DE3235800C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltzelle für Hochspan­ nungsschaltanlagen im Mittelspannungsbereich in metall­ gekapselter Ausführungsform mit SF₆-Isoliergasfüllung, wahlweise bestückt mit Leistungs- oder Lastschalter, Einfach- oder Mehrfach-Sammelschienensystem, Meßwand­ lern, Sammelschienen- und Erdungs-Trennschalter sowie sonstigem Zubehör, mit einem senkrecht ste­ henden, plattenförmigen Tragelement, das zur Aufnahme von Isolierdurchführungen pro Phase mindestens eine Bohrung aufweist und von dem beidseitig gegeneinander ge­ schottete, kastenförmige Funktionskammern ausgehen, die mit spannungsführenden Schaltelementen bestückt sind.

Eine derartige Schaltzelle geht aus der CH 5 91 771 A5 als bekannt hervor. Dabei sind die dreiphasig gekapsel­ ten Funktionskammern einseitig an einer Wand des Schalt­ anlagengebäudes befestigt und tragen weitere Funktions­ kammern, z. B. diejenige mit den Leistungsschalter. Hierbei ist die Zugänglichkeit der Schaltzellenelemente sowie deren Montage wesentlich eingeschränkt. Auch fer­ tigungstechnisch wird die bekannte Zelle auf erhebliche Schwierigkeiten stoßen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Schaltzelle klein­ räumig und trotzdem gut zugänglich auszuführen, wobei wirtschaftlichen Fertigungsmethoden eine weitere Priori­ tät eingeräumt wird.

Dies gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß das eingangs genannte Tragelement als geerdetes zentrales und mehrere Bohrungen aufweisendes Tragelement für die Funk­ tionskammern ausgebildet wird und letztere sämtlich Öff­ nungen enthalten, deren Flanschebene jeweils parallel zur Erstreckungsebene des Tragelementes gelegt ist.

Durch die Gruppierung der Funktionskammern um ein zen­ trales Tragelement, sind diese beidseitig zugänglich. Begünstigt wird diese Zugänglichkeit noch durch die not­ wendigerweise großflächig ausfallenden Öffnungen. Es kann eine vielfältige Verschachtelung der Funktionskam­ mern mit einer optimalen Packungsdichte der eingesetzten Gerätschaften stattfinden, wenn weiterhin die aus Recht­ eckrahmen sowie Deckel gebildeten Funktionskammern mit dem Tragelement zu einer baulichen Einheit zusammenge­ fügt werden. Dies gelingt in besonders rationeller Wei­ se, wenn sich die bauliche Einheit als Metallgußkörper darstellt.

Der Erfindungsgegenstand wird anhand beigefügter Zeich­ nungen näher erläutert. Es wird gezeigt werden, wie sich konzeptionelle Montageschwierigkeiten beheben lassen und wie schließlich das System in den Zustand optimaler Fer­ tigungs- und Montagegerechtigkeit überführt wird.

Fig. 1 und 2 stellen das Tragelement 1 in Frontal- und Seitenansicht dar; es wird durch beliebige Halterungen senkrecht auf dem Untergrund gehalten. Es besteht aus einer Aluminiumlegierung und enthält pro Phase minde­ stens zwei Bohrungen 2 und 3 zwecks Aufnahme von iso­ lierten Durchführungen. Die dritte Bohrung 4 ist in die­ sem Ausführungsbeispiel zur Aufnahme eines Winkel- Steck-Kabelendverschlusses vorgesehen.

Der Strom durchläuft das Tragelement 1 in Richtung der in Fig. 2 dargestellten gestrichelten Linie, unten vom Kabel ausgehend bis oben zum Sammelschienenanschluß. In waagerechter Richtung durchquert er das Tragelement 1 jeweils in einer isolierten Durchführung, während er in senkrechter Richtung eine Armaturengruppe durchläuft, die in einer geschlossenen Funktionskammer jeweils ange­ ordnet ist.

In Fig. 3 und 4 wird eine vollarmierte Schaltzelle in Frontansicht und im Längsschnitt durch eine Phase ge­ zeigt. Zu erkennen ist das Tragelement 1, in dessen Boh­ rungen 2 und 3 Schiebedurchführungen eingesetzt sind, die von Leiterelementen 7 und 8 durchgriffen werden. Der Leiter 7 trägt rechts den Gleitkontakt 9 und links das schwenkbar gelagerte Trennmesser 10; letzteres wird über die isolierte Schaltstange 11, den Hebel 12 von der Schaltwelle 13 betätigt.

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.

Die rechtsseitige Armatur ist von der Metallhaube 16 um­ geben, die ihrerseits dichtend auf dem Tragelement 1 be­ festigt ist. Oben besitzt die Metallhaube 16 eine Öff­ nung, auf die die elastische Dichtung 17 aufgeflanscht ist, durch die der Isolierbolzen 18 zur Betätigung der Vakuum-Schaltröhre 15 geführt ist.

Über der Haube 16 ist der Schrank 19 an dem Tragelement 1 befestigt. Er enthält unter anderem das Antriebsaggre­ gat für die Vakuum-Schaltröhren 15. Der Isolierbolzen 18 stellt den erforderlichen Kraftschluß her.

Aus Fig. 3 ist als Merkmal einphasiger Schottung zu er­ kennen, daß drei dieser Hauben 16 nebeneinander auf dem Tragelement 1 angeordnet sind; jedoch nur ein gemeinsa­ mer Schrank 19. Die drei Vakuum-Schaltröhren 15 werden somit gemeinsam von einem Antriebsaggregat betätigt.

Das aus der Befestigungsebene herausführende Kabel 20 mündet in den Winkel-Steck-Kabelendverschluß 21, der das Tragelement 1 an der Öffnung 4 durchdringt und in der Funktionskammer 23 endet. Das Leiterelement 24 stellt die elektrisch leitende Verbindung von dem ortsfesten Leiter des Kabelendverschlusses 21 zu dem Leiterelement 8 her. In dieser Funktionskammer 23 befinden sich die Meßwandler und hier durchquert der Leiter 24 den Durch­ steck-Stromwandler 25.

Das Trennmesser 10 befindet sich in der von Haube 26 dichtend umschlossenen Funktionskammer 27. Es ist in Ausschaltstellung gezeichnet und kann wahlweise nach un­ ten in die Erdungsstellung zum Eingriff in das Erdungs- Kontaktstück 28, das an das Tragelement 1 befestigt ist, geschwenkt werden, zum anderen nach oben in die Ein­ schaltstellung zum Eingriff in das Sammelschienen-Kon­ taktstück 29. Letzteres befindet sich am Ende des Sam­ melschienenzuleiters 30, der durch den Scheibenstützer 31 in einer oberen Öffnung der Haube 26 geführt wird.

Das Sammelschienensystem 31 in an sich bekannter einpha­ siger, isoliergasgefüllter Rohrummantelung ist oben an dem Trägerelement 1 befestigt.

Die Schaltkammer besteht somit insgesamt aus neun ge­ schotteten Funktionskammern, von denen jeweils drei ei­ ner Phase zugeordnet sind. Die zentrale Funktion des Trägerelementes 1 ist offensichtlich.

Bei der Montage der Hauben 16, 22 und 26 ergeben sich einige Schwierigkeiten, einerseits wegen der umständli­ chen Zugängigkeit zu den Dichtungen, zum anderen beim funktionsgerechten Einsetzen der Schaltwelle 13, des Isolierbolzens 18 sowie der Überprüfung exakter Kontakt­ gabe des Trennmessers 10 und weiteren Kontrollmöglich­ keiten.

Es ist sinnvoll und notwendig, daß die mechanische Funk­ tion der gesamten Armatur überprüft wird, das ist jedoch nicht möglich, wenn die abdeckenden Hauben mit Lager­ stellen versehen sind.

Um die erforderliche Zugänglichkeit zu gewährleisten, wird weiterhin erfindungsgemäß vorgeschlagen, jede ein­ zelne Haube 16, 22 und 26 aufzuteilen in einen kasten­ förmigen Rechteckrahmen und einen Deckel. Dabei kann er­ sterer vor oder während der Montage der Armaturen aufge­ setzt werden, während jeweils der abschließende Deckel nach beendeter Kontrolle aufgesetzt wird.

Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt entsprechend Fig. 4 in dieser neuen Bauweise, jedoch übersichtshalber ohne spannungsführende Armatur. Die Haube 16 ist aufgeteilt in den Rechteckrahmen 32 und den Deckel 33, die Hauben 22 und 26 in Rechteckrahmen 34 und 35 und die Deckel 36 und 37. Der Stromweg ist wiederum durch die gestrichelte Linie angegeben.

Wenn sich auf diese Weise die Montage und Funktion si­ cherstellen läßt, ergibt sich als offensichtlicher Nach­ teil eine Anhäufung von Dichtungs- und Bearbeitungsstel­ len.

Dieser Nachteil läß sich beseitigen, wenn weiterhin er­ findungsgemäß nach Fig. 6 die Rechteckrahmen 32, 34 und 35 direkt an dem Tragelement 1 befestigt werden, bei­ spielsweise durch Schweißen und mit ihm eine bauliche Einheit bilden. Es ergibt sich ein Tragelement mit neun aufgeschweißten Rechteckrahmen; ein aufwendiges Gebilde. Der Gedanke liegt nahe, nunmehr ein Metallgußverfahren anzuwenden.

Hierzu muß der Körper gußgerecht gestaltet werden, bei­ spielsweise kann die obere Wand des Rechteckrahmens 34 mit der unteren Wand des Rechteckrahmens 35 zusammenge­ legt werden. Der Rechteckrahmen 35 besitzt eine ausrei­ chende Festigkeit, das Sammelschienensystem 31 zu tra­ gen, darüberhinaus auch noch den Schrank 19. Somit ent­ fällt der oben überragende Teil des Trägerelementes 1. Nunmehr könnten auch die einander zugekehrten parallelen Seitenwände der einzelnen Rechteckrahmen jeweils zu ei­ ner gemeinsamen Wand zwischen benachbarten Phasen zusam­ mengefaßt werden. Da aber ein Luftabstand zwischen ge­ schotteten Phasen als besonders betriebssicher gilt, wird darauf verzichtet, vielmehr wird das Trägerelement 1 phasenweise aufgetrennt.

Damit zerfällt das große Gußstück in jeweils drei hand­ lichere Gußstücke mit jeweils einem Tragelementenanteil, d. h. die ursprüngliche Konzeption des Trägerelementes 1 als Träger bleibt erhalten, zumindest in Hinsicht auf die Anordnung der Scheibenstützer 5 und 6.

Es liegt ferner im Sinne der Wirtschaftlichkeit, wenn ein Gußkörper möglichst klein ausgeführt wird, wenn er also nicht mehr Armaturen enthält als unbedingt erfor­ derlich. Bei Meßwandlern gelten nur die primären An­ schlüsse und ihre nähere Umgebung als spannungsgefähr­ det, die übrigen Körper sind isoliert und abgeschirmt. Es ist also vorteilhaft und üblich, nur die Primäranschlüs­ se der Meßwandler in das gasgefüllte Innere der Schalt­ zelle ragen zu lassen. Infolge der Steifigkeit des Guß­ körpers können somit die Meßwandler auf einen stabilen Verschlußdeckel entsprechend auf- bzw. eingesetzt wer­ den.

Wie ein solcher formgerechter Fußkörper aussieht, zeigt die entsprechende Schnittzeichnung nach Fig. 7. Das Trä­ gelement 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 Funktionskammer 27 ist etwas nach rechts eingerückt, so daß für die Bohrung 40 eine Monta­ getasche vorgesehen werden kann. Die gestrichelte Linie zeigt wiederum den Verlauf des Stromweges. Zu erkennen ist eine sinnvolle Änderung der Sammelschienenanordnung.

Das bisherige Konzept war auf die Verwendung von Win­ kel-Steck-Kabelendverschlüssen abgestimmt. Ob diese an­ wendbar sind oder nicht, entscheiden örtliche Betriebs­ verhältnisse. Für den Fall paralleler Kabelführung, senkrecht aus dem Untergrund heraus ist das Gußteil nach Fig. 8 modifiziert.

Hierbei ist die Funktionskammer 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 Linie des Stromweges bringt den Doppel­ kabelanschluß zum Ausdruck.

In Fig. 9 und 10 wird das aus Fig. 8 abgeleitete voll­ armierte System in Frontalansicht und im Längsschnitt durch eine Phase gezeigt. Wie im Vergleich zu Fig. 4 festzustellen ist, hat sich praktisch an der Konzeption des Trägerelementes 1 als Träger für die wesentlichen Armaturen nichts geändert.

Wie sich die Situation hinsichtlich der ursprünglichen Montageschwierigkeiten geändert hat, ist offensichtlich aus der Darstellung nach Fig. 11 ersichtlich. Hier ist das System in die einfach anflanschbaren Teile zerlegt und zwar so, wie es nach der ortsfesten Montage am Be­ triebsort ohne besondere Hilfsmittel auseinandergenommen werden kann. Anschließend lassen sich auch die ortsfe­ sten Armaturen ausbauen. Damit kann im Störungsfalle un­ ter Umständen die gesamte Armatur in kurzer Zeit ausge­ wechselt werden.

Es ist ohne weiters erkennbar, daß diese neue Schaltzel­ le einen technischen Fortschritt darstellt.

Aus der Konzeption nach Fig. 11 bietet sich an, span­ nungsführende Armaturen, die an den Deckeln montiert sind, mit Kontaktelementen zu versehen, die beim Aufset­ zen der Deckel den Betriebszustand herstellen, bei­ spielsweise die Primäranschlüsse des Stromwandlers 39 mit Steck-Kontakten, die des Spannungswandlers 38 mit Berührungskontakten.

Unter bestimmten Umständen ist es erforderlich, den Deckel 36 so auszubilden, daß sich die Körper der Meßwand­ ler 38 und 39 betriebsmäßig im Inneren der Kammer 23 be­ finden.

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 Sammelschienensystem erden.

Claims (11)

1. Schaltzelle für Hochspannungsschaltanlagen im Mittelspannungsbereich in metallgekapselter Ausführungs­ form mit SF₆-Isoliergasfüllung wahlweise bestückt mit Leistungs- oder Lastschalter, Einfach- oder Mehrfach- Sammelschienensystem, Meßwandlern, Sammelschienen- und Erdungstrennschalter sowie sonstigem Zubehör, mit einem senkrecht stehenden, Tragelement, das zur Aufnahme von Isolierdurchführungen pro Phase mindestens eine Bohrung aufweist und von dem beidsei­ tig, gegeneinander geschottete, kastenförmige Funktions­ kammern ausgehen, die mit spannungsführenden Schaltele­ menten bestückt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement phasenweise als geerdetes zentrales und mehrere Bohrungen aufweisendes Tragelement (1) für die haubenförmige Funktionskammern (23, 27, 43) ausgebildet ist und daß letztere sämtliche Öffnungen enthalten, deren Flanschebe­ ne jeweils parallel zur Erstreckungsebene des Tragele­ mentes (1) gelegt ist.

2. Schaltzelle nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die durch die Isolierdurchführungen (5, 6) ragenden Leiterelemente (7, 8) als Träger - zumindest für die auf der einen Seite des Tragelementes (1) ange­ ordnete Vakuum-Schaltröhre (15) - dient.

3. Schaltzelle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die haubenförmigen Funktionskammern (23, 27, 43) in Rechteckrahmen (32, 34, 35) sowie in Deckel (33, 36, 37) aufgeteilt sind (Fig. 5).

4. Schaltzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechteckrahmen (32, 34, 35) mit dem Tragelement (1) zu einer baulichen Einheit zusammengefügt sind (Fig. 6).

5. Schaltzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bauliche Einheit als Me­ tallgußkörper ausgebildet ist.

6. Schaltzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallgußkörper phasen­ weise unterteilt ist.

7. Schaltzelle nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die haubenförmige Funktionskammer (23) un­ ter das Tragelement (1) hinweggeführt und mit einem die Schaltzelle tragenden Unterbau (41) verbunden ist, wobei die Funktionskammer (23) einen weiteren Deckel (42) ent­ hält, dessen Flanschebene quer zum Tragelement (1) ver­ läuft.

8. Schaltzelle nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an das Tragelement (1) un­ mittelbar der Rechteckrahmen (32) - die Funktionskammer (43) bildend - angeformt ist, wobei - im Längsschnitt gesehen - das Tragelement (1) die Basis eines U-förmigen Kastengebildes darstellt, an dessen Wandungen die übri­ gen Funktionskammern angeformt sind.

9. Schaltzelle nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckel (36, 42) als Trä­ ger von spannungsführendem Zubehör verwendet sind.

10. Schaltzelle nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Deckel (36) pro Phase die an der Deckel­ außenseite angeordneten Strom- und Spannungswandler (39, 38) trägt.

11. Schaltzelle nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Deckel (42) die Armaturen der Kabel­ endverschlüsse (44) trägt.