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Hocfispannungs-SchaltzeIle
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Die Erfindung betrifft eine Schaltzelle nach den Merkmalen des Oberbegriffes
des Anspruches 1.
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Derartige Schaltzellen sind in zahlreichen unterschiedlichen Ausführungsformen
bekannt. Über sie sowie über die Vorteile der einphasigen Schottung wird in der
einschlägigen Fachliteratur eingehend berichtet, so daß an dieser Stelle darauf
verzichtet werden kann.
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Der Erfindungsgegenstand zeichnet sich im Vergleich zu den bekannten
Ausführungsformen durch besondere Wirtschaftlichkeit bei hoher Betriebssicherheit
aus und liefert damit die Voraussetzung, als technischer Fortschritt angesehen zu
werden.
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Die hohe Wirtschaftlichkeit begündet sich auf die kaum zu überbietende
offensichtliche Einfachheit, die auf rationelle Fertigungsmethoden abgestimmte Bearbeitung
sowie auf ungewöhnlich leichte Montierbarkeit, sei es im Zusammenbau, sei es beim
Aufbau am Betriebsort; drei Faktoren die sich als erheblich kostensparend etweisen.
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Erfindungsgemäß wird eine einphasig metallgekapselte Hochspannungs-Schaltzelle
im Mittelspannungsbereich, die als tragendes Element eine einfache Platte aufweist,
die beiderseitig mit spannungsführenden Armaturen bestückt ist, wobei sich letztere
mittels dichtend abdeckender Metallhauben in gegenseitig geschotteten Funktionskammern
befinden, die mit SF6-lsoliergas angefüllt sind, eine denkbar einfache Konzeption.
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Des weiteren wird gezeigt, wie sich aus dieser Konzeption
ergebende
Montageschwierigkeiten beheben lassen und wie schließlich das System in den Zustand
optimaler Fertigungs- und Montagegerechtigkeit überführt wird.
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Der Erfindungsgegenstand wird anhand beigefügter Zeichnungen näher
erläutert. Fig. 1 und 2 stellen die Platte (1) in Frontal- und Seitenansicht dar;
sie wird durch beliebige Halterungen senkrecht auf dem Untergrund gehalten.
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Sie besteht aus einer Aluminiumlegierung und enthält pro Phase mindestens
zwei Bohrungen 2 und 3 zwecks Aufnahme von isolierten Durchführungen. Die dritte
Bohrung 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel zur Aufnahme eines Winkel-Steck-Kabelendverschlusses
vorgesehen.
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Der Stromweg durchläuft die Platte 1 in Richtung der in Fig. 2 dargestellten
gestrichelten Linie, unten vom Kabel ausgehend bis oben zum Sammelschienenanschluß.
In waagerechter Richtung durchquert er die Platte 1 jeweils in einer isolierten
Durchführung, während er in senkrechter Richtung eine Armaturengruppe durchläuft,
die in einer geschlossenen Funktionskammer jeweils angeordnet ist.
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In Fig. 3 und 4 wird eine vollarmierte Schaltzelle in Frontansicht
und im Längsschnitt durch eine Phase gezeigt. Zu erkennen ist die Platte 1, deren
Bohrungen 2 und 3 mit Schiebendurchführungen bestückt sind, in denen die Leiterelemente
7 und 8 befestigt sind.
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Der Leiter 7 trägt rechts den Gleichkontakt 9 und links das schwenkbar
gelagerte Trennmesser 10; letzteres wird über die isolierte Schaltstange 11, den
Hebel 12 von der Schaltwelle 13 betätigt.
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Das Leiterelement 8 ist rechts mit einem Klemmkontakt 14 ausgestattet,
der in Verbindung mit dem Gleitkontakt 9 die Halterung für die Vakuum-Schaltröhre
15 darstellt.
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Die rechtsseitige Armatur ist von der Metallhaube umgeben, die ihrerseits
dichtend auf der Platte 1 befestigt ist.
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Oben besitzt die Metallhaube 16 eine Öffnung, auf die die elastische
Dichtung 17 aufgeflanscht ist, durch die der Isolierbolzen 18 zur Betätigung der
Vakuum-Schaltröhre 15 geführt ist.
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Über der Haube 16 ist der Schrank 10 an der Platte 1 befestigt. Er
enthält u.a. das Antriebsaggregat für die Vakuum-Schaltröhren 15, der Isolierbolzen
18 stellt den erforderlichen Kraftschluß her.
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Aus Fig. 3 ist als Merkmal einphasiger Schottung zu erkennen, daß
drei dieser Hauben 16 nebeneinander auf der Platte 1 angeordnet sind, jedoch nur
ein gemeinsamer Schrank 19, die drei Vakuum-Schaltröhren 15 werden somit gemeinsam
von einem Antriebsaggregat betätigt.
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Von unten mündet das Kabel 20 in den Winkel-Steck-Kabelendverschluß
21, der die Platte 1 an der Öffnung 4 durchdringt und in die Kammer 23 mündet. Das
Leiterelement 24 stellt die elektrisch leitende Verbindung von dem ortsfesten Leiter
des Kabelendverschlusses 21 zu dem Leiterelement 8 her. In dieser Kammer 23 befinden
sich die Meßwandler, hier durchquert der Leiter 24 den Durchsteck-Stromwandler 25.
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Das Trennmesser 10 befindet sich in der von Haube 26 dichtend umschlossenen
Kammer 27. Es ist in Ausschaltstellung gezeichnet und kann wahlweise nach unten
in die Erdungsstellung zum Eingriff in das Erdungs-Kontaktstück 28, das an der Platte
1 befesti gt ist, geschwenkt werden, zum anderen nach oben in die EInschaltstellung
zum Eingriff in das Sammelschienen-Kontaktstück 25. Letzteres befindet sich am Ende
des Sammelschienenzuleiters 30, der durch den Scheibenstützer 31 in einer oberen
Öffnung der Haube 26 geführt wird.
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Das Sammelschienensystem 31 in arjsich bekannter einphasiger, isoliergasgefüllter
Rohrummantelung ist oben an der Platte 1 befestigt.
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Die Schaltkammer besteht somit insgesamt aus neun geschotteten Funktionskammern,
von denen jeweils drei einer Phase zugeordnet sind. Die tragende Funktion der Platte
1 ist offensichtlich.
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Bei der Montage der Hauben 16, 22 und 26 ergeben sich einige Schwierigkeiten,
einerseits wegen der umständlichen Zugängigkeit zu den Dichtungen, zum anderen beim
funktionsgerechten Einsetzen der Schaltwelle 13, des Isolierbolzens 18 sowie der
Überprüfung exakter Kontaktgabe des Trennmessers 10 und weitere Kontrollmöglichkeiten.
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Es ist sinnvoll und notwendig, daß die mechanische Funktion der gesamten
Armatur überprüft wird, das ist jedoch nicht möglich, wenn die abdeckenden Hauben
mit Lagerstellen versehen sind.
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Um die erforderliche Zugänglichkeit zu gewährleisten, wird weiterhin
erfindungsgemäß vorgeschlagen, jede einzelne Haube 16, 22 und 26 aufzuteilen in
einen Kasten und einen Deckel. Dabei kann ersterer vor oder während der Montage
der Armaturen aufgesetzt werden, während jeweils der abschließende Deckel nach beendeter
Kontrolle aufgesetzt wird.
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Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt entsprechend Fig. 4 in dieser neuen
Bauweise, jedoch übersichtshalber ohne spannungsführende Armatur. Die Haube 16 ist
aufgeteilt in den Kasten 32 und den Deckel 33, die Hauben 22 und 26 in die Kästen
34 und 35 und die Deckel 36 und 37. Der Stromweg ist wiederum durch die gestrichelte
Linie angegeben.
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Wenn sich auf diese Weise die Montage und Funktion sicherstellen läßt,
ergibt sich als offensichtlicher Nachteil eine Anhäufung von Dichtungs- und Bearbeitungsstellen.
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Dieser Nachteil läßt sich beseitigen, wenn weiterhin erfindungsgemäß
nach Fig. 6 die Kästen 32,34 und 35 direkt an der Platte 1 befestigt werden, beispielsweise
durch Schweißen und mit ihr eine bauliche Einheit bilden.
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Es ergibt sich eine Platte mit neun aufgeschweißten Kästen, ein aufwendiges
Gebilde. Der Gedanke liegt nahe, nunmehr ein Metal lgußverfahren anzuwenden.
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Hierzu muß der Körper gußgerecht gestaltet werden, beispielsweise
kann die obere Wand des Kastens 34 mit der unteren Wand des Kastens 35 zusammengelegt
werden.
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Der Kasten 35 besitzt eine ausreichende Festigkeit, das
Sammelschienensystem
31 zu tragen, darüberhinaus auch noch den Schrank 19. Somit entfällt der oben überragende
Teil der Platte 1. Nunmehr könnten auch die einander zugekehrten parallelen Seitenwände
der einzelnen Kästen jeweils mein zu einer je'samen Wand zwischen benachbarten Phasen
zusammengefaßt werden. Da aber ein Luftabstand zwischen geschotteten Phasen als
besonders betriebssicher gilt, wird darauf verzichtet, vielmehr wird die Platte
1 phasenweise aufgetrennt.
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Damit zerfällt das große Gußstück in jeweils drei handlichere Gußstücke
mit jeweils einem Plattenanteil, d.h., die ursprüngliche Konzeption der Platte 1
als tragendes Element bleibt erhalten, zumindest in Hinsicht auf die Anordnung der
Scheibenstützer 5 und 6.
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Es liegt ferner im Sinne der Wirtschaftlichkeit, wenn ein Gußkörper
möglichst klein ausgeführt wird, wenn er also nicht mehr Armaturen enthält als unbedingt
erforderlich. Bei Meßwandlern gelten nur die primären Anschlüsse und ihre nähere
Umgebung als spannungsgefährdet, die übrigen Körper sind isoliert und abgeschirmt.
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Es ist also vorteilhaft und üblich, nur die Primäranschlüsse der Meßwandler
in das gasgefüllte Innere der Schaltzelle ragen zu lassen. Infolge der Steifigkeit
des Gußkörpers können somit die Meßwandler auf einen stabilen Verschlußdeckel entsprechend
auf- bzw. eingesetzt werden.
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Wie ein solcher formgerechter Gußkörper aussieht, zeigt die entsprechende
Schnittzeichnung nach Fig. 7. Der
Plattenanteil 1 ist ohne weiteres
mit den Öffnungen 2, 3 und 4 zu erkennen. Links unten befindet sich der Deckel 36
mit dem aufgestrichelten Spannungswandler 38 und dem Stromwandler 39. Die Kammer
27 ist etwas nach rechts eingerückt, so daß für die Bohrung 40 eine Montagetasche
vorgesehen werden kann. Die gestrichelte Linie zeigt wiederum den Verlauf des Stromweges.
Zu erkennen ist eine sinnvolle Änderung der Sam melschienenanordnung.
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Das bisherige Konzept war auf die Verwendung von WinkelSteck-Kabe
lendverschlüssen abgestimmt. Ob diese anwendbar sind oder nicht, entscheiden örtliche
Betriebsverhältnisse. Für den Fall paralleler Kabelführung, senkrecht aus dem Untergrund
heraus ist das Gußteil nach Fig. 8 modifiziert.
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Hierbei ist die Kammer 23 unten herumgezogen und das gesamte System
auf einen gemeinsamen Unterbau 41 aufgebockt. Hinzu kommt ein weiterer Deckel 42,
der die Armaturen für die Steck-Kabelendverschlüsse 44 trägt. Die gestrichelte Linienführung
des Stromweges bringt den Doppelkabelanschluß zum Ausdruck.
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In Fig. 9 und 10 wird das aus Fig. 8 abgeleitete vollarmierte System
in Frontalansicht und im Längsschnitt durch eine Phase gezeigt. Wie im Vergleich
zu Fig. 4 festzustellen ist, hat sich praktisch an der Konzeption der Platte 1 als
Tragelement für die wesentlichen Armaturen nichts geändert.
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Wie sich die Situation hinsichtlich der ursprünglichen Montageschwierigkeiten
geändert hat, ist offensichtlich aus der Darstellung nach Fig. 11 ersichtlich. Hier
ist das
in ln System /die einfach anflanschbaren Teile zerlegt
und zwar so, wie es nach der ortsfesten Montage am Betriebsort ohne besondere Hilfsmittel
auseinandergenommen werden kann. Anschließend lassen sich auch die ortsfesten Armaturen
ausbauen. Damit kann im Störungsfalle u.U.
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die gesamte Armatur in kurzer Zeit ausgewechselt werden.
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Es ist ohne weiteres erkennbar, daß diese neue Schaltzelle einen technischen
Fortschritt darstellt.
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Aus der Konzeption nach Fig. 11 bietet sich an, spannungsführende
Armaturen, die an den Deckeln montiert sind, mit Kontaktelementen zu versehen, die
beim Aufsetzen der Deckel den Betriebszustand herstellen, beispielsweise die Primäranschlüsse
des Stromwandlers 39 mit Steck-Kontakten, die des Spannungswandlers 38 mit Berührungskontakten.
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Unter bestimmten Umständen ist es erforderlich, den Deckel 36 so auszubilden,
daß sich die Körper der Meßwandler 38 und 39 betriebsmäßig im Innern der Kammer
23 befinden.
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Unter anderen Umständen ist es zweckmäßig, wenn auf die Doppelfunktion
des Trennmessers 10 verzichtet wird, wenn anstatt des einen Trennmessers 10 deren
zwei vorgesehen werden, die in der Ausschaltstellung - an der gleichen Stelle gelagert
- parallel verlaufen, wobei das eine nur nach oben schwenkbar ist, das andere dagegen
nur nach unten. Auf diese Weise läßt sich erforderlichenfalls das Sam melschienensystem
erden.