elektrische Schaltanlagen mit zwei parallelen Sammelschienensystemen (Doppel-Sammelschienenanlage), die durch Trennschalter in Abschnitte unterteiibar sowie längs, kreuz oder quer miteinander kuppelbar sind. Solche Schaltanlagen sind etwa aus dem Buch »Hochspannungs- und Niederspannungs-Schaltanlagen« von Fleck-Kulik, 1975, Seite 147 ff., bekannt.

Zur Erhöhung der Betriebssicherheit werden in elektrischen Schaltanlagen der obengenannten Art anstelle von Einfach-Sammelschienensystemen häufig Doppel-Sammelschienensysteme vorgesehen. Die damit angestrebte Energie-Redundanz kann jedoch nur dann wirksam werden, wenn die beiden parallelen Sammelschienensysteme durch wenigstens eine sogenannte Querkupplung, bestehend aus Trenn- und Leistungsschaltern, untereinander verbindbar sind. Bei noch höheren Sicherheitsanforderungen werden die Doppel-SammelschienensysieiTie mit Hilfe einer sogenannten Längstrennung in Abschnitte unterteilt. Kombiniert man eine solche Längstrennung in der üblichen Weise mit einer Längskupplung über Leistungsschalter, summiert sich die Zahl der Schalter auf insgesamt sechs Trenn- und einen Leistungsschalter, die üblicherweise drei SchaJtfelder beanspruchen. Mit einer solchen Anordnung kann man die einzelner: Sammelschienenabschnitte der beiden Sammelschienensysteme längs- und kreuzkuppeln, es besteht jedoch nicht die Möglichkeit, die zusammengehörigen Abschnitte der Sammelschienensysteme querzukuppeln. WiI! man auch dies noch verwirklichen, so benötigt man für jeden Abschnitt eines Sammelschienensystems noch einen weiteren Längstrennungsschalter. Diese Längstrennungsschalter sind ...zusätzlich zur Längskupplung unterzubringen, so daß 20„|fünf Schaltfelder mit insgesamt zehn Trennschaltern r |und einem Leistungsschalter benötigt werden. Unter > ider Einschränkung, daß bei Ausfall einer der Speisestromquellen weniger wichtige Abzweige abgeschaltet werden können, ist mit einer so gestalteten Schaltanlage ' ein hohes Maß an Flexibilität zu erreichen. Wird diese Einschränkung aber nicht zugestanden, so muß dafür (gesorgt werden, daß eine Reserveeinspeisung zur ^J Verfügung steht, die bei Bedarf an jeden Abschnitt der .'? Sammelschienensysteme angelegt v/erden kann. Dies ίο hat zur Folge, daß weitere zwei Schaltfelder mit je zwei Trennschaltern sowie ein zusätzlicher Leistungsschalter erforderlich werden. ,· jj

■ Ersichtlich würde eine solche Anlage eine erhebliche ;. räumliche Ausdehnung annehmen und hohe Installa- ''■'. Hionskosten verursachen. Aus; diesem Grunde ist bisher ■; darauf verzichtet worden, Anlagen mit einer so hohen Redundanz und Flexibilität zu verwirklichen.

Aus der DE-OS 19 43C99 ist zum wahlweisen Verbinden von drei gleichnamigen Trennstellen ein speziell ausgebildeter Schalter bekannt, dessen T-förmiger, aus einer Mittelstellung in beiden Richtungen verstellbarer beweglicher Kentakt in seiner Mittelstellung den Pol der dritten Trennstelle mit den beiden anderen Polen sowie diese unmittelbar miteinander ,45 verbindet, während in den drei anderen Stellungen dieses Umschalters jeweils nur zwei Trennstellen miteinander verbunden sind und die dritte Trennetelle :

freigeschaltet ist. Ein solcher spezieller Trennschalter eignet sich besonders zum wahlweisen Auftrennen von Ringleitungen und zum Herstellen einer Verbindung zwischen dieser und einer Stromquelle, derart, daß die Stromquelle wahlweise bei geschlossener Ringleitung mit dieser direkt und bei geöffneter Ringleitung mit der einen oder anderen Trennstelle verbunden werden kann. Eine Kupplungsschaltanordnung der erfindungs-

gemäßen Art läßt sich mit einem solchen Schalter nicht \

verwirklichen.

Aus der französischen Patentschrift 10 19 218 ist es bekannt, bei einem Doppelsammelschienensystem (Hauptsammeischienen mit Umgehungsschiene) wahlweise mit Hilfe eines Zweistufenschalters die Hauptsammelschienen miteinander oder die Umgehungssammelschiene mit je einer der Hauptsammeischienen zu kuppeln. Aus dieser Patentschrift ist lediglich zu entnehmen, daß es möglich ist, bei Sammelschienenanlagen mit einer Umgehungsschiene zwei Funktionen, nämlich das Verbinden der beiden Hauptsammelschienen einerseits und einer Hauptsammeischiene mit der

"f; Umgehungssammelschiene andererseits, mit einem

«■ Zweistufenschalier zu realisieren.

Schließlich ist aus der EP-Patentschrift OO 05 209 eine Schalterkombination für Sammelschienenanlagen zum Verbinden mindestens einer Sammelschiene mit mindestens einem Abzweig bekannt, bei der ein rohrförmig angeordneter Drehschalter verwendet ist, an dessen äußerem Umfang die Trennschalter angeordnet sind und der, konzentrisch zu den äußeren Kontaktstücken, in seinem Inneren einen Leistungsschalter enthält. Ein solcher spezieller Schalter wäre zwar für die Zwecke der vorliegenden Erfindung möglicherweise anwendbar; ein Hinweis auf die Problemlösung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dieser Patentschrift jedoch nicht zu entnehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungsschaltanordnung einer Doppel-Sammelschienen-Anlage gemäß Oberbegriff mit einem wesentlich geringeren Aufwand an Schaltfeldern zu realisieren. Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 ' angegebene Erfindung gelöst. Damit ist er-eicht, daß anstelle der nach dem bisher gebräuchlichen Aufbau solcher Schaltanlagen benötigten sieben Schaltfelder nur noch zwei Schaltfelder erforderlich sind.

Eine vorteilhafte Weiterbildung einer Kupplungsschaltanordnung nach dem Patentanspruch 2 bietet die Möglichkeit, eine Reserveeinspeisung mit nur zwei / zusätzlichen Trennschaltern zu realisieren und dabei -den vorhandenen Leistungsschalter mitzubenutzen. * Besonders deutlich wird der mit der erfindungsgemäßen Anordnung erzielte Einsparungseffekt bei einer metall-' gekapselten Ausführung, bei der die Kosten unmittelbar

von der räumlichen Ausdehnung abhängen.
,■ ' Die Erfindung wird anhand von Prinzipdarstellungen im folgenden näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 das Ausführungsbeispiel einer Kupplungsschaltanordnung mit Reserveeinspeisung und allen Längs-, Quer- und Kreuzkupplungen eines Doppel-Sammelschienensystems in der bisher gebräuchlichen Schaltungstechnik,

Fig.2 das gleiche Doppel-Sammelschienensystem in seiner Ausgestaltung mit den Mitteln der Erfindung und Fig.3 den mechanischen Aufbau einer gekapselten Ausführung der Kupplungsschaltanordnung in der erfindungsgemäßen Ausgestaltung.

Die in Fig. 1 dargestellte Kupplungsschaltanordnung besteht aus den Sammelschienensystemen I und II, die durch Längstrennung in zwei Abschnitte Ia und Ha sowie 16 und 116 unterteilt sind. Die Sammelschienensysteme können aus je drei Sammelschienen eines 'Dreiphasensystems bestehen, was aber für die Erläuterung der vorliegenden Erfindung ohne Bedeutung ist. Das Schaltfeld 1 mit den Längstrennschaltern la und 16 dient der Teilung der Sammelschienensysteme 1 und II in zwei trennbare Abschnitte. Mit Hilfe der Schaltfelder 2 mit den Trennschaltern 2a und 26 sowie 3 mit den Trennschaltern 3a und 36 und dem Leistungsschalter 4 können die Sammelschienenabschnitte 'la und Ua sowie 16 und 116 bei geöffneten Längstrennschaltern la, 16 sowohl längs als auch über Kreuz miteinander gekuppelt werden. Eine Querkupplung der Sammelschienenabschnitte Ja und JIa sowie Ib und 116 über den Leistungsschalter 4 ist hingegen mit den bisher beschriebenen Mitteln nicht möglich. Dazu bedarf es einer weiteren Aufteilung der beiden Abschnitte mit Hilfe der Schaltfelder 5 mit den Trennschaltern 5a und 56 sowie 6 mit den Trennschaltern 6a und 66. Soll eine Querkupplung beispielsweise zwischen den Sammel-

schienenabschnitten \p und II« hergestellt werden, müssen folgende Trennschalter geschlossen sein: 5a; 2a; 3b; Xb und 56. Die übrigen sind geöffnet. Durch Schließen des Leistungsschalters 4 ist dann die gewünschte Kupplung herstellbar.

Tür den Fall, daß die genannten Abschnitte der beiden Sammelschienensysteme von einer Reserveeinspeisung versorgt werden sollen, sind die weiteren Schaltfelder 7 mit den Trennschaltern 7a und 7b sowie 8 mit den Trennschaltern 8a und 8b und eir zusätzlicher Leistungsschalter 9 erforderlich, die wahlweise eine Reservestromquelle 10 mit einer der Sainmelschienenabschnitte la, Na, \b oder 116 ohne Betriebsunterbrechung zu kuppeln gestatten. Sol! etwa in den Sammelschienenabsr^hnitt Wb eingespeist werden, müssen die Trennschalter Sb und 6b geschlossen und die Trennschalter 1 b und 3b geöffnet sein. Durch Schließen des Leistungsschalters 9 ist die Verbindung dann herstellbar.

Die Anwendung dieser bekannten Schaltungstechnik ,mit maximalen Kupplungs- als auch Reserve-Einspei- ^sungsmöglichkeiten würde also bedeuten, daß 14 Trennschalter und 2 Leistungsschalter bereitgestellt werden müßten. Der dazu erforderliche große Raumbedarf macht eine solche Schaltanlage praktisch unrealisierbar. Man hat sich daher bisher mit weniger perfekten Lösungen beholfen.

Mit den Mitteln der Erfindung sind nun, wie in F i g. 2 .dargestellt, die Funktionen »Querkupplung«, »Längskupplung« und »Kreuzkupplung« sowie eine Reserve-Peinspeisung auf alle Abschnitte der beiden Sammelschienensysteme mit nur einer Doppel-Feldteilung möglich. Der wesentliche Gedanke dabei ist, anstelle der Einzel-Trennschalter mehrstufige Schalter, insbesondere Drehschalter, zu benutzen. Die beiden Sammelschie- ?nensysteme I und II sind zunächst in der bekannten Weise und mit den üblichen Einstufenschaltern 11 und 12 in zwei Abschnitte Ia und Ha sowie \b und 116 trennbar. Mit Hilfe der Dreistufenschalter 13 und 14, deren Drehpunktkontakte über den Leistungsschalter 15 miteinander verbunden sind und derer Trennpunktkontakte b und c an die Sammelschieneriabschnitte Ia, Ib, Ua und 116 in der Weise angeschlossen sind, daß der Trennpunktkontakt 136 an den Sammelschienenabschnitt Ia, der Trennpunktkontakt 13c an den Sammelschienenabschnitt 16, der Trennpunktkontakt 146 an den Sammelschienenabschnitt 116 und der Trennpunktkontakt 14c an den Sammelschienenabschnitt Na angeschlossen sind. Der Trennpunktkontakt 13a ist mit dem Drehnüflktkontakt eines Zweistufenschalters 16 und dessen Trennpunktkontakt c mit denn Trennpunktkontakt c des Dreistufenschalters 14 verbunden. Der Trennpunktkontakt 14a ist an den Drehpunktkontakt eines weiteren Zweistufenschalters 17 angeschlossen, dessen Trennpunktkontakt c mit dem Trennpunktkontakt c des Drehschalters 13 verbunden ist. Die freien Trennpunktkontakte a der Zweistufenschalter 16 und 17 sind untereinander und mit dem Reservetransformator 18 verbunden.

Mit dieser Schaltung ergeben sich folgende Verbindungs- und Einspeisemöglichkeiten:

— Mit Hilfe der Einstufenschalter 11 und 12 als Längstrenner können die Abschnitte la, 16 bzw. Ua, Ub beider Sammelschienensysteme wahlweise durchverbunden werden. Eine Längskupplung der beiden Sammelschienenabschnitle la und 16 bei geöffnetem Längstrenner 11 erfolgt in der Weise,

daß der Dreistufenschalter 13 in Position b, der Dreistufenschalter 14 in Position a und der Zweistufenschaltec 17 in Position c gebracht werden. Nach Betätigen des Leistungsschalters 15 ist die gewünschte Kupplung hergestellt. Durch dann folgendes Einschalten des Längstrenners 11 werden die Schalter 13, 14 und 17 sowie der Leistungsschalter 15 für weitere Funktionen frei. Sie können nun etwa dazu benützt werden, die Sammelschienenabschnitte IJa und 116 zu kuppeln oder zu entkuppeln.

-- Eine Längskupplung der beiden Abschnitte I Ia und -Mb kann in einer der vorbeschriebenen Schalterkonstellation entsprechenden Weise dadurch geschehen, daß der Dreistufenschalter 13 in Position ,a, der Dreistufenschalter 14 in die Position b und der Zweistufenschalter 16 in die Position cgebracht ,werden. Sodann kann durch Schließen des Leistungsschalters 15 bei geöffnetem Längstrenner 12 ,die gewünschte Verbindung unter Last hergestellt oder durch Öffnen des Leistungsschalters /5 die bestehende Verbindung getrennt werden. ;Eine Kreuz!:upplung der Sammelschienenabschnitte la und Ub ist dadurch zu erreichen, daß bei . /geöffneten Längstrennern 11 und 12 die Dreistuifenschalter 13 und 14 in die Positionen b gebracht ^werden, so daß die gewünschte Verbindung mit Hilfe des Leistungsschalters Ϊ5 herstellbar ist. Das Kreuzkuppeln der beiden Sammelschienenabschnitte Ib und Ua unter Last geschieht in entsprechender Weise dadurch, daß die Dreistufenschalter 13 und 14 in die Positionen c gebracht werden. Geschieht dies bei geschlossenen Längstrennern 11 und 12, so sind die Sammelschienensysteme I und II miteinander verbunden.

Zum Querkuppeln der Sammelschienenabschnitte Ia und Ua sind zunächst die Längstrenner 11 und 12 zu öffnen und der Dreistufenschalter 13 in Position b und der Dreistufenschalter 14 in Position c zu bringen. Dann kann mit Hilfe des Leistungsschalters 15 die gewünschte Verbindung hergestellt werden.

Zum Querkuppeln der Sammelschienenabschnitte found Hoist bei geöffneten Längstrennern il und 12 der Dreistufenschalter 13 in die Position c und der Dreistufenschalter 14 in die Position b zu bringen. Die Kupplung kann dann wiederum mit Hilfe des Leistungsschalters 15 erfolgen. (Jm eine Reserveeinspeisung etwa auf dem Sammelschienenabschnitt Ia sicherzustellen, sind der Zweistufenschaher !7 und der Dreistufenschalter 14 in die Position a und der Dreistufenschalter 13 in die Position b zu bringen. Über den Leistungsschalter 15 kann dann die gewünschte Verbindung hergestellt werden. Geschieht dies bei geschlossenem Längstrenner 11, so ist das Sammelschienensystem I mit der Reserveeirispeisung verbunden.

Bei einer gewünschten Reserveeinspeisung nur auf den Sammelschienenabschnitt'lla sind der Zweistufenschalter 16 sowie der Dreistufenschalter 13 in die Positionen a und der Dreistufenschalter 14 in die Position b zu bringen. Mit Hilfe des Leistungsschalters 15 kann dann auch diese Verbindung hergestellt werden. Geschieht dies bei geschlossenem Längstrenner 12, ist das Sammelschienensystem II mit der Reserveeinspeisung verbunden.

Bei einer gewünschten Reserveeinspeisung auf den Sammelschienenabschnitt \b sind bei geöffnetem Längstrenner 11 der Zweistufenschalter 17 sowie der Dreistufenschalter 14 in die Positionen a und der Dreistufenschalter 13 in die Position c zu bringen. Mit Hilfe des Leistungsschalter 15 sind die gewünschten Verbindungen dann herstellbar.
Bei einer gewünschten Reserveeinspeisung auf den Sammelschienenabschnitt Ub ist der Längstrenner 12 zu öffnen und der Zweistufenschaher 16 sowie der Dreistufenschalter 13 in die Position a und der Dreistufenschalter 14 in die Position b zu bringen. Nach dem Betätigen des Leistungsschalters 15 ist diese Reserveeinspeisung wirksam.

Ersichtlich können alle diese Verbindungen mit Hilfe 'der beiden Dreistufenschalter 13, 14 sowie der beiden Zweistufenschaher 16, 17, die aus Gründen etwa einer einheitlichen Gestaltung natürlich auch Dreistufenschalter mit einer Leerstufe sein können, den beiden Trennschaltern 11, 12 sowie dem Leistungsschalter 15 hergestellt werden.

Wie in Fig.3 dargestellt, können diese Schalter in einem verhältnismäßig einfachen und übersichtlichen System von Rohren, die mit einem Isoliergas (etwa SFö) gefüllt sein können, in den beiden Schaltfeldern A-A und B-B untergebracht werden. Das Antriebssystem für die Schalter ist nicht dargestellt, kann aber mit den Mitteln der modernen Steuerungstechnik, etwa mittels eines Programmschaltwerks, das die entsprechenden Betätigungen über motorische Schalter-Antriebssysteme steuert, auf relativ einfache und bekannte Weise realisiert werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Kupplungsschaltanordnung in elektrischen Schaltanlagen, bestehend aus zwei parallelen Sammelschienensystemen (Doppel-Sammelschienenanlage I, II), die durch einstufige Trennschalter in je zwei Abschnitte (Ia, \b bzw. Ha, Wb) unterteilbar sowie in Verbindung mit einem Leistungsschalter längs, kreuz oder quer miteinander kuppelbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Dreistufenschalter (13, 14) in Verbindung mit einem Leistungsschalter (15) zur Längs-, Quer- und "Kreuzkupplung der Sammelschienenabschnitte (Ia, IZ? bzw. Ila, Mb) dienen, indem zwei der Trennpunktkontakte (b, c) des ersten Dreistufenschalters (13) mit je einem der beiden Abschnitte Ia, 16 des ersten Sammelschienensystems I und die beiden entsprechenden Trennpunktkontakte (b, c) des zweiten preistufenschalters (14) mit den beiden Abschnitten Ha, 116 des zweiten Sammelschienensystems II verbunden sind und der dritte Trennpunktkontakt (a) des ersten Dreistufenschalters (13) mit dem zweiten Sammelschienenabschnitt (Ila) des zweiten Sammelschienensystems (II) und der dritte Trennpunktkontakt (a) des zweiten Dreistufenschalters (14) mit dem zweiten Sammelschienenabschnitt {\b) des ersten Sammelschienensystems (I) verbunden ist, und die Drehpunktkontakte der beiden Dreistufenschalter (13, 14) über einen Leistungsschalter (15) miteinander verbunden sind.

2. Kupplungsschaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Reserveeinspeisung zusätzlich zu den beiden Dreistufenschaltern (13, 14) zwei Zweistufenschalter (16, 17) vorhanden und mit ihren Drehpunktkontakten und einem ihrer beiden Trennpunktkontakte (c) in die aufgetrennten Verbindungsleitungen zwischen den Trennpunktkontakten (a, c) der beiden Dreistufenschalter (13,14) und der diesen jeweils zugeordneten Sammelschienenabschnitte (Ha, \b) eingeschaltet sind und die anderen Trennpunktkontakte (a) der Zweistufenschalter (16, 17) untereinander und mit der Reservestromquelle (18) verbunden sind.

3. Kupplungsschaltanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter und Verbindungsleitungen in an sich bekannter Weise in einem metallgekapselten und mit Isoliergas gefüllten Rohrsystem untergebracht sind.