DE3329404C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein mehrphasiges Schaltfeld gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei Schaltfeldern ist es üblich pro Phase eine Kapselung für Phasenleiter, Schalter, Trenner, Erdungstrenner, Stromwandler und andere Apparate vorzusehen. Hierbei werden wie etwa aus den Brown Boveri Mitt. 60, 1973, S. 178 ff bekannt ist, bei einem Schaltfeld mit Generatorschaltern sämtliche im Schaltfeld vorgesehenen Appa­ rate in geeigneter Weise für Ein- und Ausbau aufeinander abge­ stimmt.

Aus US 38 91 862, insbesondere Fig. 1, ist ein mehrphasiges Schaltfeld bekannt. Gemäß Fig. 2 weist dieses Schaltfeld pro Phase einen in einem zylinderförmigen Gehäuse 41 angeordneten Leistungsschalter 20 auf, dessen eines Ende über einen ersichtlich als flexibles Band ausgebildeten Stromleiter mit einem in einem weiteren zylinderförmigen Gehäuse 81 angeordneten Phasenleiter 87 verbunden ist. Der Phasenleiter 87 trägt ein Kontaktteil 79, welches zusammen mit einem beweglich angeordneten Kontaktteil 88 Teil eines Erdungsschalters 90 ist. Stromwandler sind in weiteren Gehäusen 68, 69 angeordnet. Dieses Schaltfeld ist vergleichsweise kompliziert gestaltet, da es für die einzelnen Komponenten unter­ schiedliche Gehäuse benötigt.

In DE 20 33 854 A1 ist ein Erdungsschalter für metallgekapselte Hochspannungsschaltanlagen beschrieben. Dieser Erdungsschalter weist einen Erdungsleiter 4 mit einem dem Querschnitt der rohrför­ migen Metallkapselung 1 entsprechend gekrümmten Bereich 5 auf. Der Erdungsleiter 4 ist um eine quer zur Rohrachse verlaufende Achse schwenkbar. Außerhalb der Metallkapselung 1 benötigt ein solcher Erdungsschalter wenig Raum, hingegen muß sein von der Metallkap­ selung 1 gebildetes Gehäuse in radialer Richtung ausreichend groß sein, um bei geöffnetem Erdungsschalter den gekrümmten Bereich 5 des Erdungsleiters 4 aufzunehmen unter gleichzeitiger Einhaltung eines ausreichenden Isolationsabstandes zwischen dem geerdeten Bereich 5 und einem hochspannungsführenden, in der Metallkapselung 1 angeordneten Leiter 2.

Eine in US 41 04 497 offenbarte Kontaktanordnung für eine metall­ gekapselte Schaltanlage weist einen feststehenden, an eine Sammel­ schiene 16 angeschlossenen Kontakt 18, 19 auf, welcher über eine Vielzahl von zylinderförmig angeordneten Fingerkontakte 52 mit einem in gerader Linie mit dem Kontakt 18, 19 ausgerichteten Kontakt 50 in elektrisch leitender Verbindung steht. Der Kontakt 18, 19 ist auf der Rohrachse eines rohrförmig erstreckten Isola­ tors 22 befestigt, welcher seinerseits durch eine ihn haltende Me­ tallplatte 10 der Kapselung geführt ist. Auf der äußeren Mantel­ fläche des Isolators 22 ist ein Ringkern 40 eines Stromwandlers angeordnet. Bei Montage- und Wartungsarbeiten muß zunächst die Kontaktanordnung geöffnet und der Phasenleiter aus dem Inneren des Isolators entfernt werden. Erst dann kann der Ringkern des Strom­ wandlers vom Isolator geschoben und anschließend gewartet, ge­ kehrt oder ausgewechselt werden.

Der Erfindung, wie sie in Patentanspruch 1 definiert ist, liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schaltfeld der gattungsgemäßen Art zu schaffen, welches sich durch einfache Montage und Wartung aus­ zeichnet und dessen Raumbedarf in axialer Richtung durch geeignete Anordnung der einzelnen Apparate gering gehalten ist.

Das erfindungsgemäße mehrphasige Schaltfeld zeichnet sich insbe­ sondere durch große Montage- und Wartungsfreundlichkeit und durch einen geringen Raumbedarf in axialer Richtung der Kapselung der einzelnen Phasen des Schaltfeldes aus.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine Aufsicht auf einen im wesentlichen axial geführ­ ten Schnitt durch ein Teilstück einer zylinderförmi­ gen Kapselung einer Phase eines erfindungsgemäß ausgeführten Schaltfeldes, und

Fig. 2 eine Aufsicht auf einen längs II-II um die Zylinder­ achse der Kapselung rotationssymmetrisch geführten Schnitt durch das Teilstück gemäß Fig. 1.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Teilstück ist vorzugsweise im Zuge einer Phase einer Generatorableitung vorgesehen. Dieses Teilstück wird nach außen durch eine mit Luft von geringem Überdruck, beispielsweise mit 1,02- 1,10 bar, gefüllte und aus Metall, wie etwa Aluminium, bestehende zylinderförmige Kapselung 1 begrenzt. Die Kap­ selung 1 ist im wesentlichen zur Führung von Kompensations­ strömen vorgesehen. Durch den geringen Überdruck wird vor allem das Eindringen von Staub in die Kapselung 1 vermieden. Längs der Zylinderachse der Kapselung 1 ist ein auf nicht dargestellten Isolatoren abgestützter Phasen­ leiter 2 vorgesehen, welcher in einem zylinderförmig aus­ gebildeten Anschlußstück 3 endet. Auf der Außenfläche des Anschlußstückes 3 sind die einen Enden von flexiblen Leiterbändern 4, welche beispielsweise als Kupferlitze ausgebildet sein können, lösbar befestigt. Die anderen Enden der Leiterbänder 4 sind an einem zylinderförmigen Anschlußstück 5 eines ebenfalls in der Kapselung 1 angeord­ neten Schalters 6, beispielsweise eines Leistungsschalters oder eines Trennschalters, welche auch in Serie geschaltet in der Kapselung vorgesehen sein können, lösbar befestigt.

Durch die zylinderförmige Ausbildung der Anschlußstücke 3 und 5 ist es möglich, bei gleichbleibenden Abmessungen der Anschlußstücke 3 und 5 die Anzahl der Leiterbänder 4 dem Nennstrom des Schaltfeldes anzupassen.

Die einzelnen Leiterbänder 4 sind in ihrer Mitte auf der Außenfläche eines vorzugsweise aus Isolierstoff oder einem oberflächenisolierten Metall bestehenden Ringes 7 abgestützt. Hierdurch wird mit einfachen Mitteln ein Stromübergang vom Phasenleiter 2 auf den Schalter 6 er­ reicht, welcher unabhängig von der Wärmeausdehnung und der Toleranzgenauigkeit der stromleitenden Teile der Schalt­ feldphase ist und welcher gleichzeitig große elektrody­ namische Kräfte aufnehmen kann. Ein definierter Abstand der Leiterbänder 4 nach außen wird dadurch erreicht, daß der Ring 7 gegenüber einem taillenförmig eingeschnür­ ten Mittelteil an den Stirnseiten aufgeweitet ist. Bei dieser Gestaltung des Ringes 7 können die Leiterbänder 4 im Mittelteil des Ringes 7 gegebenenfalls auch durch eine - in den Figuren nicht dargestellte - Bandage auf der Außenfläche des Ringes 7 gehalten werden. Hierdurch wird mit Sicherheit eine Verringerung des Abstandes zwi­ schen stromführender Verbindung und Kapselung vermieden.

Die flexible Verbindung zwischen den Anschlußstücken 3 und 5 ist von einem Ringkern 8 eines induktiven Stromwand­ lers umfaßt. Der Ringkern 8 ist mittels Haltelaschen 9 an einem auf die Innenfläche der Kapselung 1 geschweißten Haltering 10 befestigt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind die Haltelaschen 9 längs des Umfanges des Halteringes 10 symmetrisch zu einem Anschlußkasten 11 des Stromwand­ lers angeordnet, in welchem die auf dem Ringkern 8 befind­ lichen Sekundärwicklungen des Stromwandlers verklemmt sind. Der Ringkern 8 ist auf Schienen 12 gestützt, auf denen er nach Lösen der Haltelaschen 9 und nach Abklemmen der Sekundärwicklungen längs der Zylinderachse der Kapse­ lung 1 in die in Fig. 1 gestrichelt eingetragene Position 8′ verschoben werden kann.

Gegenüber dem Ringkern 8 des Stromwandlers durchsetzt ein Gehäuse 13 eines als Drehtrenner ausgebildeten Erdungs­ schalters 14 die Kapselung 1. Das Gehäuse 13 ist an der Kapselung 1 befestigt und dient als Lager für eine die Kapselung 1 im Gehäuse 13 durchdringende Welle 15 des Erdungsschalters 14. An dem im Innneren der Kapselung 1 befindlichen Ende der Welle ist ein Schwenkarm 16 (in Fig. 1 vom Wandlerkern 8 abgedeckt und daher gestrichelt dargestellt), am außerhalb der Kapselung 1 befindlichen Ende ein Schwenkarm 17 angebracht. Die Schwenkarme 16 bzw. 17 sind um ca. 90° gegeneinander versetzt und sind an ihren von den Befestigungspunkten auf der Welle 15 abgewandten Enden jeweils als Messerkontakt 18 bzw. 19 aus­ gebildet. Die Messerkontakte 18 bzw. 19 arbeiten mit Zangen­ kontakten 20 bzw. 21 zusammen, welche beispielsweise aus übereinander geschichteten, U-förmig gestanzten Kontakt­ lamellen 22 bestehen können. Der mit dem Messerkontakt 18 zusammenarbeitende Zangenkontakt 20 ist am zu erdenden Teil des Schalters 6, der mit dem Messerkontakt 19 zusammen­ arbeitende Zangenkontakt 21 auf der Kapselung 1 befestigt, kann aber auch an irgendeinem anderen geerdeten Teil, wie etwa einer Nullpunktverbindung, angebracht sein.

Durch die um 90° gegeneinander versetzte Anordnung der Schwenkarme 16 und 17 wird erreicht, daß die feststehen­ den Zangenkontakte 20 und 21 an bevorzugten Stellen des zu erdenden Teils des Schalters 6 und der Kapselung 1 angebracht werden können. Der im Inneren der Kapselung 1 befindliche Schwenkarm 16 kann sich dann von der in den Figuren gestrichelt eingezeichneten Einschaltstellung 16′ des Erdungsschalters 14 in den zwischen Kapselung 1 und Wandlerkern 8 befindlichen feldfreien Raum bewegen, so daß der Erdungsschalter 14 im Ausschaltzustand, wenn also das Schaltfeld in Betrieb ist, einen großen Isolations­ abstand aufweist und gleichzeitig die Verteilung des elek­ trischen Feldes in der Kapselung nicht beeinflußt. Außer­ dem wird hierdurch erreicht, daß die Kapselung 1 jeder Phase des erfindungsgemäßen Schaltfeldes unter Beibehaltung der durch die Bauform des Stromwandlers bedingten radialen Bemessung gleichzeitig in axialer Richtung gegenüber ver­ gleichbaren Anordnungen verkürzt ist.

Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, befinden sich im Gehäuse 13 des Erdungsschalters 14 die Welle 15 abstützende Lager­ elemente 23, welche gleichzeitig als Dichtung wirken. Darüber hinaus ist in Fig. 2 auch ein metallisches Trag­ teil 24 dargestellt, welches die Kapselung abstützt und zugleich den Sockel des Schalters 6 dichtend umgibt. Sollen bei diesem Schaltfeld aus Montage- oder Wartungs­ gründen Eingriffe vorgenommen werden, so wird nach Abschal­ ten des Stromes bei geöffnetem Schalter 6 der Erdungsschal­ ter 14 durch einen nicht dargestellten und auf die Welle 15 wirkenden Antrieb betätigt. Dieser Antrieb wirkt gleich­ zeitig auf entsprechende Erdungsschalter weiterer Phasen des Schaltfeldes. Der Schwenkarm 16 wird in die gestrichelt eingezeichnete Position 16′ und entsprechend der Schwenkarm 17 in die gestrichelt eingezeichnete Position 17′ überführt. In diesen Positionen sind die nun mit 18′ bzw. 19′ bezeichne­ ten Messerkontakte in Eingriff mit den Zangenkontakten 20 bzw. 21, so daß gemäß Fig. 1 der zu erdende Teil des Schalters 6 über den Zangenkontakt 20, den Messerkontakt 18, den Schwenkarm 16, die Welle 15, den Schwenkarm 17, den Messerkontakt 19 und den Zangenkontakt 21 mit der geerdeten Kapselung 1 verbunden ist.

Nun kann ein Deckel 25 der Kapselung 1 geöffnet und können Montage- und Wartungsarbeiten im Inneren der Kapselung 1 ausgeführt werden. Zu diesem Zweck werden zunächst die Haltelaschen 9 entfernt und die Anschlußklemmen der Se­ kundärwicklungen des Stromwandlers im Anschlußkasten 11 gelöst. Der Ringkern 8 kann nun längs der Schienen 12 in die Position 8′ verschoben werden. Die flexible Verbindung zwischen den Anschlußtücken 3 und 5 kann gelöst und die Leiterbänder 4 können zusammen mit dem Ring 7 entfernt werden. Der Abstand zwischen den Anschlußstücken 3 und 5 ist größer als der Ringkern 8 des Stromwandlers in axialer Richtung erstreckt ist. Es ist daher möglich, den Ringkern 8 aus der Kapselung 1 herauszunehmen und ihn durch einen anderen Ringkern zu ersetzen oder den Ringkern außerhalb der Kapselung 1 um 180° zu drehen und ihn dann wieder in die Kapselung einzusetzen. Im letztgenannten Fall ist die Polarität des Stromwandlers geändert. Wegen der symmetrisch zum Anschlußkasten 11 angeordneten Halte­ laschen 9 bereitet eine solche Kehrung des Ringkernes keinerlei Befestigungsprobleme.

Sobald der Ringkern 8 entfernt ist, können problemlos weitere Montage- und Wartungsarbeiten an anderen Apparaten der betroffenen Phase des Schaltfeldes, wie Erdungsschalter 14 oder Schalter 6, durchgeführt werden.

Nach Beendigung der Montage- und Wartungsarbeiten wird die flexible Verbindung zwischen den Anschlußstücken 3 und 5 wieder hergestellt, der Ringkern 8 montiert und der Deckel 25 geschlossen. Der Erdungsschalter wird durch Betätigung der Welle 15 geöffnet, wobei der Schwenkarm 16 in die dielektrisch günstige und raumsparend angeord­ nete Lage zwischen Kapselung 1 und Ringkern 8 geführt wird.

Claims (7)

1. Mehrphasiges Schaltfeld, bei dem jeder Phasenleiter im Zuge einer Ableitung gemeinsam mit mindestens einem Schalter, einem Erder und einem Stromwandler in einer zumindest teilweise zylinderförmig ausgebildeten Kapse­ lung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenleiter (2) über einen flexiblen Anschluß mit dem Schalter (6) verbunden ist, daß der Stromwandler einen Ringkern (8) aufweist, welcher den flexiblen Anschluß umfaßt, und daß der Erder (14) als Drehtren­ ner ausgebildet ist und mindestens einen Schwenkarm (16) aufweist, welcher bei geöffnetem Erder (14) zwi­ schen Ringkern (8) und Kapselung (1) liegt.

2. Schaltfeld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Anschluß Leiterbänder (4) enthält, deren Ende auf zylinderförmigen Anschlußstücken (3, 5) des Phasenleiters (2) und des Schalters (6) lösbar befestigt sind, und welche mittig auf einem Ring (7) abgestützt sind.

3. Schaltfeld nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (7) ein taillenförmig eingeschnürtes Mittelteil enthält, gegenüber dem seine Stirnseiten aufgeweitet sind.

4. Schaltfeld nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkern (8) längs mindestens einer Schiene (12) in Richtung der Zylinderachse der Kapselung (1) verschiebbar ist.

5. Schaltfeld nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkern (8) an Befestigungspunkten (Haltela­ schen 9) gehalten ist, welche längs des Umfangs der Kapselung (1) symmetrisch zu einem Anschlußkasten (11) zum Verklemmen von auf dem Ringkern (8) befindlichen Sekundärwicklungen verteilt angeordnet sind.

6. Schaltfeld nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Erder (14) einen weiteren Schwenkarm (17) aufweist und daß dieser Schwenkarm (17) außerhalb der Kapselung (1) und gegenüber dem in der Kapselung (1) befindlichen Schwenkarm (16) ver­ dreht angeordnet ist und mit dem in der Kapselung (1) befindlichen Schwenkarm (16) in elektrisch leitender Verbindung steht.

7. Schaltfeld nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den von der Welle (15) abgewandten Enden der Schwenkarme (16, 17) Messerkontakte (18, 19) vorgesehen sind, welche mit Zangenkontakten (20, 21) in Eingriff bringbar sind, welche auf dem zu erdenden Teil des Schalters (6) und auf der Kapselung (1) angebracht sind.