DE60003584T2 - Integrales lastanschlussmodul - Google Patents

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Description

  • Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung betrifft allgemein Schaltvorrichtungen und andere Schaltausrüstung, die hermetisch abgedichtete Unterbrecher verwenden mit einer Isolierung, die einen höheren elektrischen Widerstand als Luft besitzt, und insbesondere auf kompakte Schaltvorrichtungen, die modulare Komponenten verwenden, um die Gesamtgröße des Systems zu vermindern.
  • Hintergrundinformation
  • Schaltungsunterbrecher sehen Schutz für elektrische Systeme vor elektrischen Fehlerzuständen vor, wie beispielsweise Stromüberlastungen, Kurzschlüssen und abnormalen Spannungspegelbedingungen. Typischerweise umfassen Schaltungsunterbrecher einen federgetriebenen Betriebsmechanismus, welcher elektrische Kontakte öffnet, um den Strom durch die Leiter eines elektrischen Systems zu unterbrechen ansprechend auf abnonnale Bedingungen. Insbesondere sind Vakuumschaltungsunterbrechervonichtungen bekannt, die trennbare Hauptkontakte umfassen, die in einem isolierenden Gehäuse angeordnet sind. Allgemein ist einer der Kontakte festgelegt, und zwar sowohl bezüglich des Gehäuses als auch bezüglich eines externen elektrischen Leiters, der mit der durch den Schaltungsunterbrecher zu steuernden Schaltung verbunden ist. Der andere Kontakt ist beweglich. Im Fall eines Vakuumschaltungsunterbrechers weist die bewegliche Kontaktanordnung üblicherweise einen Schaft mit kreisförmigem Querschnitt auf, wobei der Kontakt an einem Ende davon innerhalb einer Vakuumkammer umschlossen ist, und wobei ein Antriebsmechanismus am anderen Ende davon außerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist. Eine Betätigungsstangenanordnung, einschließlich einer Schubstange, welche am Ende des Schafts entgegengesetzt zu dem beweglichen Kontakt befestigt ist, und eines Antriebsmechanismus sehen die Bewegungskraft vor, um den beweglichen Kontakt in Eingriff oder außer Eingriff mit dem festgelegten Kontakt zu bewegen.
  • Die Betätigungsstangenanordnung ist funktionsmäßig mit einem verriegelbaren Betätigungsmechanismus verbunden, welcher auf einen abnormalen Stromzustand ansprechend ist. Wenn ein abnormaler Zustand erreicht wird, wird der verriegelbare Betätigungsmechanismus entriegelt, was bewirkt, dass sich die Betätigungsstange in die offene Position bewegt. Die Bewegung der Betätigungsstange bewirkt ihrerseits, dass sich der Kontaktwinkelhebel dreht, und wie oben beschrieben wurde, steuert dies die Bewegung des beweglichen Kontakts.
  • Kompressionsfedern sind in Verbindung mit der Betätigungsstangenanordnung vorgesehen, um zu ermöglichen, dass der bewegliche Kontakt von dem feststehenden Kontakt getrennt wird und um die notwendige Kraft zu gewährleisten, so dass die Kontakte sich nicht unter unangemessenen Bedingungen zufällig öffnen. Wenn entsprechende Umstände eine Unterbrechung der Schaltung erfordern, wird zusätzlich eine angemessene Kraft benötigt, um die Kontakte mit ausreichender Geschwindigkeit zu öffnen. Wenn sich die Kontakte nicht schnell öffnen, besteht ein Risiko, dass die Kontakte verschweißen und den Strom nicht unterbrechen.
  • Vakuumunterbrecher oder -schließen werden typischerweise verwendet, um beispielsweise Wechselströme bei mittlerer Spannung zu unterbrechen, und im Fall von Vakuumunterbrechern auch Hochspannungs-Wechselströme mit mehreren tausend Ampere oder mehr zu unterbrechen. Schließer bzw. Wiederschließer umfassen Unterbrecher, die konstruiert sind, um typischerweise in einem Strombereich von Ampere und nicht von Kiloampere zu arbeiten und die automatisch nach einer vorgegebenen Verzögerung wieder schließen für eine gegebene Anzahl von Malen in einem Versuch, den Schaltkreis automatisch wiederherzustellen. Vom Standpunkt dieser Erfindung aus sind die hier diskutierten Prinzipien jedoch auf beide gleichermaßen anwendbar sowie auf andere Lastunterbrechungsschalter, Schaltungsunterbrecher und Schaltungstrenner.
  • Typischerweise ist in Übereinstimmung mit herkömmlicher Praxis ein Vakuumunterbrecher für jede Phase einer Mehrphasenschaltung vorgesehen, und die Unterbrecher für die verschiedenen Phasen werden gleichzeitig betätigt durch einen gemeinsamen verriegelbaren Betätigungsmechanismus. Dies gestattet kein Wellenpunktschalten bzw. Schalten an einem bestimmten Punkt einer Welle (Point-on-Wave) unter den verschiedenen Phasen und kann eine Spannungstransiente bzw. Spannungsspitze und sogar eine Abnutzung der Kontakte verursachen.
  • Mittelgroße Schaltvorrichtungen unter Verwendung von Vakuumunterbrechern besitzen typischerweise einen vorderen Niedrigspannungsteil gerade hinter der Vorderabdeckung, die typischerweise die Unterbrechersteuerungen umfasst. Der Niedrigspannungsteil ist durch die Verwendung von Abstandshaltern von den Hochspannungsteilen, die die Vakuumunterbrecher umfassen, elektrisch isoliert. Die Abstandshalter gestatten einen ausreichenden Abstand zwischen den leitenden Komponenten, so dass Luft innerhalb des Gehäuses ein effektiver Isolator sein kann, um die Niedrigspannungsteile der Schaltvorrichtung von den Hochspannungskomponenten zu trennen bzw. zu isolieren. Jedoch trägt der Abstand auch zur Größe dieser Einheiten bei.
  • In letzter Zeit wurden Versuche unternommen, die Größe dieser Einheiten zu vermindern, indem sie hermetisch abgedichtet werden und mit einem gasförmigen Isolator gefüllt werden, der eine höhere dielektrische Kapazität bzw. Fähigkeit als Luft hat, beispielsweise SF6. Dies erzeugt jedoch eine Anzahl von Umweltschutzproblemen.
  • Entsprechend wird eine verbesserte Schaltungsvorrichtungskonstruktion für mittlere Spannung gewünscht, die die Gesamtgröße vermindert und die Wartungsfreundlichkeit der Einheit verbessert.
  • Das Dokument US-A-5,864,942 offenbart ein elektrisches Mehrphasenschaltungsverbindermodul gemäß dem Stand der Technik.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Diese und andere Bedürfnisse werden von der vorliegenden Erfindung erfüllt, die separate, isolierte elektrische Ausgangsverbinder für jede Phase der Last aufweist, die konstruiert sind, mit komplementären isolierten Verbindern an der Lastschnittstelle zusammenzupassen, die Schnittstelle von der äußeren Umgebung elektrisch isolieren, und die passenden Verbinder von Niedrigspannungsteilen der Umgebung abdichten, während eine gute elektrische Verbindung beibehalten wird. Das Lastverbindermodul umfasst auch integrierte Stromüberwachungswandler für jede Phase, und gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine elektrische Verbindung, um einen modularen Spannungswandler einzustecken. Das Lastverbindermodul umfasst ferner isolierte elektrische Eingangsverbinder, die jeweils in elektrischen Kontakt mit entsprechenden Ausgangsverbindern stehen und jeweils mit einem komplementären Verbinder an einem Schaltungsunterbrecher zusammenpassen. Die Lastverbindermodulkomponenten sind in einem soliden, elektrisch isolierenden Gehäuse aufgenommen.
  • Zum Erreichen des Ziels ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein elektrisches Mehrphasenschaltungsverbindermodul vorgesehen, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Ein besseres Verständnis der Erfindung kann erhalten werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen:
  • 1 eine Darstellung der modularen mechanischen Komponenten dieser Erfindung ist;
  • 2 eine Darstellung von Teilen des modularen Systems dieser Erfindung ist und insbesondere die Wellenpunktsteuereinrichtung (Point-on Wave Controller) sowie die universelle Leistungsversorgungswechselwirkung mit dem Rest des modularen Systems darstellt;
  • 3a ist eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, des Unterbrecherpoleinheitsanordnungsmoduls dieser Erfindung;
  • 3b ist eine Seitenschnittansicht eines in Reihe befindlichen bzw. In-Line-Betätigers, welcher zwei Betätigerspulen umfasst und von dem Unterbrechermodul dieser Erfindung verwendet werden kann;
  • 4 ist eine Darstellung des Drei-Positions-Vakuumisolator-Moduls dieser Erfindung;
  • 5a ist eine Darstellung, die die mechanischen modularen Komponenten dieser Erfindung zeigt, und zwar verbunden in einer Anordnung mit einer einzigen Drei-Phasen-Stromschiene;
  • 5b ist eine Darstellung der mechanischen modularen Komponenten dieser Erfindung verbunden zu zwei separaten Drei-Phasen-Stromschienenanordnungen, die alternativ mit dem System verbunden werden können;
  • 6a ist eine graphische Darstellung, die die Wirkung auf eine Drei-Phasen-Federstromwellenform durch gleichzeitiges Öffnen eines herkömmlichen Dreipol-Schaltungsunterbrechers zeigt; und
  • 6b ist eine graphische Darstellung, die die Wirkung auf eine Drei-Phasen-Fehlerstromwellenform durch synchrones Öffnen von drei Polen eines Schaltungsunterbrechers mit unabhängigen Betätigern für jeden Pol gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
  • 1 zeigt die modularen mechanischen Komponenten 10 dieser Erfindung. Das Unterbrechermodul 14 weist eine Vakuumunterbrecher-/lineare Betätigeranordnung auf. Obwohl 3(a) nur den Vakuumunterbrecherteil der Anordnung abgedichtet innerhalb eines soliden isolierten Gehäuses 24, wie beispielsweise aus Epoxid, Silicon, Polyurethan, etc. zeigt, sollte erkannt werden, dass die gesamte Einheit in dem isolierten Gehäuse abgedichtet werden kann, jedoch ist es nicht notwendig, dass der Betätiger derart isoliert ist, da er eine Komponente mit relativ niedriger Spannung ist. Der Vakuumunterbrecherteil 26 des Unterbrechermoduls 14 ist eine herkömmliche Vakuumschaltungsunterbrecherkonstruktion und ist vollständiger in 3 dargestellt. Der Vakuumunterbrecher 26 ist in einem hermetisch abgedichteten Gefäß 34 aufgenommen und umfasst einen stationären Kontakt 28 und einen beweglichen Kontakt 30, welcher betätigt wird durch einen Anordnung 32 aus Schubstange und beweglichem Kontaktschaft, die gleitbar und abgedichtet durch das Gefäß 34 eingepasst ist und betätigbar ist, um den beweglichen Kontakt 30 in Eingriff und Außereingriff mit dem stationären Kontakt 28 zu bewegen. Der stationäre Kontakt 28 ist über einen innerhalb des elektrisch isolierten Gehäuses 24 abgedichteten elektrischen Leiter mit einem elektrischen Verbinder 38 verbunden, der konstruiert ist, um mit einem entsprechenden komplementären elektrischen Verbinder an dem in 1 gezeigten Vakuumisolator-Modul 12 zusammenzupassen. In ähnlicher Weise ist der bewegliche Kontakt über einen elektrischen Leiter mit einem elektrischen Verbinder 36 verbunden, der auch elektrisch abgeschirmt ist, durch das elektrisch isolierte Gehäuse 24 und konstruiert ist, um mit einem komplementären elektrischen Verbinder auf dem in 1 gezeigten Lastverbindermodul 16 zusammenzupassen. Die elektrischen Verbinder 36 und 38 können entweder Stecker oder Buchsen sein, aber zweckmäßigennreise sollten sie die gleiche Konstruktion besitzen, so dass die Verbindungen untereinander austauschbar sind. Die Anordnung 32 aus beweglichem Kontaktschaft und Schubstange ist ihrerseits mit dem Anker auf dem In-Line-Betätiger 40 verbunden, der den beweglichen Kontakt in Eingriff und außer Eingriff mit dem stationären Kontakt 28 antreibt, und zwar ansprechend auf eine Eingabe eines geeigneten Betriebssignals, das an der elektrischen Verbindung zu der In-Line-Betätigerspule bzw. den In-Line-Betätigerspulen 44 angelegt ist und von dem Wellenpunktsteuereinrichtungsmodul abgeleitet ist, das in größeren Einzelheiten mit Bezug auf 2 beschrieben wird.
  • Der In-Line-Betätiger 40 besitzt eine herkömmliche Konstruktion und besteht entweder aus einer oder zwei elektrischen Spulen, die um eine magnetisch permeable bzw. durchlässige, hohle Form gewickelt sind, die benachbart zu einem hohlen Seltenerdmagnet 43 angeordnet ist. Beim Zwei-Spulen-Design ist der Seltenerdmagnet 43 zwischen den zwei Spulen angeordnet, und ein Anker ist in der hohlen Mitte angeordnet. Beim Ein-Spulen-Design, wie es in 3(a) gezeigt ist, wird eine Spannung mit einer gegebenen Polarität an die Spule 39 angelegt, um den Anker 45 in einer ersten Richtung zu bewegen, und Spannung mit der umgekehrten Polarität wird an die Spule 39 angelegt, um den Anker 45 in der entgegengesetzten Richtung zu bewegen. Beim Zwei-Spulen-Design des In-Line-Betätigers 40, welcher in 3(b) gezeigt ist, wird Spannung an eine der Spulen 39 in einer ersten Richtung angelegt, um eine Bewegung des Ankers 45 in einer Richtung zu bewirken, und Spannung wird an die zweite Spule 41 in der entgegengesetzten Richtung angelegt, um eine entgegengesetzte Bewegung des Ankers 42 zu bewirken. Beim Zwei-Spulen-Design, das in 3(b) gezeigt ist, steuert das Wellenpunktsteuereinrichtungsmodul, das mit Bezug auf 2 nachfolgend genauer beschrieben wird, unabhängig die an jede Spule angelegte Spannung und ist bei einem Ausführungsbeispiel programmiert, um zu entsprechenden Zeiten und in entsprechender Höhe eine Spannung an beide Spulen gleichzeitig anzulegen, um den beweglichen Kontakt 30 zu bremsen, um diesem zu einer weichen Landung auf dem stationären Kontakt 28 zu verhelfen. Alternativ dazu kann bei dem Ein-Spulen-Design die an die Antriebsspule angelegte Spannungspolarität umgekehrt werden, gerade bevor der Kontakt geschlossen wird, um die Landung abzufedern. Auf diese Weise wird der bewegliche Kontakt in jede Richtung angetrieben, indem ein geeigneter Antriebsstrom an die entsprechende elektrische Spule angelegt wird und die Bewegung gesteuert wird, um eine Abnutzung der Komponenten zu vermindern. Obwohl es nicht notwendig ist, da die an den In-Line-Betätiger angelegte Spannung relativ klein ist verglichen mit der Spannung über den Vakuumunterbrecher hinweg, ist es dennoch zweckmäßig, dass das isolierte Gehäuse 24 das gesamte Unterbrechermodul 14, wie es in 1 gezeigt ist, umgibt, um eine integrale Einheit zu bilden, was die Ganzheit bzw. Integrität des Moduls insgesamt verbessert.
  • Das in 1 gezeigte Vakuum-Trenner-Modul 12 ist zwischen der Stromschiene 20 und einem der elektrischen Verbinder 38 oder 36 des Unterbrechermoduls 14 angeordnet; vorzugsweise steht der elektrische Verbinder 38 elektrisch in Verbindung mit dem stationären Kontakt 28. Das Vakuum-Trenner-Modul 12 ist vollständiger dargestellt in 4, die einen Drei-Positions-Trenner zeigt, der in der Lage ist, das Unterbrechermodul 14 entweder mit einer ersten Stromschiene oder einen zweiten Stromschiene oder Masse oder Erde zu verbinden. Alternativ dazu kann das Vakuum-Trenner-Modul dieser Erfindung einen Zwei-Positions-Vakuum-Trenner verwenden, in dem nur eine Stromschienenverbindung vorgesehen ist und eine geerdete Verbindung 64 nicht erwünscht ist, obwohl ein Drei-Positions-Vakuum-Trennmodul mit geerdeter Verbindung 64 bevorzugt wird. Das Vakuum-Trenner-Modul 12 ist in vielerlei Hinsicht analog zu dem Vakuumunterbrecher des Unterbrechermoduls 14, das vorher mit Bezug auf 3 beschrieben wurde. Einer der elektrischen Verbinder des Unterbrechermoduls, entweder 36 oder 38 und üblicherweise 38, ist mit einem der elektrischen Eingangsverbinder 46 des Vakuum-Trenner-Moduls 12 verbunden. Die Verbindung wird hergestellt über eine komplementäre Konstruktion aus Stecker und Buchse, die die elektrischen Leiter innerhalb der Verbinder elektrisch isoliert und im Wesentlichen die Leiter von Niedrigspannungsteilen der Umgebung trennt. Der elektrische Verbinder 46 ist über einen elektrischen Leiter mit einer beweglichen Kontaktanordnung 48 (figürlich an seiner Stelle bezeichnet, aber nicht ausdrücklich gezeigt) verbunden, die axial beweglich ist und sich innerhalb eines hermetisch abgedichteten Vakuumgefäßes 50, 50N innerhalb des Isolator- bzw. Trenner-Moduls 12 hin- und herbewegen kann. Das Vakuumgefäß 50, 50N nimmt auch zwei stationäre Kontakte 52 und 56 (figürlich bezeichnet an ihrer Stelle) auf, die jeweils über individuelle Leiter mit elektrischen Verbindern 54 und 58 verbunden sind, die mit Komplementären elektrischen Verbindern zusammenpassen, welche jeweils mit einer Masseverbindung 64 und einer Stromschiene assoziiert sind; Jedoch wird der Fachmann erkennen, dass es nicht notwendig ist, die Masseverbindung so zu isolieren. Die elektrischen Verbinder 54 und 62 sind mit dem gleichen stationären Kontakt verbunden. Wenn nur eine einzige Stromschiene verwendet wird, kann ein elektrisch isolierter, abdichtbarer Stecker 16 verwendet werden Können. Wenn nur einen einzige Stromschiene verwendet wird, kann ein elektrisch isolierter, abdichtbarer Stecker 60 verwendet werden, um einen der elektrischen Verbinder, beispielsweise 62, elektrisch zu isolieren und diesen Verbinder bezüglich eines Kontakts mit Niedrigspannungsteilen der Umgebung im Wesentlichen zu isolieren bzw. trennen. Das in 4 gezeigte Drei-Positions-Vakuum-Trenner-Modul 12 ist aufgebaut aus zwei nebeneinander angeordneten Vakuumunterbrechergefäßen 50 und 50N, die den beweglichen Kontakt 48 und den stationären Kontakt 52 bzw. den beweglichen Kontakt 49 und den stationären Kontakt 56 aufnehmen. Bei dieser Anordnung sind die beweglichen Kontakte 48 und 49 mit dem gleichen elektrischen Verbinder 46 verbunden. Der Umschalter 68 bewegt die Schubstange 66 des beweglichen Kontakts in entgegengesetzter Richtungen bezüglich des stationären Kontakts 52 und versieht den beweglichen Kontakt 48 mit zwei stabilen Positionen, entweder in Eingriff mit dem stationären Kontakt 52 oder außer Eingriff damit. In ähnlicher Weise und unabhängig von der Position des beweglichen Kontakts 48 ist der Umschalter 68 angeordnet, um die Schubstange 67 des beweglichen Kontakts in entgegengesetzte Richtungen relativ zu dem stationären Kontakt 56 zu bewegen, was den beweglichen Kontakt 49 mit zwei stabilen Positionen versieht, entweder in Eigriff mit dem stationären Kontakt 56 oder außer Eingriff damit. Wenn der bewegliche Kontakt 49 vollständig geschlossen ist und der bewegliche Kontakt 48 in der geöffneten Position ist, ist das System geerdet. Wenn der bewegliche Kontakt 48 vollständig geschlossen ist und der bewegliche Kontakt 49 in der geöffneten Position ist, ist das Unterbrechermodul 14 über den elektrischen Leiter 54 mit der Leistungsquelle verbunden. Wenn der Umschalter 68 bewirkt, dass beide beweglichen Kontakte 48 und 49 in der offenen Position sind, und zwar außer Kontakt mit ihren entsprechenden stationären Kontakten 52 bzw. 56, ist das Unterbrechermodul 14 schwimmend bzw. schwebend. Der Umschalter 68 ist mit einer Verriegelung ausgestattet, die verhindert, dass beide beweglichen Kontakte 48 und 49 gleichzeitig geschlossen sind. Ein ähnliches Ergebnis kann erreicht werden unter Verwendung eines In-Line-Betätigers als Antriebsmechanismus für die beweglichen Kontakte.
  • Verschiedene Vakuum-Trenner-Module 12 können kaskadiert werden, wie es in 5b dargestellt ist, um mehr als eine Leitungsquelle mit der Last zu verbinden, entweder um die Leistungseingabe zu erhöhen oder um eine alternative Ersatzleistungsquelle vorzusehen. Somit können die beweglichen Kontakte innerhalb des Vakuum-Trenner-Moduls 12, verbunden mit dem Unterbrechermodul 14 über den elektrischen Verbinder 46, das Unterbrechermodul 14 mit der einen oder der anderen der zwei Hauptstromschienen, oder mit Masse verbinden, oder können eine schwimmende bzw. schwebende Unterbrechung vorsehen, mit beiden beweglichen Kontakten 48 und 49 in der offenen Position. Bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel werden die beweglichen Kontakte 48 und 49 unter dem Einfluss eines Umschalters 68 und Schubstangen 66 und 67 durch die drei diskreten Positionen der beweglichen Kontakte bewegt, und zwar entweder ein beweglicher Kontakt geschlossen bezüglich seines entsprechenden stationären Kontakts oder beide beweglichen Kontakte offen, wobei diese Positionen gesteuert werden durch den übermittigen Umschaltmechanismus 68 unter dem Einfluss eines Drehwirkungsschalters (nicht gezeigt) auf der Vorderseite des Trenner-Moduls 12. Die elektrisch leitenden Teile des Isolator- bzw. Trenner-Moduls 12, die mit anderen Systemmodulen in Verbindung stehen, sind innerhalb eines soliden isolierten Gehäuses 70 eingeschlossen.
  • Bezugnehmend wiederum auf 1 sei bemerkt, dass ein drittes integrales Modul 16 vorgesehen ist, um einen der Anschlüsse, üblicherweise 36 des Unterbrechermoduls 14 mit einem Leiterkabel einer Mehrleiterkabellastschaltung 72 zu verbinden. Das Lastschaltungsverbindermodul 16 umfasst einen entsprechenden elektrischen Verbinder 74, der den Lastleiter hinsichtlich eines Kontakts mit Niedrigspannungsteilen der Umgebung elektrisch isoliert und im Wesentlichen davon trennt. Ein elektrischer Verbinder 74 ist für jedes Leiterkabel vorgesehen. Das Mehrleiterkabel könnte unterschiedliche Stromphasen von einer Mehrphasenstromschaltung führen oder den Strom in einer gegebenen Phase aufteilen. Somit kann die Mehrleiterkabellastschaltung 72 mehr als die drei Leiterkabel aufweisen, die in 1 dargestellt sind, die veranschaulichend sein soll. Jeder elektrische Verbinder 74 ist über einen internen elektrischen Leiter mit einem elektrischen Ausgangsverbinder 76 gekoppelt, der konstruiert ist, um mit einem der elektrischen Verbinder 36 oder 38 des Unterbrechermoduls 14 zusammen zu passen, und zwar üblicherweise mit dem Verbinder 36. Jede Phase ist auch mit einem integrierten Stromwandler 80 versehen, der Überwachungsausgänge vorsieht, die in 1 nicht gezeigt sind. Das Lastschaltungsverbindermodul 16 umfasst auch eine Einsteckverbindung 78 für einen Spannungswandler 18, der intern konfiguriert ist innerhalb des Lastschaltungsverbindermoduls 16, um eine der Leitungsphasen mit Masse zu verbinden. Das gesamte Lastschaltungsverbindermodul 16 ist in einer soliden elektrischen Isolierung 82 umschlossen, wie beispielsweise Epoxid, Silikon, Polyurethan, etc.
  • Somit zeigt 1 die hochstromigen zusammensteckbaren mechanischen Module des Schaltsystems 10 dieser Erfindung. Man sollte erkennen, dass ein Unterbrechermodul 14 für jede Phase erforderlich ist, und dass mindestens ein Vakuum-Trenner-Modul 12 in ähnlicher Weise für jede Phase der Last benötigt wird. Die Überwachungs- und Steuerfunktionen innerhalb des Wellenpunktsteuermoduls 88, die Eingaben erhalten von den Stromwandlern, die einen Teil des Lastschaltungsverbindermoduls 16 bilden, von dem Spannungswandler, der das Modul 18 bildet, und von anderen Sensoren in dem Schaltungsschaltsystem und die Treibersignale für den In-Line-Betätiger 40 in dem Unterbrechermodul 14 vorsehen, sind vollständiger in 2 dargestellt.
  • Das Wellenpunktsteuermodul 84 dieser Erfindung, das eine programmierbare Steuereinrichtung bzw. Controller 88 und Treiberschaltungen 96 umfasst, arbeitet bei einer viel niedrigeren Spannung als die Leitungs- und Lastspannungen, die von dem Unterbrechermodul geschützt werden, das durch das Bezugszeichen 14 in 2 dargestellt ist. Die Spannung zum Betrieb der Elektronik und Steuerschaltungen innerhalb des Wellenpunktsteuermoduls 84 ist vorgesehen durch eine universelle Leistungsversorgung 86 für die verschiedenen Überwachungs-, Steuer- und Betätigungsfunktionen dieser Erfindung. Die Leistungsversorgung 86 sieht Eingaben 92 an die Wellenpunktsteuereinrichtung 88 und Treiber 96 vor, die die entsprechenden Betätigungssignale an die In-Line-Betätiger 40 im Unterbrechermodul 14 tiefem. Die Wellenpunktsteuereinrichtung 88 empfängt Eingaben von den Drei-Phasenstromwandlern des Eingabemoduls 16, der Spannungsausgabe vom Modul 18; Ausgaben von Temperatursensoren, die die Temperatur an Schlüsselkontaktstellen überwachen; den Schließsensoren 94, die den Zustand jedes Vakuumunterbrechers 14 für jede Phase der Schaltung identifizieren; und Beschleunigungs- und Geschwindigkeitssensoren, die mit den Vakuumunterbrechern 14 assoziiert sind. Andere Sensoreingaben können auch angenommen werden, um die Umgebung, den aktuellen Zustand der Komponenten, die Wartungshistorie und die Betriebsgeschichte des Systems besser zu verstehen. Eingaben können auch geliefert werden durch manuell betätigte Relais und/oder Auslöserelais, die beispielsweise augenblickliche und Verzögerungsauslösungsberechnungen durchführen. Die Wellenpunktsteuereinrichtung 88 führt programmiertes synchrones Schließen der Kontakte im Unterbrechermodul 14 durch, durch Vorsehen der entsprechenden Ausgangssignale an die Treiber 96, und zwar unabhängig, um die In-Line-Betätigen 40 an dem geeigneten Punkt im Stromzyklus für jede Phase der Leitungsquelle zu erregen, und zwar entsprechend der gegebenen programmierten Funktion, die die Wellenpunktsteuereinrichtung anspricht. Beispielsweise wenn ein Befehl 90 zum manuellen Schließen empfangen wird, wird die Wellenpunktsteuereinrichtung den Stromzyklus in jeder Phase überwachen und den In-Line-Betätiger anleiten, den entsprechenden Vakuumunterbrecher in dem Unterbrechermodul 14 an dem am besten geeigneten Zeitpunkt zu Schließen, um ein optimiertes Szenario von Schaltungsbedingungen zu erreichen, das eine Funktion der Art der Last ist, z. B. kapazitiv, induktiv, etc. Wenn andererseits die Wellenpunktsteuereinrichtung ein Auslösesignalempfängt, leitet es jeden der entsprechenden In-Line-Betätiger 40 an, den entsprechenden Vakuumunterbrecher in den Unterbrechermodulen 14 unmittelbar zu öffnen, um Schäden an der Ausrüstung zu vermeiden und Lichtbogenbildung zu minimieren. Für jede Art von Last gibt es im Allgemeinen zwei solcher Szenarios zum Schließen und zwei zum Öffnen – normale Last und Fehlerzustand.
  • Genauer gesagt, ist die Wellenpunktsteuereinrichtung 88 im Modul 84 eine Mikroprozessor-basierte elektronische Steuerung, die synchrones Schließen und Öffnen von Schaltungsverbindungen für jeden individuellen Pol vorsieht, um die Lebensdauer der Vakuumunterbrecherkontakte innerhalb des Unterbrechermoduls 14 und anderer Systemkomponenten zu erhöhen, und vermindert dramatisch Schaltspitzen, während ein einzigartig kleines Produkt vorgesehen wird. Das Wellenpunktsteuereinrichtungsmodul 84 sieht auch Zeitsteueranpassungen für die Permanentmagnet-In-Line-Betätigerschaltungen 40 vor, um Kontakterosion, Abnützung und Umweltbedingungen zu kompensieren. Das System funktioniert auf elektrische oder manuelle Befehlssignale hin.
  • Die Elektronik zum Betreiben der In-Line-Betätiger 40 umfasst Folgendes: einen Leistungsaufbereiter und eine Leistungsversorgung 86, die Wellenpunktsteuereinrichtung 88 und die In-Line-Betätigertreiber 96 des Unterbrechermoduls 14. Wie in 2 gezeigt ist, ist die Wellenpunktsteuereinrichtung 88 zwischen die Leistungsversorgung 86 und die In-Line-Betätigertreiber 96 des Unterbrechermoduls geschaltet. Die Wellenpunktsteuereinrichtung 88 funktioniert als Kommandozentrum. Sie empfängt Daten von Sensoren, die auf dem Unterbrechermodul 14 angebracht sind, z. B. Beschleunigungsmesser, Geschwindigkeitssensor, etc., um die Zeit zu bestimmen, die erforderlich ist, um die Kontakte zu schießen oder zu öffnen sowie die Menge bzw. den Grad an Kontakterosion. Sie überwacht auch die Temperatur und kann andere Umweltbedingungen, z. B. Feuchtigkeit, überwachen, um den Betrieb des In-Line-Betätigers entsprechend anzupassen, und empfängt Information von der Steuerspannung und den Spannungs- und Stromwandlern, die die Leitungsquelle überwachen. Die Wellenpunktsteuereinrichtung 88 empfängt auch Öffnen- und Schließ-Befehle von einem Schaltungsrelais und sieht die Intelligenz vor, um den Wellenpunktbetrieb (Point-on-Wave-Betrieb) durchzuführen.
  • Die Wellenpunktsteuereinrichtung 88 steht auch in Verbindung mit anderen elektronischen Systemen in der Schaltvorrichtung, wie beispielsweise Schutzrelais, Fernsteuerungen, Kommunikationsfunktionen. Jedoch ist sie unabhängig von diesen anderen elektronischen Systemen und muss funktionieren, selbst wenn solche anderen Systeme nicht vollständig betriebsfähig sind.
  • Die Leistungsversorgung 86 umfasst eine Leistungsaufbereitung, die einen Bereich von Eingabesteuerleistung annimmt und die Steuerleistung auf eine Spannung, d. h. 48–250 V Gleichstrom oder Wechselstrom, umwandelt, die von der Leistungsversorgung 86 benötigt wird. Die Spannung von der als Teil der universellen Leistungsversorgung 86 gezeigten Aufbereitung wird verwendet zum Laden der Leistungsversorgung, falls notwendig, d. h. zum Laden eines Kondensators/einer Batterie. Die Leistungsversorgung 86 funktioniert als Energiespeichermittel für das gesamte elektronische System. Die Wellenpunkt steuereinrichtung 88 empfängt diese Leistung von der Leistungsversorgung und sieht die gesamte Zeitabstimmung und Steuerung vor, die notwendig sind zum Betrieb der In-Line-Betätiger 40 und empfängt über Sensoren Information über die Betriebseigenschaften der Unterbrechermodule 14 und passt sich selbst an, um „von vorneherein" („up front") zu kompensieren, basierend auf gegenwärtigen Bedingungen und Information über vorhergehenden Betrieb, die in ihrem Speicher gespeichert ist. Der In-Line-Betätigertreiber 96 des Unterbrechermoduls ist die Auslöseschaitung, die als Verbindung zwischen der Leistungsversorgung 86, der Wellenpunktsteuereinrichtung 88 und der In-Line-Betätiger 40 wirkt, in dem er seine Leistung von der Leistungsversorgung und Befehle von der Wellenpunktsteuereinrichtung 88 empfängt, um die In-Line-Betätigerspulen 39 und 41 auszulösen bzw. mit Energie zu versorgen.
  • Die Wellenpunktsteuereinrichtung ist intelligent genug, um den Zustand der Kontakte in den Unterbrechermodulen 14, Leistungsquellenspannungen und -ströme, Steuerspannung, Abnutzung der Kontakte, Geschichte bzw. Historie der Kontaktbewegung, Ladezustand der Steuerleistungsversorgung und Temperatur und andere Eigenschaften der Umgebung zu kennen. Die folgende Aufstellung erklärt veranschaulichende Eingaben und Ausgaben der Wellenpunktsteuereinrichtung sowie den Grund, warum die Individuellen Eigenschaften überwacht werden.
  • Tabelle 1
    Figure 00150001
  • Die Wellenpunktsteuereinrichtung 88 ist eine Steuereinrichtung bzw. ein Controller auf Mikroprozessorbasis, die bzw. der programmierbar ist für verschiedene Arten von Lasten. Es gibt einen Eingang zu der Wellenpunktsteuereinrichtung, der nicht gezeigt ist und es einem Bediener ermöglicht, die geeignete Art von Last zu identifizieren, für die die entsprechenden Wellenpunktsteueranforderungen vorprogrammiert sind. Die Arten von angesprochenen Lasten umfassen Kondensator- ungeerdet/geerdet, induktiv und resistiv bzw. ohmisch.
  • Zum Schließen der Schaltung bzw. des Kreise für die meisten Lasten wird jeder Pol separat synchronisiert zum Schließen beim Minimum jeder Phasenspannung, um Spannungsstörungen zu minimieren. Beim Schließen des Kreises bei einem Kurzschlussstrom sollte jeder Pol separat synchronisiert werden, um am Minimum jeder Phasenspannung zu schließen, was die maximale Strom-Asymmetrie unter Kurzschlussbedingungen erzeugen wird. Da der Kurzschlusszustand im Lastkreis nicht im vornherein bekannt sein kann, ist dies eine unvermeidbare Konsequenz. Zum Öffnen eines Laststroms, sollten alle Pole gemeinsam betrieben werden für gleichzeitige Kontaktunterbrechung, wobei eine Phase mit ihrem Phasenstrom synchronisiert ist, so dass die Kontakte 1,5 bis 2,5 Millisekunden vor einem Strom Null sich trennen. Eine Öffnung um diese Zeit vor einem Strom Null mit einer minimalen empfohlenen Öffnungsgeschwindigkeit wird das Auftreten wiederholter Neuzündungen beseitigen. Dieses Verfahren ergibt einen vergrößerten Spalt an der Spitzenerholungsspannung, wenn bei einer kapazitiven Last geöffnet wird, was das Risiko von Neuanschlägen (Restrikes) minimiert.
  • Beim Öffnen bei einem Fehlerstrom wird ein zufälliges Öffnen mit allen Polen zusammengefasst für gleichzeitiges Trennen der Kontakte ergeben, dass die Kontakte an zufälligen Stellen auf den Stromwellen in jeder Phase sich trennen. Da der sich aus einem Kurzschluss ergebende Strom eine Asymmetrie in den Strömen hervorruft, die in den Phasen zufällig sind, werden die Zeiten, an denen der Strom Null auftritt, schwer vorhersagbar. Daher sind Versuche zum Synchronisieren zu schwierig und das zufällige Trennen, das bei den gegenwärtigen Unterbrechern auftritt, ist ausreichend.
  • Die Strategie für synchronen Betrieb unter Verwendung der Wellenpunktsteuerung dieser Erfindung ist wie folgt:
  • Beim Schließen
  • Bevorzugte Strategie
    • a) Schließen innerhalb einer Millisekunde von einer Spannung Null wird die Erregungsspannungsspitze klein halten. Schließen um 0,35 Millisekunden zu früh wird eine Voranschlags- bzw. Prestrike-Spannung von 0,37 pro Einheit ergeben, während Schließen um 1,65 Millisekunden zu spät wird eine Voranschlagsspannung von 0,37 pro Einheit ergeben wird. Die nominale Schließzeit ist daher 0,65 Millisekunden nach der Spannung Null für ein Schließfenster von –1 Millisekunde bis +1 Millisekunde auf jeder Seite der Nennschließzeit.
    • b) Schließen nahe einer Spannung Null oder bei einer Spannung wesentlich weniger als der Spitzenspannung ist wichtig: (i) für kapazitive Lasten zum Verhindern von großen Anfangsströmen, die zusätzliche Strom- oder Spannungsnullen erzeugen; (ii) für induktive Lasten zum Verhindem von Hochenergiespannungsspitzen; und für ohmsche Lasten ist es weniger wichtig, aber das Verhindern von Hochenergiespannungsspitzen war immer vorteilhaft.
    • c) Schließen nahe einer Spannung Null ergibt eine maximale Asymmetrie für Kurzschlussströme. Diese Ergebnis ist unvermeidbar, wenn die bevorzugte Schließstrategie verwendet wird, da das Vorhandensein eines Kurzschlusses im Allgemeinen vor dem Schließen nicht bekannt ist.
  • Alternative Strategie
  • Schließen bei oder nahe einer Spannungsspitze kann manchmal wichtig sein, um asymmetrische Anfangsströme zu minimieren: (i) für induktive Lasten, um hohe Anfangsströme zu verhindern – dies ist hauptsächlich ein Problem bei Nebenschlussreaktoren bzw. Arbeitsstromauslösern; und (iii) obwohl Schließen nahe einer Spannungsspitze auch eine Stromasymmetrie für Kurzschlüsse minimieren kann, ist dieser Vorteil nur verfügbar, wenn die alternative Schließstrategie verwendet wird.
  • Empfohlene Schließgeschwindigkeiten
  • Die empfohlene minimale Schließgeschwindigkeit basiert auf der Begrenzung der Spannung beim Voranschlag bei kapazitiven Schaltanwendungen, auf weniger als oder gleich 0,6 pro Einheit, was eine Schließgeschwindigkeit von 1,1 Meter pro Sekunde bei einer Nennspannung von 27 Kilovolt erfordert; oder 1,5 Meter pro Sekunde minimaler Schließgeschwindigkeit bei einer Nennspannung von 38 Kilovolt.
  • Beim Öffnen
    • (a) Öffnen vor einem Strom Null mit einer minimalen anfänglichen Öffnungsgeschwindigkeit, um einen minimalen Spalt am Strom Null zu erreichen, ist wichtig: (i) für kapazitive Lasten, um das Risiko von Neuanschlägen zu minimieren, indem ein ausreichender Spalt erreicht wird, um der Spannung zu Wiederstehen, wenn die Spitzenerholungsspannung erreicht ist; (ii) für induktive Lasten zum Minimieren des Risikos wiederholter Neuzündungen, die auftreten können, wenn sich die Kontakte nahe einem Strom Null trennen; und (iii) für ohmsche Lasten ist es weniger wichtig, aber ein vernünftig großer Spalt bei Strom Null ist stets bevorzugt.
    • (b) Öffnen vor einem Strom Null, um einen minimalen Spalt beim Strom Null zu erreichen, setzt eine Minimalzeit, und die Zeit zwischen Strom-Nullstellen setzt eine Maximalzeit. Die Zeit zwischen Nullstellen ist 2,77 Millisekunden bei 60 Hertz und 3,33 Millisekunden bei 50 Hertz. Daher muss die maximale Zeit zu einem Strom Null weniger als 2,77 Millisekunden sein oder eine andere Stromnullstelle wird kritisch. Das Kontakttrennzeitfenster beim Öffnen ist kleiner als beim Schließen, wobei ein Bereich zwischen 1,5 Millisekunden und 2,5 Millisekunden empfohlen wird, für einen Bereich von –0,5 Millisekunden bis +0,5 Millisekunden von der Nennzeit. Eine minimale Zeit zum Strom Null von 1,5 Millisekunden sieht einen Spalt von 2,3 Millimetern bei 1,5 Metern bei Sekunde für 27 Kilovolt Nennspannung vor; und 3,2 Millimeter bei 2,1 Meter pro Sekunde für 38 Kilovolt Nennspannung. Dies ist ein ausreichender Spalt, um das Risiko wiederholter Neuzündungen zu minimieren. Eine maximale Zeit zum Strom Null von 2,5 Millisekunden sieht ein Polster von 0,27 Millisekunden vor bevor die vorhergehende Strom-Nullstelle in einer anderen Phase erreicht wird.
    • (c) Öffnen synchron zu einem Strom Null in jeder Phase wird nicht empfohlen. Gleichzeitige Kontakttrennung in allen Phasen mit synchroner Kontakttrennung in nur einer Phase wird bevorzugt. Für kapazitives Schalten ergibt gleichzeitige Kontakttrennung eine Spitzenerholungsspannung von 2,5 pro Einheit in einem nicht geerdeten Drei-Phasen-System. Der erste Pol öffnet sich und der zweite und dritte Pol öffnen sich 90 elektrische Grad später oder 4,1 Millisekunden bei 60 Hertz. Für kapazitives Schalten kann nicht-simultanes Kontakttrennen eine Spitzenerholungsspannung von 3,0 pro Einheit ergeben in einem nicht geerdeten Drei-Phasen-System. Der erste Pol öffnet sich und die zweiten und dritten Pole öffnen sich 180 elektrische Grad oder mehr später, oder 8,3 Millisekunden bei 60 Hertz. Wenn jeder Pol mit einem Strom Null in seiner jeweiligen Phase synchronisiert wäre, dann würden Kontakttrennungen bei Null, 2,77 bis 3,3 Millisekunden und 5,54 bis 6,66 Millisekunden auftreten, was genug ist, um eine Erholungsspannung von 3 pro Einheit zu erzeugen.
    • (d) Für Kurzschlussströme besitzt jede Phase eine gewisse Asymmetrie. Die Zeit zwischen Strom-Nullstellen ist nicht gleichförmig oder leicht vorhersagbar. Daher können Versuche eines synchronen Betriebs eher schädlich als gut sein. Gleichzeitiges Kontakttrennen ohne Versuch einer Synchronisation wird daher für Fehlerströme empfohlen.
    • (e) Die empfohlene Öffnungsgeschwindigkeit basierend auf dem Erhalten eines angemessen offenen Spalts oder kapazitiver bzw. Kondensator-Schaltung bei der Spitzenefiolungsspannung ist 1,5 bis 2,0 Meter pro Sekunde, bei einem minimalen Öffnungsspalt von 15 Millimetern bei einer Nennspannung von 27 Kilovolt; und 2,1 bis 2,5 Meter pro Sekunde bei einem minimalen Öffnungsspalt von 21 Millimetern bei einer Nennspannung von 38 Kilovolt.
  • 6a zeigt den Effekt des herkömmlichen Ansprechvefialtens auf einen Auslösebefehl, bei dem jede Phase simultan getrennt wird an einem unterschiedlichen Punkt im Zyklus. Dies erfolgte, weil ein einziger Betätiger üblicherweise verwendet wurde, um die Auslösung für alle Phasen zu implementieren. Das Wellenpunktsteuereinrichtungsmodul 84 und individuelle In-line-Unterbrechermodule 14 der vorliegenden Erfindung ermöglichen ein synchrones Öffnen der jeweiligen Phasen mit individueller Steuerung, was Lichtbogenbildung minimiert, wie es in 6b dargestellt ist.
  • 5a zeigt die modularen Komponenten dieser Erfindung, wie sie vorher in 1 gezeigt wurde und zwar angewandt auf eine Drei-Phasenanordnung 98 mit einer einzigen Hauptstromschiene. Die modulate Anordnung dieser Erfindung ist nur mit einer Phase verbunden gezeigt, obwohl erkennbar ist, dass separate Unterbrechermodule 14 und Vakuum-Trenner-Module 12 für jede Phase vorgesehen sind.
  • Wie oben beschrieben wurde, zeigt 5b eine alternative Anordnung, bei der jedes Unterbrechermodul 14 entsprechend der individuellen Phasen der Last durch ein erstes Vakuum-Trenner-Modul 12 mit einer ersten Stromschienenphase 98 verbunden ist, oder über ein zweites Vakuum-Trenner-Modul 12 durch das erste Vakuum-Trenner-Modul 12 zu einer entsprechenden Phase einer zweiten Stromschienenanordnung 100 verbunden ist, die alternativ verwendet werden kann zum Versorgen der Last mit Energie, in dem Fall, dass ein Problem mit der ersten Stromschienenanordnung 98 auftritt. Dies erfolgt durch geeignete Verbindung der beweglichen Kontakte in den ersten und zweiten Vakuum-Trenner-Modulen 12. Die Verbindung zwischen den Vakuum-Trennen-Modulen 12 wird hergestellt durch einen in 4 gezeigten zweiten Verbinder 62, der mit dem gleichen stationären Kontakt 52 gekoppelt ist, mit dem die erste Stromschienenanordnung durch den Verbinder 54 verbunden ist.
  • Somit sieht diese Erfindung verbesserte Wartungsfähigkeiten vor mit der Möglichkeit, individuelle Module innerhalb eines Schaltvorrichtungsgehäuses zu ersetzen mit minimalen Wartungsausfallzeiten, während eine Größenverminderung der Gesamtausrüstung ermöglicht wird durch die verständige Verwendung solider Isolation und Spannungstrennung von Niedrigspannungsteilen der Umgebung. Die versuchten und getesteten Kombinationen von soliden Epoxidharzsteckern in (spritzguss-)geformten Silikon- bis EPDM-Gummi-Buchsen besitzen eine günstige Historie für Kabel und können angewandt werden zum Abdichten aller genannten elektrischen Verbindungen für das Schaltvorrichtungspaket, das oben für diese Erfindung beschrieben wurde. Die einzigartige Kombination aus dem magnetischen In-Line-Betätiger und Vakuumunterbrecher innerhalb des Unterbrechermoduls 14 und des Vakuum-Trenner-Moduls 12 wird die einzigartige Fähigkeit vorsehen, Wellenpunktschalten bzw. Schalten an einem bestimmten Punkt der Welle zu ermöglichen, das lange ein unerreichbares praktisches Ziel der Industrie gewesen ist.
  • Während spezielle Ausführungsbeispiele der Erfindung in Einzelheiten beschrieben wurden, ist es dem Fachmann klar, das verschiedene Modifikationen und Alternativen zu diesen Einzelheiten entwickelt werden könnten angesichts der Gesamtlehre der Offenbarung. Entsprechend sollen die bestimmten offenbarten Ausführungsbeispiele nur veranschaulichend sein und nicht den Umfang der Erfindung einschränken, dem die volle Breite der beigefügten Ansprüche und jeglicher Äquivalente davon gegeben werden soll.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Schalteinrichtung
    12
    Vakuumisolator-Schaltmodul
    14
    Vakuumunterbrecher/In-Line-Betätiger-Modul
    16
    Lastverbinder mit integrierten Stromwandlern und Spannungswandlersteckern
    18
    Spannungswandlermodul
    20
    Busverbinder
    22
    Isolierter elektrischer Verbinderstecker
    24
    Epoxidgehäuse für Vakuumunterbrecher/In-Line-Betätiger-Modul
    26
    Vakuumunterbrecher
    28
    Stationärer Kontakt des Spannungsunterbrechers
    30
    Beweglicher Kontakt des Spannungsunterbrechers
    32
    Antriebsankers des beweglichen Kontakts
    34
    Gefäß des Spannungsunterbrechers
    36
    Externer elektrischer Verbinder des beweglichen Kontakts
    38
    Externer elektrischer Verbinder des stationären Kontakts
    39
    Erste Spule des In-Line-Betätigers
    40
    In-Line-Betätiger
    41
    Zweite Spule des In-Line-Betätigers
    42
    Anker des In-Line-Betätigers
    43
    Selten Erdmagnet des In-Line-Betätigers
    44
    Elektrischer Verbinder des In-Line-Betätigers
    46
    Elektrischer Verbinder auf Vakuum-Trenner verbunden mit beweglichem Kontakt zur Verbindung mit dem Unterbrechermodul
    48
    Erster beweglicher Kontakt des Vakuum-Trenners
    49
    Zweiter beweglicher Kontakt des Vakuum-Trenners
    50
    Vakuumgefäß des Trenner-Moduls
    52
    Erster stationärer Kontakt im Vakuum-Trenner
    54
    Verbinder zur Verbindung zu einer Stromschiene
    56
    Zweiter stationärer Kontakt im Vakuum-Trenner
    58
    Verbinder zu Masse bzw. Erde
    60
    Verbinderkappe
    62
    Verbinder zum Kaskadieren zu einem zweiten Vakuum-Trenner
    64
    Masseverbindung
    66
    Antriebsschaft des beweglichen Kontakts des Vakuum-Trenners
    67
    Antriebsschaft des zweiten beweglichen Kontakts des Vakuum-Trenners
    68
    Umschaltmechanismus des Vakuum-Trenners
    70
    Solides Isolationsgehäuse für Vakuum-Trenner
    72
    Mehrphasenlastkreis
    74
    Lastverbinder
    76
    Vakuumunterbrecherverbinder
    78
    Spannungswandlerverbinder
    80
    Stromwandler
    82
    Solides Isolationsgehäuse
    84
    Steuerelektronik
    86
    Leistungsaufbereitungselektronik
    88
    Wellenpunktsteuereinrichtung
    90
    Manuelle Eingaben
    92
    Spannungs-, Strom- und Temperatureingaben
    94
    Kontaktschlusssensoren
    96
    In-Line-Betätiget-Antrieb
    98
    Erste Stromschienen-Drei-Phasen-Anordnung
    100
    Zweite Stromschienen-Drei-Phasen-Anordnung

Claims (4)

  1. Elektrisches Mehr-Phasen-Schaltverbindermodul, welches folgendes aufweist: eine Vielzahl von ersten elektrisch isolierten elektrischen Ausgangsverbindern, mindestens entsprechend der Anzahl der Phasen in einer Schaltung, an der das Verbindermodul anzulegen ist, wobei jeder erste Ausgangsverbinder konstruiert ist zum Zusammenpassen mit einem entsprechenden Lastverbinder (16) angebracht an der entsprechenden Phase einer Lastschaltung in einer Art und Weise, die elektrisch leitende Teile des Last- und Ausgangsverbinders isoliert und im wesentlichen diejenigen Teile vom Kontakt mit Niederspannungsteilen der umgebenden Umgebung isoliert, während eine gute elektrische Verbindung oder Leitung zwischen dem Ausgangsverbinder und der Lastschaltung aufrecht erhalten bleibt; eine Vielzahl von Stromsensoren, die jeweils gestaltet sind zur Überwachung des durch entsprechende erste Ausgangsverbinder fließenden Stromes und zum Liefern einer dafür eine Anzeige bildenden Ausgangsgröße; eine Vielzahl von Ausgangsleitern, die jeweils verbunden sind an einem Ende mit den ersten Ausgangsverbindern und am anderen Ende mit entsprechenden zweiten Ausgangsverbindern, die jeweils einen komplementären Endanschluss aufweisen, und zwar konstruiert zum Zusammenpassen mit einem entsprechenden Anschluss an einer Leistungsquellenvorrichtung in einer Art und Weise, dass die elektrisch leitenden Teile der zusammenpassenden Verbinder elektrisch isoliert sind gegenüber externem Stromfluss, während eine gute elektrische Leitung zwischen den zusammenpassenden Verbindern beibehalten wird, und im wesentlichen die leitenden Teile vom Kontakt mit Niederspannungsteilen der Umgebung isoliert sind; und ein Isoliergehäuse (82), die ersten und zweiten Ausgangsverbinder, die Ausgangsleiter und Stromwandler (80) im wesentlichen umschließen und entsprechend isolieren, und zwar in einer Art und Weise, die jede Phase voneinander isoliert, im wesentlichen alle stromführenden Teile von Kontakt mit Niederspannungsteilen der Umgebung isoliert und die ersten und zweiten Ausgangsverbinder, Ausgangsleitungen und Stromwanlder (80) zusammen als eine integrale Einheit vereinigt.
  2. Mehrphasenverbinder nach Anspruch 1, mit einer Vielzahl von isolierten Spannungsleitern, die jeweils verbunden sind zwischen unterschiedlichen Phasen der Ausgangsleiter oder zwischen einer ausgewählten Phase der Ausgangsleiter und einem neutralen Leiter, und zwar innerhalb des isolierten Gehäuses (82) an einem Ende und ferner verbunden mit einem Spannungsleiterverbinder am anderen Ende des Spannungsleiters, wobei der Spannungsverbinder derart konstruiert ist, dass er mit einem kompatiblen Verbinder (78) an einem Spannungswandler (18) zusammenpasst.
  3. Mehrphasenverbinder nach Anspruch 1, wobei das isolierte Gehäuse (82) im wesentlichen starr ist.
  4. Mehrphasenverbinder nach Anspruch 1, wobei das isolierte Gehäuse (82) aus Epoxidharz besteht.
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Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10104890A1 (de) * 2001-02-01 2002-08-08 Siemens Ag Schiffs-Mittelspannungsschaltanlage
US6753493B2 (en) * 2001-06-01 2004-06-22 Hubbell Incorporated Electrical circuit interrupting device
DE10219299B3 (de) * 2002-04-25 2004-02-12 Siemens Ag Einpolig gekapselte und gasisolierte Schaltanlage
MXPA02004309A (es) * 2002-04-30 2003-11-06 Jose Manuel Flores Jauregui Sistema de proteccion y control monofasico de alta tension con aislamiento seco.
US7239490B2 (en) * 2003-09-22 2007-07-03 Eaton Corporation Medium voltage vacuum circuit interrupter
DE10351948A1 (de) * 2003-11-07 2005-06-09 Abb Patent Gmbh Mittelspannungsschaltanlage
DE10360633A1 (de) * 2003-12-19 2005-07-28 Abb Technology Ag Mittelspannungsschaltanlage
TWI251847B (en) * 2003-12-26 2006-03-21 Hitachi Ltd Vacuum switchgear system and kit for system
US6930271B1 (en) 2004-08-13 2005-08-16 Eaton Corporation Circuit interrupter including linear actuator and manual pivot member
DE102004061358B4 (de) * 2004-12-21 2012-07-05 Abb Technology Ag Hochspannungsschaltanlage
JP2006310133A (ja) * 2005-04-28 2006-11-09 Mitsubishi Electric Corp 真空遮断器およびその接点のスロークローズ方法並びにそれを用いた接点の摩耗量測定方法および接点間のギャップ長さ設定方法
US7545245B2 (en) * 2006-05-01 2009-06-09 Eaton Corporation Manual opening device and electrical switching apparatus employing the same
US7492062B1 (en) * 2006-05-10 2009-02-17 Vacuum Electric Switch Co. Modular switchgear control
US7501598B2 (en) * 2006-05-31 2009-03-10 Thomas & Betts International, Inc. Connector system for an insulated switch with provision for grounding and visible break
ES2355747T3 (es) 2006-07-13 2011-03-30 Ormazabal Y Cia., S.L.U. Dispositivo eléctrico encapsulado modular para redes de distribución eléctrica.
EP2034501A1 (de) * 2007-09-07 2009-03-11 Eaton Electric B.V. Schnell austauschbare Schaltvorrichtung in einem festen Schaltgetriebesystem mit mittlerer Spannung
KR101599483B1 (ko) * 2007-12-12 2016-03-03 램 리써치 코포레이션 진공 시일링 무선 주파수 (rf) 및 저주파수 전도 액츄에이터
EP2279539A1 (de) * 2008-05-15 2011-02-02 Johnson Controls Saft Advanced Power Solutions LLC Batteriesystem
EP2249368B1 (de) * 2009-05-08 2018-06-13 Rockwell Automation Technologies, Inc. Leistungsschaltersystem
US20120261384A1 (en) * 2011-04-14 2012-10-18 Labianco Mike Interrupter with voltage sensing on both load and source sides
EP2551879B1 (de) * 2011-07-27 2014-07-09 ABB Technology AG Stößelanordnung für Schutzschalter
US9761394B2 (en) 2013-02-08 2017-09-12 Hubbell Incorporated Current interrupter for high voltage switches
DE102013204942A1 (de) * 2013-03-20 2014-09-25 Siemens Aktiengesellschaft Kabeleinführungsmodul
US20150332883A1 (en) * 2014-05-14 2015-11-19 Eaton Corporation Electrical switching apparatus and linear actuator assembly therefor
EP3218731B1 (de) 2014-11-12 2019-06-12 ABB Schweiz AG Gelenkunterstützungsstruktur und schutzschalter
US9634469B2 (en) * 2015-02-12 2017-04-25 Eaton Corporation Complex electrically operated ground and test device using vacuum circuit interrupters and methods of operating the same
WO2017122442A1 (ja) * 2016-01-14 2017-07-20 三菱電機株式会社 電力機器
CN107976684B (zh) * 2016-10-25 2023-08-04 日立能源瑞士股份公司 用于监测电路断路器的系统和方法
US11289884B2 (en) 2017-06-16 2022-03-29 Eaton Intelligent Power Limited Isolating bus enclosure arrangements for switchgear
WO2018232236A1 (en) 2017-06-16 2018-12-20 Eaton Intelligent Power Limited Isolating gas-insulated bus arrangements for switchgear
EP3451355A1 (de) 2017-08-29 2019-03-06 ABB Schweiz AG Motorbetriebener vakuumtrennschalter
DE102017217053A1 (de) * 2017-09-26 2019-03-28 Siemens Aktiengesellschaft Modulsatz für den Bau von Leistungsschaltern
JP6933598B2 (ja) * 2018-03-19 2021-09-08 株式会社日立産機システム 固体絶縁形の真空開閉器
DE102018213934A1 (de) * 2018-08-17 2020-02-20 Siemens Aktiengesellschaft Mehrphasige Schaltanlage
WO2021202717A1 (en) 2020-03-31 2021-10-07 Hubbell Incorporated System and method for operating an electrical switch
CN112349538A (zh) * 2020-10-30 2021-02-09 游一民 真空断路器的操动机构
US12087523B2 (en) 2020-12-07 2024-09-10 G & W Electric Company Solid dielectric insulated switchgear
ES1276579Y (es) 2021-03-23 2021-11-15 Ormazabal Y Cia S L U Aparamenta eléctrica aislada en gas para redes de distribución eléctrica de media y alta tensión
ES1295907Y (es) 2022-06-15 2023-03-14 Ormazabal Y Cia S L U Dispositivo de interconexión eléctrica

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3563102A (en) * 1969-08-01 1971-02-16 S & C Electric Co Spiral spring operating mechanism for high voltage switch
NL140670B (nl) * 1969-11-05 1973-12-17 Coq Nv Geheel gesloten schakelinrichting voor hoge spanning met pen-busverbinding tussen kabelaansluiting en scheidingsschakelaar.
ZA74382B (en) * 1973-01-30 1974-11-27 Hazemeijer Bv A vacuum circuit interrupter
NL159830B (nl) * 1974-03-18 1979-03-15 Coq Bv Gesloten elektrische schakelinrichting voor hoge spanningen met in een gesloten keten in serie geschakelde schakelvel- den.
NL160973C (nl) * 1976-07-23 1979-12-17 Coq Bv Meerfasen scheidingsschakelaar.
FR2545263B1 (fr) * 1983-04-29 1986-06-13 Alsthom Atlantique Sectionneur telescopique
GB8334481D0 (en) * 1983-12-24 1984-02-01 Y S Securities Ltd Electrical isolators
US5003424A (en) * 1988-11-21 1991-03-26 Datatape Incorporated Apparatus for changing the helix angle of magnetic tape relative to a rotary head scanner
US5808258A (en) * 1995-12-26 1998-09-15 Amerace Corporation Encapsulated high voltage vacuum switches
KR19980059805A (ko) * 1996-12-31 1998-10-07 이종수 가스절연 개폐기의 접지장치
US5912604A (en) * 1997-02-04 1999-06-15 Abb Power T&D Company, Inc. Molded pole automatic circuit recloser with bistable electromagnetic actuator

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