DE4445061A1

DE4445061A1 - Metal-enclosed switchgear with a vacuum switching device

Info

Publication number: DE4445061A1
Application number: DE4445061A
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dipl Ing Mueller; Lennart Dipl Ing Fleischer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1994-12-07
Filing date: 1994-12-07
Publication date: 1996-06-13
Also published as: EP0796502A1; DE59503952D1; WO1996018201A1; CN1065354C; EP0796502B1; CN1173239A

Abstract

The invention concerns metal-clad switchgear (1) comprising a gas-filled container (3) with a three-position disconnector (4) and a vacuum switching device (6). H.v.h.b.c. fuses are located outside the container (3) in air. The vacuum switching device (6) takes the form of a loss-of-vacuum protector with an electromagnetic mechanism (8) which is likewise housed in the container (3). The switchgear described is suitable in particular for controlling motors which have a constant sense of rotation or which commutate.

Description

Die Erfindung betrifft eine metallgekapselte Schaltanlage mit einem gasgefüllten Behälter und mit einem in dem Behälter angeordneten Dreistellungsschalter für die Schaltstellungen EIN, AUS und GEERDET, sowie mit gleichfalls in dem Behälter angeordneten Schaltröhren eines Vakuumschaltgerätes, wobei der Behälter Durchführungen zur Verbindung des Dreistellungs schalters und der Vakuumschaltröhren mit außerhalb des Behäl ters angeordneten Komponenten der Schaltanlage aufweist.The invention relates to a metal-enclosed switchgear a gas-filled container and with one in the container arranged three-position switch for the switch positions ON, OFF and EARTHED, as well as in the container arranged switching tubes of a vacuum switching device, wherein the container bushings for connecting the three-position switch and the vacuum interrupters with outside the container Has arranged components of the switchgear.

Eine Schaltanlage mit diesen Merkmalen ist beispielsweise durch die DE-A-42 11 155 bekannt geworden. Dabei gehören die Vakuumschaltröhren zu einem Leistungsschalter, dessen An triebsvorrichtung sich außerhalb des mit Isoliergas gefüllten Behälters befindet. Die Antriebsbewegung für die Vakuumschal tröhren wird mittels eine gasdichte Stößeldurchführung durch die Behälterwand zu den Vakuumschaltröhren geleitet.A switchgear with these features is for example made known by DE-A-42 11 155. The belong Vacuum interrupters to a circuit breaker, the An drive device outside the filled with insulating gas Container is located. The drive movement for the vacuum scarf tubing is carried out by means of a gas-tight plunger bushing the container wall to the vacuum interrupters.

Schaltanlagen mit Leistungsschaltern eignen sich nicht für den Betrieb industrieller Anlagen mit Motoren, weil diese relativ häufig ein- und auszuschalten sind. Die Antriebsvor richtungen von Leistungsschaltern sind demgegenüber für eine relativ geringe Schalthäufigkeit ausgelegt. Es hat sich daher als zweckmäßig erwiesen, zum betriebsmäßigen Ein- und Aus schalten motorischer Antriebe bei Betriebsspannungen im unteren Mittelspannungsbereich, z. B. 6 oder 10 kV, Vakuum schaltgeräte in der Bauform von Schützen einzusetzen und diese zusammen mit weiteren benötigten Komponenten auf einem Einschub oder Fahrwagen einer luftisolierten, metallgekapsel ten Schaltanlage unterzubringen. Ein Beispiel hierfür zeigt die EP-B-0 263 396. Switchgear with circuit breakers are not suitable for the operation of industrial plants with motors because these are switched on and off relatively frequently. The propulsion In contrast, directions of circuit breakers are for one relatively low switching frequency. It has therefore proven to be useful, for operational on and off switch motor drives at operating voltages in the lower medium voltage range, e.g. B. 6 or 10 kV, vacuum use switching devices in the design of contactors and this together with other required components on one Insert or carriage of an air-insulated, metal capsule switchgear. An example of this shows EP-B-0 263 396.

Umfaßt eine Schaltanlage sowohl die allgemeine Energieversor gung einer industriellen Anlage im Bereich der Mittelspannung als auch größere Motorantriebe, die aus dem Mittelspannungs netz gespeist werden, so gelangen unterschiedliche Typen von Schaltfeldern zum Einsatz, nämlich teilweise gasisolierte Schaltfelder mit Vakuumleistungsschaltern und luftisolierte Schaltfelder mit Vakuumschützen.A switchgear includes both the general energy supplier of an industrial plant in the field of medium voltage as well as larger motor drives that come from the medium voltage different types of Control panels for use, namely partially gas-insulated Control panels with vacuum circuit breakers and air-insulated Control panels with vacuum contactors.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau von Schaltanlagen der erwähnten Art zu vereinfachen.The invention has for its object the structure of To simplify switchgear of the type mentioned.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine zu dem Vakuumschaltgerät gehörende elektromagnetische Antriebsvorrichtung gleichfalls in dem Behälter der Schaltan lage angeordnet ist und daß das Vakuumschaltgerät die Bauform eines Schützes besitzt. Für die Zwecke der Erfindung sind handelsübliche Vakuumschütze einsetzbar. Dabei ist zu beach ten, daß die elektromagnetische Antriebsvorrichtung solcher Schütze für den Betrieb in atmosphärischer Luft bemessen ist und daher durch einen vom Atmosphärendruck abweichenden Druck des Isoliergases in dem Behälter der Schaltanlage die Funkti on des Vakuumschützes verändert werden kann. Für den im Zusammenhang mit der Erfindung betrachteten Bereich von Betriebsspannungen des unteren Mittelspannungsbereiches wird jedoch kein wesentlich über dem Atmosphärendruck liegender Druck des in der Regel als Isoliergas benutzten Gases Schwe felhexafluorid benötigt. Häufig wird ein nur wenig über dem Atmosphärendruck liegender Druck gewählt, der geeignet ist, das Eindiffundieren von Feuchtigkeit oder anderen Fremdgasen in den Behälter zu verhindern. Es kann daher ausreichend sein, ein Vakuumschütz in einer Standardausführung zu wählen und dessen Antriebsvorrichtung so einzustellen, wie dies beispielsweise für Orte mit erhöhtem Luftdruck, z. B. im Bergbau untertage, vorgesehen ist. Vakuumschütze mit einer solchen Einstellvorrichtung sind bereits bekannt (DE-C-33 23 861). This object is achieved according to the invention in that an electromagnetic belonging to the vacuum switching device Drive device also in the container of the Schaltan is arranged and that the vacuum switching device the design a contactor. For the purposes of the invention commercially available vacuum contactors can be used. It is too important ten that the electromagnetic drive device such Contactors are dimensioned for operation in atmospheric air and therefore by a pressure deviating from the atmospheric pressure the insulating gas in the switchgear container the functi can be changed on the vacuum contactor. For the im In connection with the invention considered area of Operating voltages in the lower medium-voltage range however, not significantly above atmospheric pressure Pressure of the gas Schwe usually used as insulating gas Felhexafluoride required. Often a little is above Atmospheric pressure selected that is suitable the diffusion of moisture or other foreign gases to prevent in the container. It can therefore be sufficient to choose a vacuum contactor in a standard version and adjust its drive device like this for example for places with increased air pressure, e.g. B. in Mining underground, is provided. Vacuum contactors with one such setting device are already known (DE-C-33 23 861).

Da der elektromagnetische Antrieb von Vakuumschützen ledig lich eine Hilfsspannung aus einem Niederspannungsnetz benö tigt, genügen kleine und preiswerte Durchführungen in der Behälterwand für die Zuführung der Betriebsenergie. Die geringen Abmessungen dieser Durchführungen gestattet es, diese an einer beliebigen geeigneten Stelle des Behälters anzuordnen.Because the electromagnetic drive of vacuum contactors single Lich need an auxiliary voltage from a low voltage network small and inexpensive bushings in the Container wall for the supply of operating energy. The small dimensions of these bushings allows this at any suitable location on the container to arrange.

Für die Bauform einer mehrfeldrigen Schaltanlage erweist sich eine schmale Bauform der einzelnen Felder als vorteilhaft. Dies kann nach einer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht werden, daß der Dreistellungsschalter im oberen Bereich des Behälters und das Vakuumschaltgerät unterhalb des Dreistellungsschalters im unteren Teil des Behälters angeord net ist und daß für jeden Pol des Vakuumschaltgerätes wenig stens zwei abgehende Durchführungen an der Frontseite und/oder an der Unterseite des Behälters vorgesehen sind. Hierdurch ist die Möglichkeit geschaffen, einen Überspannungsbegrenzer außerhalb des gasgefüllten Behälters anzuschließen. Dies erleichtert die Montage, Prüfung und Überwachung des Über spannungsbegrenzers.The design of a multi-panel switchgear has been proven a narrow design of the individual fields is advantageous. According to an embodiment of the invention, this can be done achieved that the three-position switch in the upper Area of the container and the vacuum switchgear below the Three-position switch located in the lower part of the container is net and that for each pole of the vacuum switching device little at least two outgoing feedthroughs on the front and / or are provided on the underside of the container. Hereby the possibility is created of a surge suppressor connect outside the gas-filled container. This facilitates the assembly, testing and monitoring of the over voltage limiter.

Wie bereits erwähnt, bilden motorische Antriebe mit Betriebs spannungen im unteren Mittelspannungsbereich einen wichtigen Anwendungsfall der Erfindung. Dabei kann auch die Aufgabe auftreten, einen Motorantrieb mit wechselnder Drehrichtung, d. h. im Wendebetrieb, einzusetzen. Hierzu ist es bekannt, zwei Vakuumschütze zu benutzen, von denen das eine den Motor mit vertauschten Phasen schaltet. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung werden die beiden für eine Motor-Wendesteuerung benötigten Vakuumschaltgeräte in gesonderten Behältern unter gebracht, wobei zur Herstellung einer Phasenkreuzung zusätz liche Durchführungen an beiden Behältern vorgesehen sind.As already mentioned, motor drives form operating voltages in the lower medium voltage range an important Application of the invention. Doing the job occur, a motor drive with changing direction of rotation, d. H. in turning operation. For this it is known to use two vacuum contactors, one of which is the motor switches with reversed phases. After an arrangement of the invention, the two are for an engine turning control required vacuum switching devices in separate containers brought, additional to produce a phase crossing Liche bushings are provided on both containers.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is described below with reference to the figures illustrated embodiments explained in more detail.

Die Fig. 1 zeigt ein Schaltbild einer Schaltanlage mit einem Dreistellungsschalter und einem Vaku umschütz. Die Fig. 1 shows a circuit diagram of a switchgear with a three-position switch and a vacuum contactor. The

Fig. 2 und 3 zeigen ein metallgekapseltes, gasisoliertes Schaltfeld mit einem Vakuumschütz im Schnitt von der Seite bzw. von vorn. Figs. 2 and 3 show a metal-clad, gas-insulated panel with a vacuum contactor in section from the side and from the front.

Fig. 4 zeigt zwei Felder einer Schaltanlage mit je einem Vakuumschütz für eine Motor-Wende steuerung. Fig. 4 shows two fields of a switchgear, each with a vacuum contactor for a motor turning control.

Das Schaltbild gemäß der Fig. 1 zeigt schematisch eine Schaltanlage 1 mit einer obenliegenden Sammelschiene 2, die außerhalb eines mit Isoliergas gefüllten Behälters 3 ver läuft. Im oberen Teil des Behälters 3 befindet sich ein Dreistellungsschalter 4, der die Stellungen EIN, AUS und GEERDET aufweist. In der Stellung EIN wird eine Verbindung der Sammelschiene 2 zu einer gleichfalls außerhalb des Behäl ters 3, zweckmäßig jedoch in dessen unmittelbarer Nähe ange ordneten HH-Sicherung 5 hergestellt. Im unteren Teil des Behälters 3 befindet sich etwa unterhalb des Dreistellungs schalters 4 ein Vakuumschütz 6, an dessen Abgangsseite eine frontseitige Durchführung für einen Kabelanschluß und zwei Durchführungen in einer unteren Behälterwand angeordnet sind. Während die eine der unteren Durchführung einen zusätzlichen Abgangsanschluß darstellt, ist an die andere Durchführung ein Überspannungsbegrenzer 7 angeschlossen. Eine zu dem Vakuum schütz 6 gehörende elektromagnetische Antriebsvorrichtung 8 befindet sich gleichfalls in dem Behälter 3.The circuit diagram of FIG. 1 schematically illustrates a switchgear 1 having a busbar 2 overhead running ver outside of a tank 3 filled with insulating gas. In the upper part of the container 3 there is a three-position switch 4 , which has the positions ON, OFF and EARTHED. In the ON position, a connection of the busbar 2 to a likewise outside of the container 3 , but expediently in its immediate vicinity is arranged HV HRC fuse 5 . In the lower part of the container 3 there is a vacuum contactor 6 , approximately below the three-position switch 4 , on the outlet side of which a front bushing for a cable connection and two bushings are arranged in a lower container wall. While one of the lower bushings represents an additional outgoing connection, an overvoltage limiter 7 is connected to the other bushing. An electromagnetic drive device 8 belonging to the vacuum contactor 6 is also located in the container 3 .

Weitere Einzelheiten der Schaltanlage gemäß der Fig. 1 zeigen die Fig. 2 und 3. Further details of the switchgear according to FIG. 1 are shown in FIGS. 2 and 3.

Aus den Fig. 2 und 3 sind die Umrisse der metallgekapsel ten Schaltanlage 1 mit der Schaltung gemäß der Fig. 1 näher ersichtlich. Der Behälter 3 weist im wesentlichen ebene Wandteile auf, die jedoch mit einer geeigneten Versteifung versehen sein können, um einem über dem Atmosphärendruck liegenden inneren Gasdruck ohne wesentliche Verformung stand zuhalten. Zur raumsparenden Unterbringung bestimmter Kompo nenten der Schaltanlage ist der im wesentlichen quaderförmige Behälter 3 örtlich mit Ausnehmungen bzw. Einziehungen verse hen. Insbesondere besitzt der Behälter 3 an seiner Frontseite oben eine Einziehung als Auflage für einen Niederspannungska sten 10, in dem sich Bedienungs- und Steuerelemente sowie Meßgeräte befinden. Gleichfalls an der Frontseite, jedoch am unteren Ende des Behälters 3 ist eine Einziehung vorgesehen, die etwa der Tiefe von Kabelwinkelsteckern entspricht. Ein solcher Winkelstecker 11 ist in der Fig. 2 in Verbindung mit einer Durchführung 12 gezeigt. Ferner ist aus der Fig. 3 ersichtlich, daß der Behälter 3 im linken oberen Bereich eine weitere Einziehung besitzt, die der Tiefe von Isoliergehäusen 13 für HH-Sicherungen (Position 5 in Fig. 1) besitzt. Der Dreistellungsschalter 4 ist so angeordnet, daß seine Drehachse horizontal verläuft und an der Frontseite 14 des Behälters 3 zugänglich ist. Dort befindet sich auch eine Antriebsvorrichtung 15.From FIGS. 2 and 3 the outline of the metallgekapsel th switchgear 1 with the circuit 1 are shown in FIG. More apparent. The container 3 has essentially flat wall parts, which, however, can be provided with a suitable stiffening in order to withstand an internal gas pressure above the atmospheric pressure without substantial deformation. For space-saving accommodation of certain components of the switchgear, the essentially cuboid-shaped container 3 is provided with recesses or recesses locally. In particular, the container 3 has at its front top a collection as a support for a Niederspannungska most 10 , in which there are operating and control elements and measuring devices. Likewise on the front, but at the lower end of the container 3 , a retraction is provided which corresponds approximately to the depth of cable angle plugs. Such an angled plug 11 is shown in FIG. 2 in connection with a bushing 12 . It can also be seen from FIG. 3 that the container 3 has a further indentation in the upper left area, which has the depth of insulating housings 13 for HV fuses (position 5 in FIG. 1). The three-position switch 4 is arranged so that its axis of rotation extends horizontally and is accessible on the front 14 of the container 3 . A drive device 15 is also located there.

Das Vakuumschütz 6 befindet sich unterhalb des Dreistellungs schalters 4 im unteren Bereich des Behälters 3 und ist den abgangsseitigen Durchführungen 12 benachbart. Die eine der unteren Durchführungen 16 dient zum Anschluß des Überspan nungsbegrenzers 7 (Fig. 1), während die verbleibende Durch führung 17 für den Fall vorgesehen ist, daß das gezeigte Schaltfeld in Verbindung mit einem gleichen oder ähnlichen Schaltfeld für eine Wendesteuerung benutzt werden soll.The vacuum contactor 6 is located below the three-position switch 4 in the lower region of the container 3 and is adjacent to the outlets 12 . One of the lower bushings 16 is used to connect the overvoltage limiter 7 ( Fig. 1), while the remaining guide 17 is provided in the event that the panel shown is to be used in connection with an identical or similar panel for a turn control.

Die in der Fig. 1 angedeutete Sammelschiene 2 ist in den Fig. 2 und 3 nicht näher dargestellt. Jedoch sind Durch führungen 20 gezeigt, die zur Verbindung des Dreistellungs schalter 4 mit der Sammelschiene 2 dienen.The busbar 2 indicated in FIG. 1 is not shown in detail in FIGS. 2 and 3. However, guides 20 are shown, which serve to connect the three-position switch 4 to the busbar 2 .

Wie bei einem Vergleich der Fig. 2 und 3 zu erkennen ist, sind die erwähnten Durchführungen 12, 16, 17 und 20 jeweils entsprechend der Phasenzahl des Drehstromnetzes dreifach vorhanden. Das Vakuumschütz 6 weist dementsprechend drei Vakuumschaltröhren 21 auf. Um zu veranschaulichen, daß die gleiche Bauform des vorgesehenen Vakuumschützes 6 für unter schiedliche Betriebsspannungen geeignet ist, sind Vakuum schaltröhren 21 unterschiedlicher Größe gezeigt.As can be seen in a comparison of FIGS. 2 and 3, the bushings 12 , 16 , 17 and 20 mentioned are each provided in triplicate in accordance with the number of phases in the three-phase network. The vacuum contactor 6 accordingly has three vacuum interrupters 21 . In order to illustrate that the same design of the vacuum contactor 6 provided is suitable for under different operating voltages, vacuum interrupters 21 of different sizes are shown.

In der Fig. 4 entspricht das linke der beiden gezeigten Schaltfelder den Fig. 2 und 3. Das rechte der beiden gezeigten Schaltfelder besitzt eine obere Auskragung zur Unterbringung weiterer Durchführungen 22, die mit den Durch führungen 17 an der Unterseite des linken Schaltfeldes ver bunden sind.In Fig. 4, the left of the two panels shown corresponds to FIGS. 2 and 3. The right of the two panels shown has an upper projection for accommodating further bushings 22 , which are connected with the bushings 17 on the underside of the left panel .

Es ist zu erwähnen, daß die in der Fig. 4 gezeigten Schalt felder lediglich zur Veranschaulichung ihrer Schaltung neben einander dargestellt sind, während sie in Wirklichkeit mit einander fluchtend aufgestellt sind. Dadurch, daß die zu einer Motor-Wendesteuerung gehörenden Vakuumschütze in ge trennten Feldern einer Schaltanlage und damit gesonderten gasgefüllten Behältern untergebracht sind, können Standardbe hälter eingesetzt werden, die im Störungsfall leichter aus wechselbar sind.It should be noted that the switching fields shown in FIG. 4 are shown next to each other only for the purpose of illustrating their circuitry, while in reality they are set up in alignment with one another. Characterized in that the vacuum contactors belonging to a motor turning control are housed in separate fields of a switchgear and thus separate gas-filled containers, Standardbe containers can be used, which are easier to replace in the event of a fault.

Claims

1. Metal-enclosed switchgear ( 1 ) with a gas-filled container ( 3 ) and with a three-position switch ( 4 ) arranged in the container ( 3 ) for the switch positions ON, OFF and GROUNDED, as well as with switching tubes ( 21 ) also arranged in the container ( 3 ) ) of a vacuum switching device ( 6 ), the container ( 3 ) feedthroughs ( 20 , 12 ) for connecting the three-position switch ( 4 ) and the vacuum switching tubes ( 21 ) to components ( 2 , 11 ) of the switchgear assembly ( 1. ) arranged outside the container ( 3 ) ), characterized in that an electromagnetic drive device ( 8 ) belonging to the vacuum switching device ( 6 ) is also arranged in the container ( 3 ) of the switchgear ( 1 ) and that the vacuum switching device ( 6 ) has the form of a contactor.

2. Switchgear according to claim 1, characterized in that the three-position switch ( 4 ) in the upper region of the container ( 3 ) and the vacuum switching device ( 6 ) below the three-position switch ( 4 ) in the lower part of the container ( 3 ) is arranged and that for everyone Pole of the vacuum switching device ( 6 ) at least two outgoing bushings ( 16 , 17 ) are provided on the front and / or on the underside of the container ( 3 ).

3. Switchgear according to claim 1 or 2, characterized in that the vacuum switching devices ( 6 ) required for a motor turning control are accommodated in separate containers ( 3 ), and that additional bushings ( 17 , 22 ) on both containers () are used to produce a phase crossing. 3 ) are provided.