DE4103101C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Trennschalter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Druckgas-isoliertes Schaltfeld hiermit, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3.

Aus der Firmenschrift der Firma CALOR-EMAG, Ratingen mit dem Titel "CALOR-EMAG Mitteilungen, SF6 C-C-Block" Heft I/1984, ist auf den dortigen Seiten 14 und 15 ein Trennschalter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf der dortigen Seite 4 ein Schaltfeld nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3 beschrieben.

Ein weiterer bekannter Trennschalter ist in der DE 34 12 399 C2 beschrieben.

Anhand der Fig. 6 und 7 der beigefügten Zeichnung, welche einen bekannten Trennschalter bzw. ein bekanntes Schaltfeld in vereinfachter Darstellung zeigen, sollen nachfolgend Probleme erläutert werden, die sich bei derartigen bekannten Trennschaltern und Schaltfeldern ergeben.

Fig. 6 zeigt eine Schnittdarstellung eines Trennschalters, wobei nur eine Phase des für gewöhnlich dreiphasigen Trennschalters dargestellt ist. Gemäß Fig. 6 schwenkt ein Schaltmesser 1 um einen Schwenkpunkt an einem Stützteil 2. Das Stützteil 2 ist an einem Stützisolator 4b ausgebildet. Ein fester Kontakt 3, der mit dem Schaltmesser 1 in Kontaktlage bringbar ist, ist an einem anderen Stützisolator 4a angeordnet.

Eine isolierende Antriebsstange 5 ist mittels eines Verbindungsbolzens 5a an dem Schaltmesser 1 angelenkt. Eine dreiphasige Antriebswelle 6, welche vertikal zur Anordnung der Antriebsstange 5 verläuft, wird an einem Rahmenteil 7 mittels Lagern 7a abgestützt. Die Antriebsstange 5 ist an der dreiphasigen Antriebswelle 6 angelenkt. Ein Erdungsanschluß 8 für Erd- oder Massekontakt des Trennschalters mit drei Schaltlagen ist an einem Rahmen 9 angeordnet. Ein Antriebsmechanismus 10 ist ebenfalls an dem Rahmen 9 angeordnet und der Antriebsmechanismus 10 ist mit der dreiphasigen Antriebswelle 6 gekoppelt. Für gewöhnlich sind drei Schaltmesser 1, Stützteile 2, feste Kontakte 3, Stützisolatoren 4a und 4b, Antriebsstangen 5, Verbindungsbolzen 5a und Erdungsanschlüsse 8 vorgesehen, um einen dreiphasigen Trennschalter aufzubauen, der in einem dreiphasigen Schaltfeld vorgesehen ist. In bekannter Art und Weise ist hier­ bei jedes Schaltmesser 1 aus einem Paar von parallel zuein­ ander verlaufenden Einzelmessern gebildet, die untereinander verbunden sind.

Die drei Sätze von paarweisen Schaltmessern 1, Antriebsstan­ gen 5 und Verbindungsbolzen 5a werden von der dreiphasigen Antriebswelle 6 synchron miteinander über den Antriebsmecha­ nismus 10 bewegt.

Wenn die dreiphasige Antriebswelle 6 durch Betrieb des An­ triebsmechanismus 10 gedreht wird, wird die Antriebsstange 5 durch diese Drehung der Antriebswelle 6 im wesentlichen ho­ rizontal hin- und herbewegt. Die paarweisen Schaltmesser 1 werden in eine Kontaktlage A in Fig. 6, eine Trenn- oder Freischaltstellung B in Fig. 6 und eine Erdungsstellung C in Fig. 6 durch entsprechende Bewegungen der Antriebsstange 5 ge­ bracht.

Unter Bezug auf Fig. 7 wird nun ein Druckgas-isoliertes Schaltfeld beschrieben, welches den eben beschriebenen Trennschalter gemäß Fig. 6 verwendet.

Gemäß Fig. 7 umfaßt ein Druckgas-isoliertes dreiphasiges Schaltfeld in bekannter Weise einen Schalter 101, einen Trennschalter 102, einen Erdungsschalter 104 und drei Strom­ wandler 112 in einer Schaltkammer 113. Die Schaltkammer 113 ist mit einem Isoliergas, beispielsweise SF₆ mit einem Druck nahe dem atmosphärischen Druck gefüllt. Der Schalter 101 ist mit drei Kabelköpfen 106 über den Trennschalter 102 verbun­ den. Details des Trennschalters 102 sind der bereits be­ schriebenen Fig. 6 zu entnehmen.

Ein weiterer Trennschalter 103 mit drei Schaltstellungen und Sammelschienen 105 für dreiphasigen Betrieb sind in einer Sammelschienenkammer 114 angeordnet. In die Kammer 114 ist ebenfalls Isoliergas, beispielsweise SF₆ ein­ gefüllt. Die Schaltkammer 113 und die Sammelschienenkammer 114 sind über drei Zwischenlager 110 der Schaltkammer 113 von­ einander isoliert. Die drei Kabelköpfe 106, drei Kabel 120, weitere drei Stromwandler 107, drei Kabelschuhe 108 und eine Sammelschiene 109 auf Erde- oder Massepotential sind an rück­ wärtigen Bereichen 121 der Kammern 113 und 114 angeordnet. Die vorderen Bereiche oder Teile 111 der Kammern 113 und 114 werden als Bedienungs- und Steuerraum verwendet.

Die Kabel 120 werden durch die Kabelschuhe 108 gehalten und mit dem Trennschalter 102 über die Kabelköpfe 106 verbunden. Die Kabel 120 können durch den Erdungsschalter 104 geerdet werden, wenn der Erdungsschalter 104 entsprechend betätigt wird. Die Schaltkammer 113 und die Sammelschienenkammer 114 sind über die Zwischenlager 110 gasdicht voneinander getrennt, so daß das Innere der Schaltkammer 113 zugänglich ist, wenn der Trennschalter 103 in die Erdungs-Schaltlage gebracht wurde, nachdem er von unter Spannung stehenden Teilen, d. h. den Busschienen 105 getrennt wurde und das Isoliergas in der Schaltkammer 113 abgelassen worden ist. Das gesamte Druck­ gas-isolierte Schaltgetriebe gemäß Fig. 7 ist über die auf Erdpotential liegende Busschiene 109 geerdet.

Wie bereits erwähnt sind bei dem bekannten Trennschalter das Stützteil 2, der feste Kontakt 3 und der Erdungsanschluß 8 an voneinander unabhängigen isolierenden Bauteilen des Rah­ menteils 7 und des Rahmens 9 angeordnet. Es ergeben sich von daher Probleme dahingehend, daß die Schalt- und Kontaktstellungen der paarweisen beweglichen Schaltmesser 1 bezüglich der fe­ sten Kontakte 3 oder des Erdungsanschlusses 8 mit teilweise sehr großem Zeitaufwand justiert werden müssen, wobei die die Justage durchführende Person hierfür besonders ausgebildet sein muß.

Weiterhin ist bei dem bekannten Druckgas-isolierten Schalt­ feld gemäß Fig. 7 eine Mehrzahl von Zwischenlagern 110 vorgesehen, um unabhängig voneinander die Schaltkammer 113 und die Sammelschienenkammer 114 zu trennen; dies macht spe­ zielle Stützisolatoren 4a und 4b nötig, um die leitenden Teile des Trennschalters 103 zu stützen. Es ergeben sich von daher Probleme dahingehend, daß die Gesamtbaugröße der Kam­ mern 113 und 114 groß wird, was hinsichtlich beschränkten Einbaumöglichkeiten und erhöhten Kosten nachteilig ist.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Trennschalter nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 so aus­ zubilden, daß dieser in kurzer Zeit leicht eingebaut und einjustiert werden kann, sowie ein Druckgas-isoliertes Schaltfeld hiermit so auszubilden, daß Schaltkammer und Sammelschienenkammer unter Verwendung des Trennschalters klein bauen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 bzw. 3 angegebenen Merkmale.

Bei einem Trennschalter gemäß der vorliegenden Erfindung sind wenigstens zwei der folgenden Bauteile auf dem gleichen isolierenden Stützteil angeordnet, nämlich ein Schwenkteil zum Schwenken eines Schaltmessers, ein fester Kontakt, ein (Satz von) Lager(n) für die Antriebswelle und ein Erdungsan­ schluß.

Eine Justage der Relativlagen des Schaltmessers zum festen Kontakt und zum Erdungsanschluß ist hierdurch leicht durch­ führbar und die Zeit zum Zusammenbau und zur Einjustage des Trennschalters wird wesentlich verkürzt.

Bei dem Druckgas-isolierten Schaltfeld gemäß der vorlie­ genden Erfindung sind Schaltkammer und Sammelschienenkammer gasdicht voneinander durch ein isolierendes Stützteil des Trennschalters selbst getrennt, an dem wenigstens ein Schwenkteil zum Bewegen des Schaltmessers, ein fester Kon­ takt und ein Erdungsanschluß angeordnet sind.

Das isolierende Stützteil des Trennschalters, welches wenig­ stens zwei der oben genannten Teile des Trennschalters trägt, dient somit gleichzeitig als Ab­ dichtbauteil zum gasdichten Trennen von Schaltkammer und Sammelschienenkammer voneinander, so daß die herkömmlichen Rah­ men, isolierenden Rahmenteile und dergleichen zum Halten und Lagern von Schwenkteilen, festem Kontakt, Lager und Erdungs­ anschluß nicht nötig sind und weggelassen werden können.

Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung er­ geben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.

Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Es zeigt

Fig. 1 eine schematisch vereinfachte seitliche Schnitt­ darstellung einer Ausführungsform eines Trennschalters gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine rückwärtige Ansicht des Trennschalters aus Fig. 1;

Fig. 3 eine schematisch vereinfachte seitliche Schnitt­ darstellung einer Ausführungsform eines Druckgas-isolierten Schaltfeldes gemäß der vorliegenden Erfindung, welches den Trennschalter aus den Fig. 1 und 2 verwendet;

Fig. 4 eine Ansicht ähnlich der von Fig. 3 einer weiteren Ausführungsform eines Druckgas-isolierten Schaltfeldes gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 eine Ansicht ähnlich der von Fig. 3 oder 4 einer weiteren Ausführungsform eines Druckgas-isolierten Schaltfeldes gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 schematisch vereinfacht eine seitliche Schnittdar­ stellung eines bekannten Trennschalters; und

Fig. 7 eine vereinfachte Schnittdarstellung eines bekann­ ten Druckgas-isolierten Schaltfeldes.

Nachfolgend wird nun eine erste Ausführungsform eines Trenn­ schalters gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Fig. 1 und 2 beschrieben. Hierbei zeigt Fig. 1 eine seitliche Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Trenn­ schalters und Fig. 2 zeigt eine Rückansicht des Trennschal­ ters aus Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine Phase des für gewöhnlich dreiphasig auf­ gebauten Trennschalters dargestellt. Gemäß Fig. 1 ist ein bewegliches Schaltmesser 1 schwenkbar an einem Stützteil 2 gelagert. Das Stützteil 2 wiederum ist an einem isolierenden Grund- oder Stützteil 40 befestigt. Für gewöhnlich ist ein Paar von Schaltmessern 1 auf beiden Seiten des Stützteiles 2 vorgesehen, wie am besten aus Fig. 2 hervorgeht. Das isolie­ rende Stützteil 40 weist einen horizontalen Bereich 40b, einen vertikalen Bereich 40a und eine Ausnehmung oder Boh­ rung 40c in dem vertikalen Bereich 40a auf. Das isolierende Stützteil 40 hält drei Sätze von Schaltmessern 1, Stütztei­ len 2, festen Kontakten 3, Antriebsstangen 5, Verbindungs­ bolzen 5a und Erdungsanschlüssen 8, um einen dreiphasigen Trennschalter gemäß Fig. 2 zu bilden. Gemäß Fig. 1 ist der feste Kontakt 3, der mit dem Schaltmesser 1 in Kontaktlage bringbar ist an dem vertikalen Bereich 40a des isolierenden Stützteils 40 befestigt. Die Antriebsstange 5, welche an den Schaltmessern 1 mittels des Verbindungsbolzens 5a angelenkt ist, durchläuft die Bohrung 40c in dem Stützteil 40. Eine dreiphasige Antriebswelle 6 zum Betrieb der drei Phasen des Trennschalters in zwangsgekoppelter Art und Weise verläuft vertikal zu der Antriebsstange 5 und wird durch einen Satz von Lagern 70 geführt. Die Lager 70 stützen sich hierbei an dem isolierenden Stützteil 40 ab. Der Erdungsanschluß 8 ist an dem horizontalen Bereich 40b des isolierenden Stützteils 40 ausgebildet. Die dreiphasige Antriebswelle 6 ist mecha­ nisch mit einem Antriebsmechanismus 10 gekoppelt, der in ei­ nem Rahmen 50 angeordnet ist.

Für gewöhnlich werden drei Sätze der paarweisen Schaltmesser 1, der Stützteile 2, der festen Kontakte 2, der Antriebs­ stangen 5, der Verbindungsbolzen 5a und der Erdungsan­ schlüsse 8 verwendet, um einen dreiphasigen Trennschalter gemäß der vorliegenden Erfindung zu bilden, wie er in Fig. 2 dargestellt ist, wobei dieser dreiphasige Trennschalter zur Verwendung in einem dreiphasigen Druckgas-isolierten Schalt­ getriebe vorgesehen ist. Die drei Sätze von paarweisen Schaltmessern 1, Antriebsstangen 5 und Verbindungsbolzen 5a werden über die dreiphasige Antriebswelle 6 gleichzeitig von dem Antriebsmechanismus 10 betätigt.

Nachfolgend wird nun die Arbeitsweise des bisher beschriebe­ nen erfindungsgemäßen Trennschalters erläutert.

Wenn der Antriebsmechanismus 10 betrieben wird, wird die dreiphasige Antriebswelle 6 gedreht. Durch Drehung der drei­ phasigen Antriebswelle 6 werden die Antriebsstangen 5 hin- und herbewegt. Somit bewegt sich das Paar von Schaltmessern 1, welches an der Antriebsstange 5 angelenkt ist aus einer Verbindungsschaltlage A in Fig. 1 in eine Trenn- oder Frei­ schaltlage B in Fig. 1 und in eine Erdungsschaltlage C in Fig. 1 und zurück.

Das isolierende Stützteil 40 ist beispielsweise aus Kunst­ stoff, Kunstharz oder einem anderen elektrisch isolierenden Material beispielsweise im Gußverfahren oder dergleichen ge­ fertigt. Das Stützteil 2, der feste Kontakt 3, die Lager 70 und der Erdungsanschluß 8 sind direkt an oder in dem Stütz­ teil 40 oder einem in der Zeichnung nicht dargestellten, sich im Stützteil 40 befindlichen Füllmetall mittels Bolzen oder dergleichen befestigt. Alternativ hierzu können dieses Bauteile direkt an dem Stützteil 40 während des Gießvorgan­ ges des isolierenden Stützteils 40 eingebettet werden. Der Erdungsanschluß 8 ist an dem Stützteil 40 befestigt und so­ mit vom Erdpotential isoliert. Somit kann der Erdungsan­ schluß 8 für jede Phase aus der gasgefüllten Kammer mittels einer entsprechenden Leitung herausgeführt und dort geerdet werden. Der Erdungsanschluß 8 kann auch direkt an einem Er­ dungsrahmen befestigt werden, wie beispielsweise in Fig. 6 dargestellt.

Nachfolgend wird eine erste bevorzugte Ausführungsform eines Druckgas-isolierten Schaltfeldes beschrieben, welches den eben beschriebenen erfindungsgemäßen Trennschalter verwen­ det. Hierbei ist Fig. 3 eine seitliche Schnittdarstellung dieser Ausführungsform des Druckgas-isolierten Schaltfeldes.

Gemäß Fig. 3 umfaßt das Schaltfeld einen Schalter 101, beispielsweise einen Vakuumschalter, einen dreiphasigen Trennschalter 202, der im wesentlichen demjenigen aus den Fig. 1 und 2 entspricht, einen Erdungsschalter 104 und einen Stromwandler 112 in einer Schaltkammer 113. Drei Sam­ melschienen 105 sind in einer Sammelschienenkammer 114 angeordnet. Ein anderer dreiphasiger Trennschalter 203, der im wesentlichen wie der Trennschalter gemäß den Fig. 1 und 2 aufgebaut ist, ist im unteren Bereich der Schaltkam­ mer 113 angeordnet und mit den jeweiligen Sammelschienen 105 in der Sammelschienenkammer 114 verbunden. Das untere isolierende Stützteil 40, welches Teil des dreiphasigen Trennschalters 203 ist, dient als gasdichtes Dichtungsteil zum Abschalten der Schaltkammer 113 von der Sammelschienenkammer 114. Drei Kabelköpfe 106, drei Stromwandler 107, drei Kabelschuhe 108 und eine auf Erdpotential liegende Sammelschiene 109 sind an den rückwärtigen Teilen (rechter Bereich in Fig. 3) der Schaltkammer 113 und der Sammelschienenkammer 114 angeordnet. Ein Isoliergas, wie beispielsweise SF₆ befindet sich in der Schaltkammer 113 und der Sammelschienenkammer 114. Ein Be­ triebs-/Steuerbereich 111 ist an der Vorderseite der Schalt­ kammer 113 angeordnet. Die Schaltkammer 113 ist auf einem Sockel oder einer Basis 115 befestigt.

In der ersten Ausführungsform des Druckgas-isolierten Schaltfeldes gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Ge­ samtvolumen des Trennschalters 203 in der Sammelschienenkammer 114 im Vergleich zu der bekannten Ausführungsform gemäß den Fig. 6 und 7 wesentlich verringert. Das Volumen in der Sammelschienenkammer 114 ist gegenüber derjenigen von Fig. 7 ebenfalls erheblich verringert.

Eine zweite Ausführungsform eines Druckgas-isolierten Schaltfeldes gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezug auf Fig. 4 erläutert. In den Fig. 3 und 4 sind gleiche oder einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen; eine nochmalige detaillierte Be­ schreibung dieser Teile in Fig. 4 erfolgt nicht.

In der zweiten Ausführungsform ist die Sammelschienenkammer 114 oberhalb der Schaltkammer 113 angeordnet. Weiterhin sind die Sammelschienen 105 oberhalb der Schaltkammer 113 in der Sammelschienenkammer 114 angeordnet. Somit befinden sich keinerlei Elemente des Schaltfeldes in der Basis oder dem Sockel 115, der unterhalb der Schaltkammer 113 ist.

Eine dritte Ausführungsform eines Druckgas-isolierten Schaltfeldes gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezug auf Fig. 5 beschrieben. Auch in Fig. 5 sind gleiche oder einander entsprechende Teile wie in Fig. 3 mit gleichen Bezugszeichen versehen und eine nochmalige detail­ lierte Beschreibung erfolgt nicht.

Gemäß Fig. 5 ist bei der dritten Ausführungsform die Sammel­ schienenkammer 114 an der Rückenwand (rechte Seite in Fig. 5) der Schaltkammer 113 und oberhalb der Kabelköpfe 106 an­ geordnet. Somit verlaufen auch die Sammelschienen 105 auf dem rückwärtigen Teil der Schaltkammer 113 in der Sammelschienenkammer 114. Somit befinden sich auch bei der Aus­ führungsform gemäß Fig. 5 - ähnlich derjenigen von Fig. 4 - keinerlei Elemente des Schaltgetriebes in dem Sockel 115 un­ terhalb der Schaltkammer 113.

Claims (4)

1. Trennschalter mit wenigstens einem festen Kontakt (3), wenigstens einem beweglichen Schaltmesser (1), wenigstens einem Stützteil (2) zur schwenkbeweglichen Lagerung des Schaltmessers (1), einem Lager (70) für eine drehbewegliche Lagerung einer Antriebswelle (6) zum Betrieb des wenigstens einen Schaltmessers (1), wenigstens einem Erdungsanschluß (8) und einem isolierenden Stützteil (40), dadurch gekennzeichnet, daß von dem Stützteil (2), dem festen Kontakt (3), dem Lager (70) und dem Erdungsanschluß (8) wenigstens zwei an dem isolierenden Stützteil (40) angeordnet sind.

2. Trennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Stützteil (40) aus isolierendem Material gegossen ist, wobei das Stützteil (2), der feste Kontakt (3) und der Erdungsanschluß (8) direkt an dem gegossenen isolierenden Stützteil (40) angegossen sind.

3. Druckgas-isoliertes Schaltfeld mit einer Schaltkammer (113) und einer von dieser gasdicht abgeschotteten Sammelschienenkammer (114), dadurch gekennzeichnet, daß die gasdichte Abschottung durch ein isolierendes Stützteil (40) eines Trennschalters (203) erfolgt, an welchem wenigstens zwei der folgenden Bauteile angeordnet sind, nämlich ein Stützteil (2) zur schwenkbeweglichen Lagerung eines Schaltmessers (1), ein fester Kontakt (3), ein Lager (70) zur drehbaren Lagerung einer Antriebswelle (6) und ein Erdungsanschluß (8).

4. Druckgas-isoliertes Schaltfeld nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Stützteil (40) aus isolierendem Material gegossen ist, wobei das Stützteil (2), der feste Kontakt (3) und der Erdungsanschluß (8) direkt an dem gegossenen isolierenden Stützteil (40) angegossen sind.