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Die Erfindung bezieht sich auf eine gekapselte Hochspannungs-Schaftanlage
in einem geerdeten und mit einem Isoliergas hoher dielektrischer Festigkeit
gefüllten Metallgehäuse, das pro Schaltfeld in mehrere gasdichte Abteile zur
Aufnahme der zwischen einer Sammelschieneneinspeisung und einen
Abgang in den Stromkreis integrierten Schaltgeräte unterteilt ist, wobei
jedes Schalt- und/oder Trennorgan von zwei Erdungsschaltern umgeben ist
(siehe FR-A-1533481 und EP-A-0235006).
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In einer Hochspannungs-Schaltanlage sind die Erdungsschalter über den
elektrischen Stromkreis jedes Schaltfeldes verteilt. In bestimmten Fällen sind
freischaltbare Erdungsschalter notwendig, um elektrische Prüfungen an
verschiedenen Stellen des Schaltfeldes durchführen zu können. Bei diesen
elektrischen Prüfungen wird über jeden zuvor freigeschalteten Trennschalter ein
Prüfsfrom in den Stromkreis injiziert, um die Ansprechzeit des
Leistungsschalters zu messen und sowohl die Kennwerte der Meßwandler als auch die
Einzel-Spannungsabfälle im Stromkreis des Schaltfeldes zu überprufen. Eine
Freischaltbarkeit sämtlicher Erdungsschalter kompliziert die Herstellung
eines Schaltfeldes und erhöht die Kosten beträchtlich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vereinfachte gekapselte
Hochspannungsanlage zu schaffen, bei der dennoch Möglichkeiten zu
Prüfungen am elektrischen Stromkreis gegeben sind.
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Die erfindungsgemäße Hochspannungsanlage ist dadurch gekennzeichnet,
daß jedes Schalt- oder Trennorgan von zwei Erdungsschaltem umgeben ist,
von denen einer freischaltbar ist, während der andere nicht freischaltbar ist.
Es ist so möglich, auf die Trennung bestimmter Erdungsschalter zu
verzichten, ohne dabei die Möglichkeiten elektrischer Prüfungen am Schaltfeld
einzuschränken.
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Um einen freischaltbaren Erdungsschalter freizuschalten, muß lediglich eine
elektrische Erdungsverbindung unterbrochen werden. Die Injektion des
Prüfstroms kann dann über die isolierte Anschlußklemme jeder Phase des
Erdungsschalters erfolgen.
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In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt das Schaltfeld ein
Leistungsschalterabteil mit einem Leistungsschalter und einem nicht
freischaltbaren Erdungsschalter mit beweglichen Kontaktstiften, die mit einem
feststehenden Kontaktsystem zusammenwirken, das auf einem zwischen dem
Leistungsschalter und der Einspeisung angeordneten Verbindungsstück
befestigt ist.
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Das Leistungsschalterabteil ist zwischen einem Meßabteil, das mit einem
Stromwandler bestückt ist, und zwei übereinander liegenden
Sammelschienenabteilen angeordnet, die jeweils mit einem Netzumschalter zur
wahlweisen Versorgung des Leistungsschalters über eine erste Einspeisung oder eine
zweite Einspeisung ausgerüstet sind. Im Meßabteil ist ein freischaltbarer
Erdungsschalter installiert.
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Jeder Einspeisung ist ebenfalls ein freischaltbarer Erdungsschalter
zugeordnet.
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Weitere Vorteile gehen aus der nachstehenden Beschreibung zweier
Ausführungsbeispiele der Erfindung hervor, die in den beigefügten Zeichnungen
wie folgt dargestellt sind:
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- Figur 1 ist eine schematische Vorderansicht der erfindungsgemäßen
gekapselten Schaltanlage mit den Schält- und Trennorganen in Ausschaltstellung;
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- Figur 2 zeigt in einer Draufsicht von Figur 1 zwei benachbarte Schaltfelder
der Anlage;
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- Figur 3 zeigt den einpolig ausgeführten Stromlaufplan des Schaltfelds aus
Figur 1;
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- Figur 4 zeigt den einpolig ausgeführten Stromlaufplan einer
Ausführungsvariante.
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Die Figuren 1 bis 3 zeigen eine gekapselte
Hochspannungs-Verteilerschaltanlage mit geerdetem Metallgehäuse 10, das mit einem Isoliergas hoher
dielektrischer Festigkeit, insbesondere unter Druck stehendem
Schwefelhexafluorid gefüllt ist . Die Schaltanlage umfaßt mehrere Schaltfelder 12,
12a (in Figur 2 sind zwei dargestellt), die in gleichmäßigen Abständen
entlang einer ersten und zweiten Sammelschieneneinspeisung 14, 16
angeordnet sind, wobei jedes Schaltfeld 12, 12a die einem Abgang 18
zugeordneten spezifischen Schalt-, Trenn- und Verbindungsorgane umfaßt.
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Jede Einspeisung 14, 16 verläuft in einem zylindrischen Kanal 19, der Teil
des Metallgehäuses 10 ist und umfaßt drei Sammelschienen 20, 22, 24; 26,
28, 30 für die Dreiphasen-Einspeisung. Die beiden Einspeisungen sind
übereinander angebracht und die Schaltfelder 12, 12a befinden sich auf der
selben Seite des Sammelschienenkanals 19.
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Das Metallgehäuse 10 jedes Schältfeldes 12, 12a ist in verschiedene Abteile
in Form von einzelnen Teilabschnitten oder Behältern unterteilt, die gasdicht
über Verbindungsflansche oder -ansätze miteinander verbunden sind, wobei
Stützisolatoren 32 die Schottung zwischen den angrenzenden Abteilen
bilden. Durch die Stützisolatoren 32 verlaufen die Stromschienen und Leiter
zum elektrischen Anschluß der in den Abteilen installierten Schaltgeräte.
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Jedes Schältfeld 12, 12a verfügt über einen Dreiphasen-Leistungsschalter 34
in einem Leistungsschalterabteil 36 mit drei Flanschen, die zur Verbindung
mit einem Meßabteil 38 zur linken und zwei Sammelschienenabteilen 40, 42
zur rechten Seite dienen. Das Meßabteil 38 umfaßt einen
Dreiphasen-Stromwandler
44 und einen Dreiphasen-Erdungsschalter 46.
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Das obere Sammelschienenabteil 40 mit der ersten Einspeisung 14 umfaßt
außer den drei Sammelschienen 20, 22, 24 einen ersten dreiphasigen
Netzumschalter 45, der in Einschältstellung die Stromversorgung des
Leistungsschalters 34 über die entsprechenden Schienen 20, 22, 24 und in
Ausschaltstellung die elektrische Isolation gewährleistet. Der Netzumschalter 45 wird
durch einen am äußeren Flansch des Sammelschienenabteils 40 montierten
Antriebsmechanismus 48 über eine geradlinige Bewegung angesteuert,
während am gegenüberliegenden Verbindungsflansch zum
Leistungsschalterabteil 36 die feststehenden Kontakte des Netzumschalters 45 angebracht
sind, dessen (nicht abgebildete) von den Isolierstoffstangen 49 angetriebene
bewegliche Kontaktstifte rechtwinklig zu den Einspeiseschienen 20, 22, 24
verlaufen.
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Der Aufbau des unteren Sammelschienenabteils 42 ist mit dem des oberen
Abteils 40 identisch und umfaßt einen durch einen Antriebsmechanismus 50
(Figur 1) angesteuerten und mit einer zweiten Einspeisung 16 verbundenen
zweiten dreiphasigen Netzumschalter 47 (siehe Figur 3).
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Das Meßabteil 38 befindet sich zwischen dem Leistungsschalterabteil 36
und dem Trennabteil 52, das mit einem durch einen Antriebsmechanismus
56 angesteuerten Dreiphasen-Leitungs-Trennschalter 54 bestückt ist. Die
Abgangskabel 18 sind mit einem Anschlußabteil 58 verbunden, das einen
Dreiphasen-Kabelraum 60 und einen durch einen Antriebsmechanismus 64
angesteuerten Dreiphasen-Erdungsschalter 62 umfaßt. Das Anschlußabteil
58 befindet sich unterhalb des Trennabteils 52 und ruht über ein
feststehendes Gestell 66 auf dem Sockel 64.
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Auf dem Mittelbereich des Sockels 64 ruht ebenfalls der Antriebskasten 67
des Leistungsschalters 34. Die Pole dieses Leistungsschalters verlaufen
senkrecht im Inneren des Leistungsschalterabteils 36, in dem sich außerdem
noch ein Dreiphasen-Erdungsschalter 68 befindet. Das gemeinsame
Verbindungsstück 70 zwischen dem Dreiphasen-Leistungsschalter und den beiden
den Einspeisungen 14, 16 zugeordneten Netzumschaltern 45, 47 erstreckt
sich im Leistungsschalterabteil 36 parallel zu den Polen des
Leistungsschalters 34. Der untere Teil des Verbindungsstücks 70 tragt drei
feststehende Kontakte 72, die mit den entsprechenden beweglichen Kontaktstiften
des Dreiphasen-Erdungsschalters 68 zusammenwirken.
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Jeder Sammelschieneneinspeisung 14, 16 ist außerdem ein Dreiphasen-
Erdungsschalter 74, 76 (siehe Figuren 2 und 3) zur Erdung der
entsprechenden Schienen 20, 22, 24; 26, 28, 30 zugeordnet.
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Durch Schließen eines der Netzumschalter 45, 47 kann jedes Schaltfeld 12,
12a wahlweise über die erste oder die zweite Einspeisung 14, 16 versorgt
werden, wobei der Leistungsschalter 34 den Schutz des Abgangs 18
gewährleistet. Bei Ausfall einer Einspeisung 14, 16 oder ihrer
Spannungsfreischaltung zur Instandsetzung können die Schaltfelder 12, 12a zur
Aufrechterhaltung der Betriebskontinuität über die jeweils andere Einspeisung
versorgt werden.
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Es sei darauf hingewiesen, daß in jedem Schaltfeld 12, 12a die
Erdungsschalter 74, 76, 68, 46, 62 derart im Stromkreis verteilt sind, daß jedes
Schalt- oder Trennelement 45, 47, 34, 54 von zwei Erdungsschaltern
umgeben ist.
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Der Erdungsschalter 68 im Inneren des Leistungsschalterabteils 36 ist nicht
freischaltbar, da eine ständige elektrische Verbindung seiner beweglichen
Kontaktstifte mit der an Erde liegenden Masse des Gehäuses 10 besteht. Der
Erdungsschalter 46 des Meßabteils 38 und die Erdungsschälter 74, 76 der
Einspeisungen 14, 16 sind dagegen freischaltbar, das heißt, daß sie für jede
Phase eine isolierte Prüfklemme besitzen, deren elektrische Verbindung mit
der Erde unterbrochen werden kann. Die Freischaltbarkeit der
Erdungsschalter 74, 76, 46 ist in Figur 3 schematisch durch gestrichelte Linien dargestellt.
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Durch die nicht freischaltbare Ausführung des Erdungsschalters 68 können
die Herstellungskosten des Leistungsschalterabteils 36 gesenkt werden.
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Diese Freischaltbarkeit bestimmter Erdungsschalter gestattet die
Durchführung verschiedener Prüfungen in jedem Schaltfeld 12, 12a. Nach dem
Öffnen der beiden Netzumschalter 45, 47 zur Trennung der Schaltfelder 12,
12a von den zugehörigen Einspeisungen 14, 16 kann die Ansprechzeit des
Leistungsschalters 34 leicht durch Injektion eines Prüfsignals in die
isolierten Prüfklemmen des geschlossenen Erdungsschalters 46 gemessen werden.
Der Leistungsschalter 34 und der Erdungsschalter 68 werden zuvor
geschlossen, der Leitungs-Trennschalter 54 geöffnet. Der Prufstrom fließt
von den Prüfklemmen über den Leistnngsschalter 34 und den
Erdungsschalter 68 zur Erde. Über den gleichen Stromkreis können auch die
Kennwerte des Stromwandlers 44, insbesondere das Übersetzungsverhältnis,
überprüfen werden, indem ein Niederspannungs-Prüfstrom in den
Erdungsschalter 46 injiziert wird, dessen Höhe etwa dem Nennstrom des
Schaltfeldes 12, 12a entspricht. Der Strom durchtließt die Primärwicklung des
Stromwandlers 44, und zur Ermittlung des Übersetzungsverhältnisses
müssen lediglich die Sekundärspannungen gemessen werden.
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Durch Messung der Spannungsabfälle des Hauptstromkreises jedes
Schaltfeldes 12, 12a kann ebenfalls der ordnungsgemäße Zustand der elektrischen
Verbindungen und der Widerstand der einzelnen Teilabschnitte überprüft
werden. Diese Überprüfng erfolgt durch Injektion eines Gleichstroms von
etwa 100 A in die isolierten Klemmen der Erdungsschalter 46, 74, 76. Zur
Messung des Spannungsabfalls im Stromkreis des Leitungs-Trennschalters
54 müssen lediglich der Leistungsschalter 34 geöffnet, der
Leitungs-Trennschalter 54 und der Erdungsschalter 62 der Abteile 52, 58 geschlossen
werden sowie der Prüfstrom über den freischaltbaren Erdungsschalter 46
injiziert werden. Zur Messung des Spannungsabfalls im Stromkreis des
Leistungsschalters 34 müssen der Leitungs-Trennschalter 54 und die
Netzumschalter 45, 47 geöffnet und der Leistungsschalter 34 sowie der
Erdungsschalter 68 im Abteil 36 geschlossen werden, und der Prüfstrom
muß über den freischaltbaren Erdungsschalter 46 injiziert werden. Die
Messung des Spannungsabfalls im Stromkreis des ersten Netzumschalters
45 und des Verbindungsstücks 70 zum Leistungsschalter 34 erfolgt nach
Spannungsfreischaltung der Einspeisung 14 mit anschließendem Öffnen des
Leistungsschalters 34 und des zweiten Netzumschalters 47 sowie Schließen
des Erdungsschalters 68 und Injektion des Prüfstroms über den
freischaltbaren Erdungsschalter 74 der ersten Einspeisung 14. Die Messung des
Spannungsabfalls im Stromkreis des zweiten Netzumschalters 47 erfolgt
entsprechend nach Spannungsfreischaltung der Einspeisung 16 mit
anschließendem Öffnen des Leistungsschalters 34 und des ersten Netzumschalters
45 sowie Schließen des Erdungsschalters 68 und Injektion des Prüfstroms
über den freischaltbaren Erdungsschalter 76.
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Die Beschreibung der Erfindung bezieht sich auf eine Anwendung in einer
Dreiphasen-Hochspannungs-Schaltanlage, deren drei Phasen in einem
einzigen Gehäuse zusammengefaßt sind, sie ist jedoch selbstverständlich auch
auf Schaltanlagen anwendbar, deren drei Phasen getrennt in drei einzelnen,
geerdeten Gehäusen installiert sind. Ein modifizierter Aufbau der
Schältanlage ist ebenfalls möglich, insbesondere eine größere Anzahl von
Schältfeldern oder eine veränderte Anordnung des Leistungsschalterabteils 36
gegenüber den Sammelschienenabteilen 40, 42 und dem Anschlußabteil 58.
Der Stromlaufplan in Figur 4 zeigt eine Weiterbildung der Erfindung auf
jegliche geerdete, dreiphasige oder einphasige Hochspannungs-Schaltanlage,
in der ein Schalt- oder Trennorgan 100, insbesondere ein Leistungsschalter,
Lasttrennschalter, Leitungs-Trennschalter oder Netzumschalter von zwei
Erdungsschaltern 102, 104 umgeben ist, von denen einer (102) freischaltbar
und der andere (104) nicht freischaltbar ist.
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In Figur 3 ist der Erdungsschalter 62 als nicht freischaltbar dargestellt, er
könnte jedoch, je nach Aufbau des Schaltfeldes, auch freischaltbar
ausgeführt sein.