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Hochspannungsanlage
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochspannungsanlage gemäss dem
Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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In Hochspannungsanlagen mit in einem isoliergasgefüllten Gehäuse angeordneten
stromführenden Leitern besteht gegebenenfalls ein Bedarf, die Leiter in Bereichen
miteinander zu verbinden, welche wegen der Gestaltung des Gehäuses oder des Zubehörs
der Anlage schwierig zu erreichen sind. So ist es beispielsweise bei metallgekapselten
Hochspannungsleistungsschaltern notwendig, die Anschlüsse seiner Schaltstelle und
die Enden seiner Durchführungsanschlse, welche sich durch das die Schaltstelle aufnehmende
Gehäuse erstrecken, miteinander elektrisch leitend zu verbinden. Diese Verbindung
wird üblicherweise durch Bolzen cer Klemmen hergestellt. Eine solche Verbindung
lässt sich leicht und bequem in Hochspannungsleistungsschaltern herstellen, in denen
die Schaltstellen in geräumigen Kapselungen untergebracht sind. Daher kann das Montagepersonal
bei besonders grossen Schaltern in das Gehäuse eintreten, um bei der Montage oder
Demontage der Schaltsellen die Stromzuführungen mit der Schaltstelle zu verbinden
oder davon zu trennen. Bei kleineren Gehäusen sind nahe dem Ver-
bindungsbereich
grosse Montageöffnungen vorgesehen, durch welche das Montagepersonal seine Tätigkeit
ausüben kann, und welche danach dichtend verschlossen werden.
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Bei manchen Leistungsschaltern, insbesondere solchen mit einem sehr
kompakten Aufbau und einem gestreckten Gehäuse, ist der direkte Zugang zu den innenliegenden
Teilen jedoch sehr beengt. Darüber hinaus verhindern die dielektrischen Eigenschaften
von sehr kompaktem Zubehör häufig die Verwendung von Oeffnungen in der Kapselung,
welche ausreichend gross oder geeignet angeordnet sind, um direkten Zugriff zum
Verbinden der Schaltstelle mit den Durchführungsleitern zu haben. Bei sehr kompakten
Vorrichtungen stellen daher grosse Oeffnungen im Gehäuse, welche später mit einem
Deckel dichtend verschlossen werden, unregelmässige Flächen dar, die selbst dann,
wenn sie von einer runden Abschirmung geschützt sind, die Spannungsbeanspruchung
zwischen den stromführenden innenliegenden Teilen und dem geerdeten Gehäuse erheblich
vergrössern können.
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Es ist unter anderem Aufgabe der Erfindung, die gattung gemässe Hochspannungsanlage
derart weiterzubilden, dass das Verbinden und Trennen von im Gehäuse der Anlage
vorgesehenen stromführenden Leitern durch ausserhalb der Anlage tätiges Montagepersonal
ausgeführt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch
1 angegebenen Merkmale gelöst. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, dass zusätzliche
Montageöffnungen für das Montagepersonal, welche so gross bemessen sind, dass zwischen
stromführenden Innenleitern und zum auf Erdpotential befindlichen Gehäuse unerwünschte
Spannungsverteilungen auftreten, entbehrlich i.fld. is Die Ge-
häuseöffnung
zum Betätigen des Getriebes äusserst klein sein kann und in einem unkritischen Bereich
gelegen ist, treten keine Ueberspannungsprobleme auf. Das bewegliche Kontaktstück
kann in eine, das Aeussere einer zu montierenden Schaltstelle freigebende Trennstellung
zurückgezogen werden, um so eine axiale Bewegung einer gestreckt ausgebildeten Schaltstelle
in oder aus einem gestreckt ausgebildeten Gehäuse ohne Wechselwirkung mit dem beweglichen
Kontaktstück zu ermöglichen.
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In der Zeichnung ist nachfolgend ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
vereinfacht wiedergegeben.
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Fig. 1 stellt eine Aufsicht auf einen axialen Schnitt durch einen
einzelnen Pol eines Leistungsschalters dar, welcher geeignet ist, in einer gasisolierten
Unterstation verwendet zu werden, und zeigt beide Anschlussleiter, welche flkit
erfindungsgemäss ausgebildeten Verbindungsmitteln versehen sind.
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Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf den längs 2-2 geschnittenen Leistungsschalter
gemäss Fig. 1.
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?ig. j stellt eine vergrösserte Aufsicht auf einen Schnitt durch den
erfindungsgemässen Leistungsschalter dar, bei dem Anschlussteile miteinander in
Eingriff sind.
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Fig. 4 zeigt eine der Fig. 3 entsprechende Aufsicht, bei der jedoch
die Anschlussteile ausser Eingriff sind.
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Fig. 5 stellt eine Aufsicht auf einen längs 5-5 geschnittenen Leistungsschalter
gemäss Fig. 3 dar und zeigt ein Werkzeug, welches zum Betätigen einer Welle eines
erfindungsgemäss ausgebildeten, getriebebewegten Mechanismus vorgesehen ist.
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In den Figuren 1 und 2 ist ein einzelner Pol eines gasisolierten Leistungsschalters
dargestellt, welcher mit Blaskolbenschalteinheiten ausgerüstet sein kann und in
Abhängigkeit von der Anzahl hintereinander geschalteter Schaltstellen Nennspannungen
von 145 oder 242 kV bei 63 kA aufweist. Für einen dreiphasigen Leistungsschalter,
dessen Pole jeweils über eine eigene Trägereinheit (nicht dargestellt) verfügen,
werden drei der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Anordnungen benötigt.
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Das Leistungsschaltergehäuse kann aus einem gestreckten Metallgehäuse
20 bestehen, dessen Durchmesser beispielsweise 0,762 m und dessen Länge beispielsweise
2,388 m betragen kann. Die Achse des Gehäuses 20 verläuft üblicherweis-e horizontal.
An einander gegenüberliegenden Enden des Gehäuses 20 sind Ansätze 21 vorgesehen,
durch welche Stromzuführungen 22 in das Leistungsschaltergehäuse eintreten.
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Die Stromzuführungen 22 können beispielsweise von konischen Stützisolatoren
23 getragen werden, welche durch geeignete Bolzen 25 an mit den Ansätzen 21 verbundenen
Flanschen 24 angebracht sein können. Die Stromzuführungen 22 sind mit einem beliebigen
äusseren Stromkreis verbunden und können beispielsweise in einer gas isolierten
Leitung angeordnet oder mit Freiluftleitungen verbunden sein oder in irgend eine
beliebige Form annehmen.
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Jeder Ansatz 21 ist von einem zugehörigen Stromwandler 27 üblicher
Bauweise umgeben. Es ist jedoch zu beachten, dass bei der kompakten Bauweise des
Leistungsschalters in einer Unterstation, der Stromwandler 27 nahe dem Gehäuse 20
angeordnet ist. Die Lage des Stromwandlers 27 macht es unmöglich, die üblicherweise
vorgesehenen, ins Innere des Gehäuses 20 führenden Montageöffnungen anzubringen,
mit deren Hilfe die Verbindungen zwischen den Enden der Stromzuführungen 22 und
der im Inneren des Gehäuses 20 vorgesehenen Schaltstellen in manueller Weise hergestellt
werden können.
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Am rechterhand gelegenen Ende des Gehäuses 20 ist ein Kurbelgehäuse
30 befestigt, welches beispielsweise mittels eines Ringes von Bolzen, wie etwa Bolzen
31, angeflanscht ist. Das Kurbelgehäuse 30 umfasst eine Welle 32, welche mittels
eines (nicht dargestellten) in einem Gehäuse 40 vorgesehenen Antriebsmechanismus
um ihre Achse gedreht werden kann. Die Welle 32 ist über einen Kurbelarm 34 mit
einer Betätigungsstange 33 verbunden. Der Kurbelarm 34 ist mit seinem einen Ende
an der Welle 32 befestigt und ist mit seinem freien anderen Ende mittels eines drehbaren
Stiftes 35 mit der Betätigungsstange 33 gekoppelt. Das Xlrbel-rehäuse 30 weist einen
Deckel 36 auf, welcher mittels geeigneter (nicht dargestellter) und in Oeffnungen
37 fixierbarer Bolzen an seinem Platz gehalten werden kann, wodurch der Zugang zum
drehbaren Stift 35 ermöglicht wird und der Kurbelarm 34 mit der Zugstange 33 verbunden
oder von ihr gelöst werden kann.
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Kurbelgehäuse 30 und das rechterhand gelegene Ende des Gehäuses 20
sind in dichtender Weise miteinander verbunden, um au diese Weise Schwefelhexafluorid
im Gehäuse 20 halten zu können. Der Druck dieses Gases ist vorzugsweise
etwas
höher als Atmosphärendruck. Das linkerhand gelegene Ende des Gehäuses 20 ist in
dichtender Weise durch eine Stahldeckel 41 abgeschlossen, welcher mittels Bolzen
42 an einem am linken Ende des Gehäuses 20 vorgesehenen Flansch gehalten ist. Die
Ansätze 21 sind - wie vorstehend beschrieben - durch Isolatoren 23 abgedichtet.
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Das Innere des Gehäuses 20 enthält eine Schaltstelle mit Teilen 43,
44 und 45, welche ihrerseits starr miteinander verbunden sind und sich längs einer
gemeinsamen Achse erstrecken.
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Teil 43 enthält Unterbrecherkontakte und einen Blasmechanismus. Teil
44 ist als hohles Isolierrohr ausgebildet und ist zum isolierenden Tragen des Teils
43 vorgesehen. Teil 45 ist ein mechanisches Verbindungsstück zum Verbinden der Teile
43 und 44. Zubehör kann für die Schaltstelle vorgesehen sein und von ihr getragen
werden, so etwa spannungsteilende Kapazitäten oder Widerstände, Glättungskondensatoren
und dergleichen. Die starre Anordnung der Teile 43, 44 und 45 ist - wie in Fig.
1 gezeigt ist - mittels Bolzen an einem vorspringenden Teil des Gehäuses 20 befestigt.
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Wenn eine höhere Nennspannung des Leistungsschalters gefordert ist,
können zwischen den Stromzuführungen 22 zusätzliche Schaltstellen, welche mit den
Teilen 43 und 45 identisch sind, in Serie verbunden vorgesehen sein.
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Jedes Teil 45 und 44 hat jeweils einen eigenen feststehenden Kontakt,
welche Kontakte in Serie mit den inneren Kontakten des Teils 43 angeordnet und mit
den beiden Stromzuführungen 22 verbunden sind. Daher weit das Teil 43 einen feststehenden
Kontakt 50 auf, welcher mit dem unteren Kontakt 51 der linkerhand gelelr,erlrlnn
;;romzuf'uhrunr-: 22 verbunden werden muss. Hingegen weist das Teil 44 einen
feststehenden
Kontakt 52 auf, welcher mit dem unteren Kontakt 53 der rechterhand gelegenen Stromzuführung
22 verbunden werden muss. Wie später noch beschrieben wird, können die Kontakte
51 und 53 aus den in den Figuren 1 und 2 dargestellten Positionen entfernt werden,
um auf diese Weise den Ein- oder Ausbau der die Teile 43, 44 und 415 umfassenden
jchaltstelle in oder aus dem Gehäuse 20 zu ermöglichen, wobei die Schaltstelle über
das linkerhand gelegene Ende in axialer Richtung in oder aus dem Gehäuse 20 geschoben
werden kann..
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Bei der Einführung der Schaltstelle in das Gehäuse 20 wird der Deckel
41 entfernt und die gesamte Anordnung mit den Teilen 43, 44 und 45 durch das linkerhand
gelegene Ende des Gehäuses 20 in dieses Gehäuse eingeschoben. Die Schaltstelle mit
den Teilen 43, 44 und 45 wird dann auf der Gehäuseachse gehalten und durch einen
Ring und Bolzen 46 am Gehäuse 30 befestigt und freitragend gestützt. Danach wird
der Deckel 41 befestigt und die Anordnung mit chwefelhexafluoridgas unter Ueberdruck
gesetzt. Um die Schaltstelle in das Gehäuse 20 bringen zu können, ist es notwendig,
dass die Kontakte 51 und 53 sich in einer Stellung befinden, in der sie die axiale
Bewegung der Schaltstelle nicht beeinträchtigen können.
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Wenn die Schaltstelle an ihrem Platz befestigt ist, ist es einfach,
die Kontakte 50 und 51 miteinander zu verbinden, da das Montagepersonal durch den
geöffneten Deckel i41 ir das Gehäuse 20 gelangen und eine Bolzen- oder irgendeine
andere geeignete Verbindung machen kann. Die Verbirung der Kontakte 52 und 53 wird
hingegen sehr schwierig, da das Gehäuse so lang ist, dass das Montagepersonal diesen
Bereich vom linksseitig gelegenen Ende des Gehäuses 20 nicht erreichen kann. Darüber
hinaus ist
es äusserst schwierig, ausreichend grosse Oeffnungen
im Gehäuse 20 vorzusehen, um den Zugang zum Verbindungsbereich der Kontakte 52 und
53 zu ermöglichen, ohne gleichzeitig ernsthafte Störungen der dielektrischen Spannungsverteilung
des Systems hervorzurufen und die Lage der Stromwandler 27 zu- beeinflussen.
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Erfindungsgemäss weisen die Kontakte 52 und 53 den in den Figuren
3, 4 und 5 dargestellten Aufbau dar, welcher es ermöglicht, dass sie durch einen
entfernt angeordneten Getriebemechanismus geöffnet und geschlossen werden. Falls
erforderlich, kann die gleiche Anordnung auch für die Kontakte 50 und 51 vorgesehen
sein, obwohl für die Kontakte 50 und 51 auch eine ebene Bolzenverbindung verwendet
werden kann.
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Wie insbesondere aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich ist, weist das
Teil 44 einen Anschlag auf, welcher auf einer leitfähigen Tragplatte 54 mittels
einer Anzahl von Bolzen, wie etwa Bolzen 55, abgestützt ist. Die Tragplatte 54 weist
in ihrem Zentrum ein vorspringendes Teil oder eine Nabe 56 auf, welche den unteren
Teil jedes Kontaktes einer Vielzahl von Kontakten 57 und 58 an seinem Platz hält
und aufnimmt. Die Kontakte 57 und 58 umgeben die Nabe 56. Jeder der Kontakte 57,
58 weist Oeffnungen zur Aufnahme von Druckfedern 59-60 und 61-62 auf, welche in
einer leitfähigen äusseren Abschirmung 63 gehalten werden. Die Abschirmung 63 ist
in geeigneter Weise an der Tragplatte 54 - wie etwa durch Bolzen 64 - befestigt.
Die Federn 59-62 pressen die zugehörigen Kontakte mit grosser Kraft gegen die Nabe
56 und gegen die äussere Oberfläche 70 des beweglichen Kontakt es welcher mit seinem
Ende vom Stromanschluss 22 aufgenommen ist. An den Kontakten 57 und 58 sind Anschläge
angeformt, welche am oberen Teil der Abschirmung 63 an-
lIegen,
wenn der Kontakt 53 in die in Figur 4 dargestellte Position bewegt wird.
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Der bewegliche Kontakt 53 weist ein axial erstrecktes Innengewinde
auf, welches mit einer mit einem Aussengewinde versehenen koaxialen Welle 80 zusammenwirkt.
Am oberen Ende der Welle 80 ist mittels eines Stiftes 82 ein Kegelrad 81 angebracht,
während das Ende der Welle 80 selber drehbar in einem Tragteil 83 gelagert ist.
Das Tragteil 83 seinerseits ist an einer inneren Schulter 84 der Stromzuführung
22 befestigt und wird gegen diese Schulter 84 durch ein Gehäuseteil 85 gedrückt,
welches durch das obere Ende eines Haltezylinders 86 mit Kraft beaufschlagt wird.
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Der Haltezylinder 86 wirkt mit einem Innengewinde 87 der Stromzuführung
22 zusammen.
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Der Boden des Haltezylinders 86 weist eine konische Innenfläche 88
auf, welche mit einem entsprechenden Konus des Kontaktes 53 zusammenwirkt, sobald
die Teile die in Figur 3 angegebene Stellung erreichen, wodurch zwischen der Stromzuführung
22 und dem Kontaktteil 53 ein hoher Kontaktdruck erreicht wird. Der.Haltezylinder
86 weist an seiner Wand einen sich axial erstreckenden Schlitz 89 auf, welcher ein
am Kontakt 53 befestigtes Führungsteil 90 aufnimmt. Dieses Führungsteil 90 verhindert
die Drehung des Kontaktes 53, wenn dieser Kontakt durch Drehung der Welle 80 gehoben
oder gesenkt wird.
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Das Kegelrad 81 wird durch ein Kegelrad 91 angetrieben, welches mittels
eines Stiftes 93 an einer Welle 92 befestigt ist. Die Welle 92 führt durch eine
Unterlegscheibe 96 und endet in einem Mehrkantkopf 94. Die Scheibe 96 ist in einer
in der tromzuführung 22 vorgesehenen Oeffnung angeordnet. Der Nehrkantkopf 94 der
Welle 92 ist durch
diese Oeffnung erreichbar.
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Um zu diesem Mehrkantkopf 94 des Getriebemechanismus zu gelangen,
ist im Gehäuseansatz 21 eine kleine kreisförmige Oeffnung 100 vorgesehen. Diese
Oeffnung ist gemäss Fig. 5 mit einem zylindrischen Flansch 101 verstärkt. Die Oeffnung
100 hat einen äusserst geringen Durchmesser, zum Beispiel von 2,56 cm, und ist in
einem Bereich, welcher frei von grosser elektrischer Beanspruchung ist, angeordnet.
Die Oeffnung 100 beeinflusst daher die Spannungsverteilung im Gehäuse nur unerheblich.
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Durch die Oeffnung 100 kann ein geeignetes Werkzeug geführt werden,
wie etwa die in Figur 5 dargestellte Kurbel 102 mit einer an die Form des Mehrkantkopfes
94 angepassten Innenöffnung, um so den Getriebemechanismus von einem ausserhalb
von Gehäuse 20 und Ansatz 21 gelegenen Bereich aus zu betätigen. Wird daher die
Welle 92 in einer ersten Richtung gedreht, so wird die Welle 80 über die Getrieberäder
91 und 81 in einer solchen Richtung gedreht, dass der Kontakt 53 in die in Figur
3 dargestellte Stellung bewegt wird, in welcher er sich in Eingriff befindet. Bei
Umkehr der Kurbelbewegung wird auch die Drehrichtung der Welle 80 umgekehrt und
der Kontakt 53 wird sich dann in die in Figur 4 angegebene Stellung bewegen, in
welcher er ausser Eingriff ist. Befindet sich der Kontakt ausser Eingriff, so ist
es möglich, die-Schaltstelle gemäss Figur 1 ein-oder auszubauen und - wenn die Anordnung
vervollständigt ist - mit dem feststehenden Kontakt 52 des Teils 44 zu verbinden
In entsprechender Weise kann eine Verbindung zum feststehenden Kontakt 50 des Teils
43 über einen ihnli.chen MecEIarlismus hergestellt werden. Eine Verbindung kann
aber auch über
@olze@ hergestellt werden. Geeignete Verschlüsse
110 (Figur 1) können die Oeffnungen 100 schliessen.
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