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Gekapselte Schaltzelle mit Sicherung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine gekapselte Hochspannungs-Schaltzelle,
insbesondere in Schotträume unterteilte geschottete Hochspannungs-Schaltzelle, mit
mindestens einem Spannungswandler und einer diesem vorgeschalteten rohrförmigen
Sicherung, wobei der eine Kontaktträger der Sicherung mit dem Primäranschluß des
Spannungswandlers verbunden ist, sowie mit einer Kontaktbrücke, welche in und außer
Eingriff mit einem Durchführungskontakt oder durch eine Schottwandöffnung mit einem
dahinter angeordneten Anlagenkontakt bringbar ist.
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Gekapselte Schaltzellen weisen eine äußere geerdete Umhüllung aus
Metallblech auf. Sind solche Schaltzellen in einzelne Schotträume, beispielsweise
Sammelschienenraum, Lei stungsschal terraum und Kabel anschl ußraum unterteilt,
spricht man von geschotteten Schaltzellen.
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Zur Verbindung zweier Sammelschienensysteme sind bei bekannten gekapselten
Hochspannungs-Schal tanlagen drei Schal tzel 1 en, eine Lei stungsschalterzelle
und zwei Meßzellen mit Sicherungen, Meßwandlern und eventuell Trennschaltern, erforderlich.
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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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Es sind schon geschottete Schaltanlagenanordnungen bekannt geworden,
bei denen die rohrförmige Sicherung von einem Isolierstoffgehäuse mit Steckanschlüssen
umgeben ist, welches auf einer verschiebbaren Tragschiene befestigt ist, wobei der
eine der Steckanschlüsse mit dem Primäranschluß des Spannungswandlers und der andere
mit einem im Inneren eines topfförmigen, in einer Schottwand montierten Isolators
angeordneten Durchführungskontakt in und außer Eingriff bringbar ist. Damit wird
eine platzsparende, wirtschaftliche Anordnung erreicht, die in einem Schottraum
angeordnet, an eine vereinheitlichte Schaltzelle mit Leistungsschalter anbaubar
ist. Bei einer
Schaltanlage mit Schaltzellen zur Verbindung zweier Sammeischienensysteme
kann dadurch nicht nur eine Meßzelle eingespart werden, sondern es ist auch eine
trennschalterlose Bauweise möglich.
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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, wobei kein zusätzliches Isolierstoffgehäuse
mit Steckanschlüssen erforderlich ist, 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 der andere Kontaktträger der Sicherung
mit einem auf einem Stützisolator montierten Leiterstück fest verbunden ist, wobei
das dem Kontaktträger abgewandte Ende des Leiterstückes als Gegenkontakt für eine
schwenkbare Kontaktbrücke ausgebildet ist.
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Es ergibt sich eine kompakte und wirtschaftliche Anordnung, die an
eine vereinheitlichte Schaltzelle mit Leistungsschalter anbaubar ist, womit eine
Zellenteilung für eine Meßzelle in der gekapselten Schaltanlage eingespart werden
kann.
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Gegenüber bekannten Anordnungen, bei denen die Sicherungen in einem
auf einer verschiebbaren Tragschiene montierten Isolierstoffgehäuse untergebracht
sind, hat die erfindungsgemäße Anordnung den besonderen Vorteil, daß beim Schwenken
der Kontaktbrücke nur relativ kleine Massen auf einem kurzen Weg bewegt werden müssen.
Darüberhinaus können vereinheitlichte Stützisolatoren und Isolierrohre verwendet
werden.
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Bevorzugterweise ist das eine den Kontakt für das Leiterstück tragende
Ende der schwenkbaren Kontaktbrücke auf einem in einem Winkel von etwa 30 Grad schwenkbaren
Isolator fest montiert, wogegen das von der Isolatorachse rechtwinkelig abstehende
andere Ende der schwenkbaren Kontaktbrücke den Gegenkontakt für den Durchführungs-
oder Anlagenkontakt trägt.
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Ein Schwenken von etwa 30 Grad reicht aus, um zwischen dem Gegenkontakt
und dem Durchführungs- oder Anlagenkontakt die erforderliche Isolation zu erhalten.
Vereinheitlichte Stützisolatoren mit zwei Bauhöhen sind einsetzbar und zur Bewegung
der schwenkbaren Kontaktbrücke genügt ein leistungsschwacher Antrieb, weil nur relativ
kleine Massen auf einem kurzen Weg zu heben sind.
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Damit die Anordnung auch für höhere Betriebsspannungen kompakt und
mit den gleichen Außenabmessungen wie für beispielsweise 10 kV Betriebsspannung
auszuführen ist, kann die schwenkbare Kontaktbrücke von einem Isolierrohr umgeben
sein, welches nur das eine den Kontakt für das Leiterstück tragende Ende freiläßt.
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Eine besonders wirtschaftliche und herstellungsmäßig günstige Ausführungsform
wird erreicht, wenn der Durchführungskontakt im Inneren eines topfförmagen, in einer
Schottwand befestigten Isolators auf einem seitlich durch den Isolator dicht geführten
Stromschienenende angeordnet ist, wobei die zur schwenkbaren Kontaktbrücke hin gerichtete
Öffnung des topfförmigen Isolators durch eine Abdeckplatte verschließbar ist. Diese
Ausführung weist außerdem einen erhöhten Schutz gegen Berührung oder Annäherung
an unter Spannung stehende Teile beim Auswechseln einer angesprochenen Sicherung
auf.
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Die Bedienungssicherheit und Wirtschaftlichkeit der gekapselten Hochspannungs-Schaltzelle
kann dabei noch weiter verbessert werden, wenn der Isolator auf einem schwenkbaren
Tragpaneel fest montiert ist, welches mit dem Schraubspindel-Wandermutter-Antrieb
einer Abdeckplatte für die Öffnung des topfförmigen Isolators über einen Rollenhebel
wirkverbunden ist.
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Bei dieser Ausführung ist bevorzugterweise der Rollenhebel seitlich
am Tragpaneel angelenkt und sein freies die Rolle aufweisendes Ende ist in einer
Kulissennut für die Rolle geführt, wobei die Rolle über einen durch eine Kulissenbahn
gesteuerten Zapfen mit der Abdeckplatte bewegt wird bis der Zapfen ausklinkt, während
die Rolle in einer Vertiefung der Kulissennut einrastet und den Rollenhebel in einer
etwa senkrechten Lage fixiert.
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Damit kann eine einfache und betriebssichere Betätigung der schwenkbaren
Kontaktbrücke verwirklicht werden, die mit dem Abdeckplatten-Antrieb gekoppelt ist.
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Im folgenden wird an Hand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel
des Erfindungsgegenstandes näher erläutert: Es zeigt die Fig. den Schnitt durch
ein Ausführungsbeispiel als Anbau an eine dreipolige geschottete Hochspahnungs-Schaltzelle
mit ausfahrbarem Leistungsschalter.
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Der als Metallblechkasten mit einer schwenkbaren Paneeltüre 19 ausgeführte
Schottraum 2 ist auf einer Schottwand 16 montiert, die beispielsweise die obere
Begrenzung des Sammelschienen-Schottraumes einer geschotteten Hochspannungs-Schaltzelle
1 bildet. Im Schottraum 2 sind auf der rechten Blechwand drei Spannungswandler befestigt,
von denen der Spannungswandler 6 gezeichnet ist.
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An den Primäranschlüssen der Spannungswandler 6 ist je ein Kontaktträger
8 der Sicherungen 3 fest montiert.
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Auf einem horizontalen Trageisen sind in gleichen Abständen drei Stützisolatoren
7 befestigt, welche jeweils mit einem gebogenen Leiterstück 10 fest verbunden sind,
das den anderen Kontaktträger 9 der Sicherungen 3 trägt. Es versteht sich, daß die
Kontaktträger 8, 9 fluchten, so daß eine rohrförmige Sicherung 3 eingesteckt und
gehaltert werden kann. Das dem Kontaktträger 9 abgewandte Ende des Leiterstückes
10 ist als Gegenkontakt für eine schwenkbare Kontaktbrücke 13 ausgebildet und befindet
sich in Eingriff mit dem Kontakt 11. Die schwenkbare Kontaktbrücke 13 ;st mit ihrem
den Kontakt 11 tragenden Ende auf einem Isolator 5 fest montiert, wobei das von
der Isolatorachse rechtwinkelig abstehende andere Ende als Gegenkontakt 15 für den
Durchführungskontakt 12 ausgebildet ist und mit diesem in Eingriff steht.
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Bei der dargestellten Ausführungsform besteht die schwenkbare Kontaktbrücke
13 aus einer geraden Stromschiene mit Flachquerschnitt deren Ende für den Gegenkontakt
15 gerundete Kanten aufweist und die von einem Isolierrohr 14 von einer Länge umgeben
ist, welche nur das eine den Kontakt 11 für das Leiterstück 10 tragende Ende freiläßt.
Gegenüber der Erdpotential aufweisenden
Schottwand 16 ist die schwenkbare
Kontaktbrucke~13 dadurch gut isoliert, so daß die Radialabmessungen des topfförmigen,
in der Schottwand 16 befestigten Isolators 17 relativ klein gehalten werden können.
Materialeinsparungen sind dadurch möglich, und die Anordnung kann gedrängter ausgeführt
werden. Im Inneren des topfförmigen Isolators 17 ist auf einem seitlich durch den
Isolator 17 dicht geführten Stromschienenende mit Flachquerschnitt der Durchführungskontakt
12 befestigt.
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Diese einfache, herstellungsgüstige Ausführungsform ermöglicht nicht
nur eine konstruktiv vorteilhafte Ausbildung des topfförmigen Isolators 17, sondern
auch einfache Ausbildung des Durchführungskontaktes 12 mit ausfedernden Eigenschaften
im elastischen Bereich.
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Die zur schwenkbaren Kontaktbrücke 13 hin gerichtete Öffnung des topfförmigen
Isolators 17 ist durch eine Abdeckplatte 18 verschließbar. Im Inneren der geschotteten
Hochspannungs-Schaltanlage 1 ist der Durchführungskontakt 12 mit der Sammelschiene
elektrisch verbunden.
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Die Abdeckplatte 18 kann durch einen Schraubspindel-Wandermutter-Antrieb
20 und bzw. oder Hand-Kurbel-Antrieb über die Öffnungen der topfförmigen Isolatoren
17 und zurück bewegt werden. Die Betätigung der schwenkbaren Kontaktbrücke 13 ist
mit dem Schraubspindel-Wandermutter-Antrieb 20 und bzw. oder Hand-Kurbel-Antrieb
über ein Hebel-Kulissensystem 21 gekoppelt. Zu diesem Zwecke ist an das Tragpaneel
4 der Isolatoren 5 seitlich ein Rollenhebel angelenkt, der an seinem eine Rolle
aufweisenden Ende in einer Kulissennut geführt und über einen Zapfen mit der Abdeckplatte
18 bzw. Wandermutter wirkverbunden ist. Wird nun der Elektromotor des Schraubspindel-Wandermutter-Antriebes
20 eingeschaltet, bewegen sich die Wandermutter und mit ihr die Abdeckplatte 18
von der ausgezogen gezeichneten Stellung in die strichpunktiert dargestellte Stellung
über der Öffnung des topfförmigen Isolators 17.
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Diese Öffnungen werden somit abgedeckt, so daß der Durchführungskontakt
12 auch nicht mit Werkzeugen oder Drahtstücken berührt werden kann. Etwa ein Drittel
ihres Weges nimmt die Abdeckplatte 18 bzw. Wandermutter über einen Zapfen den in
einer Kulissennut geführten Rollenhebel des Hebel-Kulissensystems 21 mit bis er
in einer Vertiefung der Kulissennut einrastet, wobei gleichzeitig der Zapfen ausklinkt.
Der Rollenhebel, das Tragpaneel 4, die Isolatoren 5 und schwenkbaren Kontaktbrücken
13 wurden dabei um etwa einen
Winkel von 30 Grad nach oben in ihre
stri5hpunktiet-t gezeichneteVLage Qgé- ' schwenkt. Die Stromverbindung zwischen
Durchführkontakt 12 und Leiterstück 10 ist damit einerseits durch eine relativ lange
Isolationsstrecke sicher unterbrochen, anderseits wird durch die Abdeckung der Öffnungen
der topfförmagen Isolatoren 17 mittels der geerdeten Abdeckplatte 18 ein optimaler
Berührungsschutz erreicht.
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Bevorzugterweise ist die Paneeltüre 19 mit dem Schraubspindel-Wandermutter-Antrieb
20, 21 so verriegelt, daß sie nur geöffnet werden kann, wenn sich die Abdeckplatte
18 in ihrer Deckstellung befindet.
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Sicherungen 3 werden bekanntlich als Kurzschluß- und Überlastschutz
eingesetzt, um im Fehlerfall das Hochspannungsgerät, z.B. den Spannungswandler 6,
abzuschalten.
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Hat eine Sicherung 3 angesprochen, muß sie ausgetauscht und der Fehler
am Hochspannungsgerät behoben werden.
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Die beschriebene erfindungsgemäße Ausführung des Schottraumes 2 ist
nicht nur platzsparend und wirtschaftlich, sondern ermöglicht auch ein einfaches,
bequemes Auswechseln angesprochener Sicherungen 3, beispielsweise auch ohne Sicherungszange,
bei optimaler Bedien- und Betriebssicherheit.