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GEKAPSELTE SCHALTZELLE MIT SICHERUNG
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Die Erfindung bezieht sich auf eine gekapselte Schaltzelle, insbesondere
in Schotträume unterteilte geschottete Hochspannungs-Schaltzelle, mit mindestens
einem Spannungswandler und einer diesem vorgeschalteten rohrförmigen Sicherung,
wobei die rohrförmige Sicherung von einem Isolierstoffgehäuse mit Steckanschlüssen
umgeben ist.
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Gekapselte Hochspannungsschaltzellen weisen eine äussere geerdete
Umhüllung aus Metallblech auf. Bei gekapselten Hochspannungs-Schaltzellen die in
einzelne Schotträume, beispielsweise Sammelschienenraum, Leistungsschalterraum und
Kabelanschlussraum, unterteilt sind, spricht man von geschotteten Schaltzellen.
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Bei bekannten Ausführungen von gekapselten Hochspannungsschaltanlagen
benötigt man zur Verbindung zweier Sammelschienensysteme drei Schaltzellen, eine
Leistungsschalterzelle und zwei Messzellen mit Sicherungen, Messwandlern und eventuell
Trennschal tern.
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Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit ist man bei geschotteten Hochspannungs-Schaltanlagen
bestrebt, platzsparende Anordnungen zu erhalten und die einzelnen Schotträume zu
vereinheitlichen, um aus möglichst gleichen Komponenten eine Vielzahl von Schaltzellenvarianten
herstellen zu können.
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Aus den DE-OS 1 438 998, 28 49 699 und 30 04 856 sind platzsparende
Ausführungen von Hochspannungs-Schaltanlagen bekannt, bei welchen rohrförmige Sich
<?rungen
von einen Isolierstoffgehäuse mit Steckanschlüssen umgeben sind.
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Zum Austausch der Sicherung ist bei diesen Ausführungen jedoch ein
relativ großer Aufwand erforderlich.
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Durch die in der Folge aufgezeigte erfindungsgemässe Ausführung wird
eine gekapselte Schaltzelle der eingangs genannten Art bezweckt, die einerseits
platzsparend und wirtschaftlich ist, sowie anderseits einen leichten Austausch der
Sicherung ermöglicht und einen hohen Schutz gegen Berührung oder Annäherung an unter
Spannung stehende Teile aufweist.
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Dies wird dadurch erreicht, daß das Isolierstoffgehäuse auf einer
verschiebbaren Tragschiene befestigt ist, die auf einer Befestigungsplatte angeordnet
ist, wobei der eine der mit den Aufnahmekontakten der Sicherung elektrisch verbundenen
Steckanschlüsse mit dem Primäranschluss des Spannungswandlers und der andere mit
einem Durchführungskontakt oder durch eine Schottwandöffnung mit einem dahinter
angeordneten Anlagenkontakt in und ausser Eingriff bringbar ist.
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Die Sicherung ist damit leicht austauschbar, nachdem das Isolierstoffgehäuse
ausser Eingriff mit dem Durchführungskontakt oder Anlagenkontakt gebracht wurde.
Ausserdem ergibt sich eine platzsparende und wirtschaftliche Anordnung, die in gekapselten
Hochspannungs-Schaltanlagen leicht untergebracht werden kann, aber auch in einem
Schottraum angeordnet an eine vereinheitlichte Schaltzelle mit Leistungsschalter
anbaubar ist. Bei einer Schaltanlage mit Schaltzellen zur Verbindung zweier Sammelschienensysteme
kann dadurch eine Messzelle eingespart werden. Durch die Verschiebbarkeit des Isolierstoffgehäuses
ist ausserdem eine trennschalterlose Bauweise möglich.
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Der Austausch der Sicherung kann weiter vereinfacht werden, wenn die
Befestigungsplatte nach aussen schwenkbar ist.
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Ein erhöhter Schutz gegen Berührung oder Annäherung an unter Spannung
stehende Teile kann mit einer bevorzugten Ausführung erreicht werden, bei welcher
der Durchführungskontakt im Inneren eines topfförmigen, in einer Schottwand befestigten
Isolators angeordnet ist, dessen zum Isolierstoffgehäuse hin gerichtete Öffnung
durch eine Abdeckplatte verschliessbar ist.
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Den gleichen Vorteil weist eine Ausführung ohne topfförmigen Isolator
auf, bei der die Schottwandöffnungen durch eine Abdeckplatte verschliessbar ist.
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Das Isolierstoffgehäuse kann über einen Stützisolator auf der verschiebbaren
Tragschiene befestigt sein. Als Stützisolator ist dabei ein vereinheitlichter Stützisolator
anwendbar.
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Eine einfachere Montage der Anordnung ist jedoch erzielbar, wenn das
Isolierstoffgehäuse mit dem Stützisolator aus einem Stück ausgebildet ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die verschiebbare Tragschiene
durch einen elektromotorischen Antrieb und bzw. oder Hand-Kurbel-Antrieb, insbesondere
Spindelantrieb, betätigbar und in ihren Endstellungen arretierbar.
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Die Abdeckplatte ist bevorzugterweise durch ein Hebel-Kulissen-System
betätigbar, das an den elektromotorischen Antrieb und bzw. oder Hand-Kurbel-Antrieb
gekoppelt ist.
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Damit wird erreicht, dass die Abdeckplatten die Öffnung des topfförmigen
Isolators oder die Schottwandöffnung automatisch verschliessen, wenn die
Steckanschlüsse
des Isoliergehäuses ausser Eingriff mit dem Durchführungskontakt oder Anlagenkontakt
gebracht werden.
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Ein optimaler Schutz gegen Berührung an unter Spannung stehende Teile
wird erzielt, wenn sich die Befestigungsplatte erst dann nach aussen schwenken lässt,
nachdem die Abdeckplatte die Öffnung des topfförmigen Isolators oder die Schottwandöffnung
verschlossen hält.
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Damit ein einfaches Wechseln der Sicherung möglich ist, weist das
Isolierstoffgehäuse an seinem einen Steckanschlussende einen leicht entfernbaren
Verschlussdeckel mit einer Durchtrittsöffnung für den Anzeigestift der Sicherung
auf.
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Im folgenden werden an Hand der beiliegenden Zeichnung Ausführungsbeispiele
des Erfindungsgegenstandes näher erläutert: Es zeigen Fig. 1 den Schnitt durch ein
erstes Ausführungsbeispiel als Anbau an eine dreipolige geschottete Hochspannungs-Schaltzelle
mit Leistungsschalter und Fig. 2 den Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel
in einem Leistungsschalter-Schottraum.
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In Fig. 1 ist der schematische Schnitt durch einen an eine dreipolige
geschottete Hochspannungs-Schaltanlage 1 angebauten Schottraum 2 dargestellt.
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Im Schottraum 2 sind auf einer verschiebbaren Tragschiene 4 drei Sicherungen
im gleichen Abstand nebeneinander auf Stützisolatoren 5 montiert, von denen die
Sicherung 3 im Schnitt sichtbar ist. Gegenüber der verschiebbaren Tragschiene 4
sind auf der Kapselung aus Metallblech drei Spannungswandler befestigt, von denen
der Spannungswandler 6 gezeichnet ist.
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Die Sicherung 3 ist in einem Isolierstoffgehäuse 7 untergebracht,
das an seinen beiden Enden mit den Aufnahmekontakten 8 der Sicherung 3 elektrisch
verbundene
Steckanschlüsse 9, 10 aufweist, von welchen der eine mit dem Primäranschluss 11
des Spannungswandlers 6 und der andere mit dem Durchführungskontakt 12 in und ausser
Eingriff bringbar ist. Der Durchführungskontakt 12 befindet sich im Inneren eines
topfförmigen, in einer Schottwand 15 befestigten Isolators 13, dessen dem Isolierstoffgehäuse
7 zugewandte Öffnung 14 durch eine Abdeckplatte 16 verschliessbar ist. Im Inneren
der geschotteten Hochspannungs-Schaltanlage 1 ist der Durchführungskontakt 12, beispielsweise
in einem Sammelschienen-Schottraum, mit der Sammelschiene elektrisch verbunden.
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Der Stützisolator 5 ist an das Isolierstoffgehäuse 7 angegossen. Durch
einen elektromotorischen Antrieb 18, der als Spindelantrieb 19 ausgebildet ist,
kann die verschiebbare Tragschiene 4 mit den die Sicherung 3 enthaltenden Isolierstoffgehäusen
7 vertikal nach oben und nach unten zurück in die gezeichnete Stellung bewegt werden.
In dieser Betriebs-Stellung befinden sich die Steckanschlüsse 9, 10 in Eingriff
mit den Primäranschlüssen 11 der Spannungswandler 6 und den Durchführungskontakten
12 und sind mit diesen elektrisch verbunden. Sicherungen werden bekanntlich als
Kurzschluss- und Überlastschutz eingesetzt, die im Fehlerfall das Hochspannungsgerät,
z.B. den Spannungswandler 6, abschalten sollen.
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Hat eine rohrförmige Sicherung angesprochen, muss sie ausgetauscht
und der Fehler am Hochspannungsgerät behoben werden.
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In diesem Fall wird die verschiebbare Tragschiene 4 durch den Spindelantrieb
19 nach oben in die strichliert gezeichnete Stellung bewegt und in dieser Stellung
arretiert. Gleichzeitig wird durch ein an den Spindelantrieb 19 gekoppeltes Hebel-Kulissen-System
21, 22 die Abdeckplatte 16 horizontal über die Öffnungen 14 der topfförmigen Isolatoren
13 geschoben.
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Die Abdeckplatte 16 deckt dadurch in ihrer strichliert gezeichneten
Stellung die unter Spannung stehenden Durchführungskontakte 12 berührungssicher
ab.
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Eine exakte Führung und leichte Gängigkeit der verschiebbaren Tragschiene
4 und Abdeckplatte 16 kann durch seitliche Führungen mit Rollen erreicht werden.
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Nachdem sich die Steckanschlüsse 9 ausser Eingriff mit den Durchführungskontakten
12 befinden und die Öffnungen 14 berührungssicher verschlossen sind, kann die als
Paneel ausgebildete Befestigungsplatte 17 nach aussen in die strichpunktiert angedeutete
Stellung geschwenkt werden. Eine elektrische oder mechanische Verriegelung verhindert,
daß die Befestigungsplatte 14 bei Betriebsstellung der Sicherungen 3 nach aussen
geschwenkt werden kann. Durch die Masse des Isolierstoffgehäuses 7 schwenkt die
entriegelte Befestigungsplatte 17 von selbst nach aussen.
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Nach der Schwenkbewegung ist der Schottraum 2 gefahrlos zugänglich
und die Sicherungen 3 können bequem ausgetauscht werden, nachdem der Verschlussdekkel
23 des Isolierstoffgehäuses 7 der angesprochenen Sicherung 3 entfernt wurde. Durch
die Durchtrittsöffnungen 24 sind die Anzeigestifte 25 der Sicherungen 3 sichtbar,
so dass die angesprochene Sicherung 3 leicht erkennbar ist.
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Fig. 2 zeigt eine Ausführungsvariante bei der die gleiche Anordnung
der Sicherungen und Spannungswandler zueinander in einem Leistungsschalter-Schottraum
einer dreipoligen geschotteten Hochspannungs-Schaltzelle untergebracht ist. Sich
entsprechende Teile sind mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet.
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In der Fig. 2 ist der schematische Schnitt durch eine dreipolige geschottete
Hochspannungsschaltzelle mit einem durch eine Türe 35 zugänglichen Leistungsschalter-Schottraum
30, einem Sammelschienen-Schottraum 31 und einem weiteren Schottraum 33 dargestellt.
Im Leistungsschalter-Schottraum 30 befindet sich bei vereinheitlichter Schaltzellenausführung
ein fahrbarer Trennwagen-Leistungsschalter der im eingefahrenen Zustand mit seinen
Kontaktarmen durch Schottwandöffnungen 34 in dahinter auf Stützisolatoren montierte
Anschlusskontakte 32 eingreift. Anstatt des Leistungsschalters sind bei der in Fig.
2 gezeichneten Ausführung die Sicherungen und Spannungswandler 6 angeordnet, wodurch
die Schaltzelle als Messzelle, beispielsweise neben einer Schaltzelle für die Verbindung
zweier Sammelschienensysteme über einen Leistungsschalter, eingesetzt werden kann.
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Das Isolierstoffgehäuse 7 mit der Sicherung 3 ist bei dieser Ausführungsvariante
jeweils horizontal angeordnet und über den senkrecht nach oben weisenden Stützisolator
5 an der horizontal verschiebbaren Tragschiene 4 befestigt. In der Betriebsstellung
des Isolierstoffgehäuses 7 steht der eine Steckanschluss 10 in Eingriff mit einem
auf einem Stützisolator montierten Anlagenkontakt 32, wogegen der andere Steckanschluss
9 mit dem Primäranschluss 11 des Spannungswandlers 6 in Eingriff ist.
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Hat nun eine Sicherung angesprochen, muss sie ausgetauscht und der
Fehler im Schottraum 30 behoben werden. Zu diesem Zweck wird die verschiebbare Tragschiene
4 durch den Spindelantrieb 19 horizontal in die strichliert gezeichnete Stellung
bewegt. Die Steckanschlüsse 9, 10 gelangen dadurch ausser Eingriff mit dem Anlagenkontakt
32 bzw. Primäranschluss 11 des Spannungswandlers 6.
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Gleichzeitig werden durch den Spindelantrieb 19 die Abdeckplatten
36 gegenläufig
vertikal in die strichliert dargestellte Stellung
bewegt, in der sie die Schottwandöffnungen 34 berührungssicher verschliessen. Die
Führung der Abdeckplatten 36 erfolgt in an sich bekannter Weise über an jeder Seite
der Schottwand 38 befindliche Betätigungsstangen, die an ihren beiden Enden mit
einer durch ein Kettenrad umgelenkte Kette verbunden sind und eine gegenläufige
vertikale Bewegung der Abdeckplatten 36 bewirken. In diese Kette greift ein mit
dem Spindelantrieb 19 verbundenes Kettenrad 37 ein, so dass durch den elektromotorischen
Antrieb 18 oder den Hand-Kurbel-Antrieb 20 die verschiebbare Tragschiene 4 und die
Abdeckplatten 36 gleichzeitig betätigt und arretiert werden können.
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Nachdem das Isolierstoffgehäuse 7 und die Abdeckplatten 36 ihre strichliert
gezeichnete Stellung erreicht haben, kann die Tür 35 geöffnet und der Leistungsschalter-Schottraum
30 gefahrlos betreten werden. Die Türe 35 kann eine elektrische oder mechanische
Verriegelung aufweisen, welche ein frühzeitiges Öffnen sicher verhindert.
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Ein Schwenken des Isolierstoffgehäuses 7 ist bei dieser Ausführung
nicht erforderlich, da nach Öffnen der Türe 35 und Entfernen des Verschlussdeckels
23 die Sicherung bequem ausgetauscht werden kann. Auch bei dieser Ausführung weist
der Verschlussdeckel 23 eine Durchtrittsöffnung 24 für den Anzeigestift der Sicherung
auf.
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Nach dem Austausch der angesprochenen Sicherung, Montage des Verschlussdekkels
23 und Schliessen der Tür 35 wird durch den elektromotorischen Antrieb 18 das Isolierstoffgehäuse
7 horizontal in seine Betriebsstellung bewegt, wobei gleichzeitig die Abdeckplatten
36 die Schottwandöffnungen 34 freigeben.
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