DE69216563T2

DE69216563T2 - Mittelspannungs-Lasttrennschalter und Verwendung in einer Mittelspannungszelle und Mittelspannungspost

Info

Publication number: DE69216563T2
Application number: DE69216563T
Authority: DE
Inventors: Paul Rozier
Original assignee: GEC Alsthom SA
Current assignee: Grid Solutions SAS
Priority date: 1991-11-20
Filing date: 1992-06-26
Publication date: 1997-04-24
Anticipated expiration: 2012-06-27
Also published as: CN1032097C; ES2095426T3; CN1073799A; TR26294A; EP0543683B1; JPH05509197A; CA2083297C; FR2683939B1; DK0543683T3; DE69216563D1; WO1993010549A1; ATE147540T1; MX9206643A; ZA928950B; BR9204466A; TW289834B; JP2504696B2; FR2683939A1; US5321221A; EP0543683A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen selbsttrennenden Leistungsschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, der im Bereich von Mittelspannungen bis zu 36 kV mit möglicher Erweiterung bis auf 72 kV und in geschlossenen oder Freilandzellen und Mittelspannungsstationen verwendbar ist.
Ein selbsttrennender Leistungsschalter ist ein elektrisches Gerät, das das Schaltvermögen eines Leistungsschalters hat und in ausgeschalteter Stellung zwischen seinen Klemmen ein dielektrisches Verhalten zwischen Eingang und Ausgang besitzt, das mindestens dem für die Trennschalter geforderten Verhalten gleicht. Ein solches Gerät kann daher drei Gerätefunktionen ersetzen, was besondere Vorteile für den Betreiber hinsichtlich der Investitionen (geringere Kosten, weniger Platzbedarf am Boden) sowie hinsichtlich der Wartung während des Betriebs erbringt.
Aus dem französischen Patent 1 533 276, auf das sich der Oberbegriff des Anspruchs 1 bezieht, ist eine abgeschirmte Zelle bekannt, die für jede Phase ein drehbares Schaltorgan enthält, wobei die Drehung des Organs um eine in einer vertikalen Symmetrieebene der Zelle liegende Achse automatisch die Abtrennung der Zelle bewirkt.
Ein solches Gerät konnte bisher nicht industriell aufgrund des erheblichen Raumbedarfs und Gewichts der in Betracht gezogenen mit einem feuerfesten Fluid gefüllten dichten Schaltgeräte hergestellt werden, insbesondere die Leistungsschalter mit Schwefelhexafluorid SF&sub6;. Ein anderer Nachteil beruht auf den langen Schaltwegen der Leistungsschalter mit SF&sub6;, die zu einer übergroßen Länge derartiger Geräte führt.
Ein erstes Ziel der Erfindung ist es, einen selbsttrennenden mehrpoligen Leistungsschalter geringen Gewichts und Raumbedarfs in allen Dimensionen anzugeben, der somit einfach in einer Zelle untergebracht werden kann und ohne allzu große Betätigungsenergie betätigt werden kann.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, einen selbsttrennenden Leistungsschalter anzugeben, der preiswert ist.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, einen selbsttrennenden Leistungsschalter anzugeben, in dem die Elemente bezüglich der verschiedenen Pole, im allgemeinen drei Pole für einen dreiphasigen Schalter, in einer gemeinsamen aus einer Kassette einer Zelle herausziehbaren Schublade mit einfachem stirnseitigem Zugang zu den Ausgangskabeln und dem Stromschienensatz der durch die Aufreihung mehrerer Zellen gebildeten Station untergebracht werden können.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, einen selbsttrennenden Leistungsschalter anzugeben, der einfach überwacht werden kann und einen Austausch der Elemente eines Pols oder einen einfachen Ersatz eines ganzen Pols erlaubt.
Ein anders Ziel der Erfindung ist es, eine Mittelspannungszelle mit einem erfindungsgemäßen selbsttrennenden Leistungsschalter anzugeben, wobei die Mittelspannungszelle die Stromunterbrechung, die Abtrennung vor und hinter dem Leistungsschalter und die Erfassung des Stroms erlaubt, um einen Schutz gegen Kurzschlüsse zu bewirken, wobei die Zelle alle für die Montage der Stromschienensätze, für die Verankerung der Kabel, für die sichtbare Erdung mit sichtbarer Anzeige des Vorliegens einer Spannung, für die Abtrennung zwischen den Kabelabteilen und den Abteilen für die Stromschienensätze, für die Betätigung der Leistungsschalter- und Trennschalterfunktionen und für das Herausziehen des selbsttrennenden Leistungsschalters bei einer außerplanmäßigen Untersuchung erforderlichen Elemente enthält.
Ein Ziel der Erfindung ist es, eine Zelle der oben angegebenen Art anzugeben, deren Platzbedarf am Boden deutlich geringer als der der bekannten entsprechenden Zellen ist.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, eine Zelle der oben erwähnten Art anzugeben, in der die Gefahr eines Fehlers zwischen Phasen sehr verringert ist.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, eine Mittelspannungsstation anzugeben, die wirtschaftlich hergestellt werden kann, in der die Gefahr des Auftretens eines Fehlers zwischen Phasen außerordentlich verringert ist und in der die Gefahr der Ausbreitung und Entwicklung eines Erdfehlers sehr gering ist.
Gegenstand der Erfindung ist ein selbsttrennender Leistungsschalter, der für jeden Pol eine isolierende Traverse enthält, die eine Vakuumkammer mit einem ortsfesten Kontakt und einem beweglichen Kontakt umschließt und an einem ersten Ende einen ersten an eine erste Klemme der Kammer angeschlossenen Kontakt, der mit einem ankommmenden Leiter zusammenwirken soll, sowie an einem zweiten Ende einen zweiten an eine zweite Klemme der Kammer angeschlossenen Kontakt aufweist, der mit einem Abgangsleiter zusammenwirken soll, dadurch gekennzeichnet, daß die Traversen an einem Metallprofil befestigt sind, entlang von dem eine gemeinsame Betätigungswelle für die Kammern verläuft, welche vom Metallprofil einen Abstand hat und von einer Betätigungssteuerung der beweglichen Kontakte der Kammern betätigt wird, wobei diese Betätigungssteuerung in einem mit dem Metallprofil fest verbundenen Kasten betätigt wird und das Metallprofil um seine eigene Achse drehbeweglich ist, um die Abtrennung zu bewirken.
In einer besonderen Ausführungsform enthält jeder Pol eine isolierende Traverse mit einem ersten Teil, der die Vakuumkammer aufweist, welche eine durch einen ersten Metallflansch und einen zweiten Metallflansch verschlossene Isolierumhüllung aufweist, wobei der erste Metallflansch außerhalb der Umhüllung eine erste Kontaktklemme und innerhalb der Umhüllung den ortsfesten Kontakt trägt, während der zweite Flansch dicht von einem beweglichen Metallstift durchdrungen wird, der den beweglichen Kontakt trägt, wobei die isolierende Traverse einen zweiten zylindrischen Teil aufweist, in dem koaxial ein mechanisch an die Vakuumkammer und elektrisch an den beweglichen Metallstift angeschlossenes Metallrohr angeordnet ist, das einen an den beweglichen Metallstift angeschlossenen Steuerstift enthält, wobei die isolierenden Traversen jedes Pols an dem im wesentlichen am übergang zwischen dem ersten und dem zweiten Teil jeder Traverse liegenden Metallprofil befestigt sind, wobei der Steuerstift jedes Pols mechanisch mit der Steuerwelle über einen Hebel, der an einem mit dem Metallrohr fest verbundenen Endstück angelenkt ist, und über einen isolierenden Arm verbunden ist, der mit einem ersten Ende an dem Hebel und mit einem zweiten Ende an einer Pleuelstange angelenkt ist, die mit der Welle verbunden ist, und wobei das Endstück mechanisch und elektrisch mit dem Metallrohr verbunden ist und eine zweite Kontaktklemme bildet.
Die Erfindung hat auch eine Mittelspannungszelle zum Gegenstand, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie mindestens einen selbsttrennenden Leistungsschalter des oben angegebenen Typs enthält.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels und der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Figur 1 zeigt schematisch in Perspektive einen erfindungsgemäßen selbsttrennenden Leistungsschalter gemäß der Erfindung.
Figur 2 zeigt im Axialschnitt einen Pol des selbsttrennenden Leistungsschalters gemäß der Erfindung.
Figur 3 zeigt teilweise und im Axialschnitt einen Pol gemäß einer Variante.
Figur 4 zeigt vergrößert die Maßnahmen für die mechanische und elektrische Verbindung des Metallrohrs und der Vakuumkammer.
Figur 5 zeigt einen Schnitt entlang der Linie AA in Figur 2.
Figur 5A zeigt im Schnitt eine Vorrichtung, um das Spiel für die Steuerung der Kontakte der Kammer zu kompensieren.
Figur 5B zeigt einen Pol gemäß einer erfindungsgemäßen Variante.
Figur 5C zeigt die Ausführung eines vormontierten Teils für die Montage eines Pols des selbsttrennenden Leistungsschalters.
Figur 5D zeigt im Axialschnitt einen Pol gemäß einer anderen Ausführungsvariante des selbsttrennenden Leistungsschalters.
Figur 5E zeigt in Perspektive eine Variante der Betätigungsmittel für die Vakuumkammern der Pole.
Figur 6 zeigt einen erfindungsgemäßen selbsttrennenden Leistungsschalter mit seiner Schublade in einem Kasten, der an einem Tragwerk befestigt ist, wobei der Leistungsschalter geschlossen dargestellt ist.
Figur 7 ähnelt der vorhergehenden Figur, wobei jedoch der Leistungsschalter geöffnet gezeigt ist.
Figur 8 zeigt schematisch in Perspektive eine Zelle mit offener Schublade.
Figur 9 zeigt die gleiche Zelle mit geschlossener Schublade.
Figur 10 zeigt den Betätigungsmechanismus für den erfindungsgemäßen selbsttrennenden Leistungsschalter.
Figur 10A zeigt von der Seite die gleitende Schutzklappe und ihren Betätigungsmechanismus.
Figur 10B zeigt denselben Mechanismus von oben.
Figur 10C zeigt in Perspektive Schutzklappen gemäß einer Ausführungsvariante.
Figur 10D zeigt die Klappen aus Figur 10 von der Seite.
Figur 11 erläutert schematisch den Betätigungsmechanismus des Leistungsschalterteils im erfindungsgemäßen selbsttrennenden Leistungsschalter.
Figur 12 zeigt von vorne eine Zelle mit zwei Stromschienensätzen und einem Abgang, der zwei erfindungsgemäße selbsttrennende Leistungsschalter verwendet.
Figur 13 zeigt die parallele Anordnung von zwei erfindungsgemäßen Polen, um die Stromstärke zu verdoppeln.
Figur 14 zeigt eine Motorschutzzelle, die mit einem erfindungsgemäßen selbsttrennenden Leistungsschalter versehen ist und an eine Zelle vom Typ der Figur 7 gekoppelt ist.
Figur 15 zeigt eine bekannte Zelle zum Schutz von Kabeln.
Figur 16 zeigt eine Zelle zum Schutz von Kabeln, die mit Hilfe des erfindungsgemäßen selbsttrennenden Leistungsschalters realisiert ist.
Figur 17 zeigt schematisch eine allgemeine Schutzzelle einer Mittelspannungs/Niederspannungs-Umspannstation gemäß dem Stand der Technik.
Figur 18 zeigt eine allgemeine Schutzzelle einer Mittelspannungs/Niederspannungs-Umspannstation unter Verwendung eines erfindungsgemäßen selbsttrennenden Leistungsschalters.
Figur 19 zeigt dieselbe Zelle von der Seite.
Figur 20 zeigt von vorne eine Zelle, die speziell für den Schutz der Stromschienensätze gegen die Ausbreitung von Lichtbögen konzipiert wurde und einen erfindungsgemäßen selbsttrennenden Leistungsschalter enthält.
Figur 21 zeigt im Axialschnitt einen Teil einer Traverse eines Pols in einem selbsttrennenden Leistungsschalter gemäß einer Ausführungsvariante mit zwei Vakuumkammern je Pol.
Figur 22 zeigt schematisch eine Station mit einem bekannten Leistungsschalter vom Shunt-Typ.
Figur 23 zeigt eine Station mit den gleichen Funktionen wie die gemäß Figur 22, aber mit einem erfindungsgemäßen selbsttrennenden Leistungsschalter.
Figur 24 zeigt eine Mittelspannungszelle, die integral die Aufgabe einer Erdung übernimmt und erfindungsgemäße selbsttrennende Leistungsschalter verwendet.
Figur 25 zeigt einen für die Gesamterdung verwendeten Bügel.
Figur 26 zeigt eine Zelle mit zwei Kassetten, die je einen erfindungsgemäßen selbsttrennenden Leistungsschalter enthalten.
Figur 27 zeigt von der Seite eine Gruppe von zwei Zellen, die je einen erfindungsgemäßen selbsttrennenden Leistungsschalter enthalten.
Figur 28 zeigt dieselbe Gruppe von oben.
Figur 29 zeigt im Schnitt von vorne eine Mittelspannungsstation mit erfindungsgemäßen selbsttrennenden Leistungsschaltern.
Figur 30 zeigt die gleiche Station im Schnitt von der Seite.
In Figur 1 ist schematisch in Perspektive ein dreiphasiger selbsttrennender Leistungsschalter gemäß der Erfindung dargestellt.
Die Pole des Leistungsschalters tragen die Bezugszeichen 1, 2 und 3. Sie sind an einem gemeinsamen Metallprofil 4, vorzugsweise einem Winkelprofil, befestigt, und eine Welle 38 zur Steuerung der Pole verläuft entlang diesem Profil, ohne es zu berühren.
Das Profil 4 liegt auf Erdpotential. Wie weiter unten im einzelnen erläutert wird, kann das Profil um seine Achse gedreht werden, um die Abtrennfunktion des Geräts zu gewährleisten. Das Profil ist mit einem Steuerkasten 5 für die Leistungsschaltfunktion des Geräts fest verbunden, wobei die Welle 38 in diesen Kasten eindringt.
Die durch das Profil und die Pole gebildete Einheit ist vollständig im Gleichgewicht, so daß die erwähnte Abtrennung nur eine geringe Energie erfordert.
Figur 2 zeigt im Axialschnitt eine Pol, beispielsweise den Pol 1. Natürlich gleichen die Pole einander vollständig und können gegeneinander vertauscht werden.
Der Pol enthält eine isolierende Traverse 10 aus Harz oder einem Elastomer mit aufgesetzten Rippen 11. In der besonderen Ausführungsform sind die Rippen nachträglich aufgebracht. In einer Variante können sie auch zusammen mit der Traverse gegossen werden.
Ein erster Bereich 10A der Traverse hat Rohrform und enthält eine Vakuumkammer 14, die schematisch angedeutet ist.
Die Vakuumkammer enthält eine isolierende Hülle 15, vorzugsweise aus Keramik, sowie zwei metallische Endplatten oder Flansche 16 und 17. An jeder Platte 16 ist einerseits ein Stift 19 mit einem ortsfesten Kontakt 18 und andererseits eine erste Anschlußklemme 20 befestigt. Die Vakuumkammer enthält einen beweglichen Kontakt 21, der auf einem Metallstift 22 sitzt, welcher mit Hilfe eines Abdichtungsbalgs 23 dicht durch die Platte 17 gleitet.
Die innere Oberfläche des Teils 10A der Traverse besitzt Rinnen 12 parallel zur Achse der Traverse. Diese Rinnen dienen als Ventilationskanäle, wie weiter unten erläutert wird.
Es sei bemerkt, daß die Abmessungen des Teils 10A der Traverse und insbesondere der Innendurchmesser und die innere Tiefe dieses Teils vorzugsweise so gewählt sind, daß die Vakuumkammern mit den größten Abmessungen darin untergebracht werden können. Möchte man eine Kammer kleinerer Abmessungen einsetzen, dann legt man, wie dies Figur 3 zeigt, zwischen die Innenwand der Traverse 10A und die Vakuumkammer 14 einen zylindrischen Käfig 13 aus Isolierstoff wie z.B. einem Harz, der Außenrinnen 13A besitzt, welche mit der seitlichen Oberfläche der Vakuumkammer Ventilationskanäle definieren.
Aus Figur 2 erkennt man, daß die isolierende Traverse einen zweiten ebenfalls rohrförmigen Teil 10B kleineren Durchmessers als der Teil 10A besitzt, wobei diese Teile durch einen Übergang 10C aneinander angeschlossen sind. Die innere Oberfläche des Teils 10B ist konisch, wobei die Dicke der Traverse ausgehend vom Übergang 10C und mit zunehmendem Abstand von diesem zunimmt. Natürlich bilden die Teile 10A, 10B und 10C nur ein einziges Bauteil, das durch Gießen hergestellt wird. Der Teil 10B enthält ein Metallrohr 25, vorzugsweise aus Kupfer, das an der Vakuumkammer befestigt ist, wie anhand von Figur 5 deutlich wird. Dieses Metallrohr steht in elektrischem Kontakt mit dem beweglichen Stift 22 der Vakuumkammer. Das Rohr 25 überträgt den Strom zwischen der Vakuumkammer und einem komplexen Bauteil 26, das insbesondere als zweite Anschlußklemme des Geräts dient, Die dielektrische Festigkeit zwischen der Traverse 10B und dem Metallrohr 25 wird durch eine Hülle 27 aus isolierendem Material wie z.B. Latex gewährleistet, die allgemein rohrförmig ist und einen zylindrischen Innenraum sowie eine konische Außenoberfläche besitzt, die zur Innenoberfläche des Teils 10B der isolierenden Traverse komplementär ist. Bei der Montage wird diese Hülle auf das Metallrohr 25 geschoben, wobei die Gleitfähigkeit durch Verwendung eines isolierenden Fetts, beispielsweise auf Silikonbasis, verbessert wird. Dann wird die äußere Oberfläche der Hülle mit dem gleichen Fett eingestrichen und in den Teil 10B der isolierenden Traverse eingesetzt, indem ein Druck ausgeübt wird, um die Luft zu entfernen. Die Hülle wird durch ein Sperrglied wie z.B. einen Klemmring 28 komprimiert gehalten, der in eine Rinne des Rohrs 25 eingesetzt wird.
Der Pol wird auf dem Profil 4 mit Hilfe eines Befestigungsrahmens 29 befestigt.
Der Öffnungs- oder Schließvorgang in der Vakuumkammer erfolgt mit Hilfe eines Stifts 30, beispielsweise eines Metallstifts, der beispielsweise durch Schrauben am Stift 22 befestigt ist. Dieser Stift ist bei 31 an einen Umlenkhebel 32 angelenkt, der seinerseits bei 33 auf dem Teil 26 gelenkig gelagert ist. Das Ende des Hebels ist bei 34 mit einem ersten Ende eines isolierenden Gestänges 35 gelenkig verbunden, dessen zweites Ende bei 36 an ein erstes Ende einer Pleuelstange 37 angelenkt ist. Das zweite Ende der Pleuelstange ist auf der Steuerwelle 38 verkeilt, die entlang des Profils 4 verläuft.
Das Kupferrohr 25 besitzt in der Nähe der Platte 17 Löcher 25A, deren Aufgabe nun erläutert wird.
Wenn der Nennstrom die Vakuumkammer durchquert, erfährt diese eine Erwärmung durch den Joule-Effekt. Die Kühlung der Kammer erfolgt durch einen Luftstrom, der vom Teil 26 kommend den Ringraum zwischen dem Betätigungsstift und dem Rohr und dann die Löcher 25A durchquert, um durch die Rinnen 12 des Teils 10A der Traverse zu strömen. Dieser Belüftungsstrom ist von größter Bedeutung, da er die Gefahren einer Verschmutzung und Kondensation beseitigt.
Figur 4 zeigt, wie das Metallrohr 25 mechanisch an der Vakuumkammer 14 befestigt ist und wie der Strom von dem beweglichen Stift 12 zum Rohr 25 übertreten kann.
Die Vakuumkammern enthalten üblicherweise eine metallische Haube, die an die Platte 17 angeschweißt ist und ein Lager für den beweglichen Stift 22 enthält. Für die Zwecke der Erfindung wird diese Haube verändert und in eine Manschette 15A verwandelt, die ein Innengewinde zum Einschrauben eines Metallrings 158 besitzt. Das Rohr 25 steckt in diesem Ring und ist an ihm durch Löten oder Schrauben befestigt. Der Ring und das Rohr definieren dann eine Schulter, an der ein Kontakt in Form eines Balgs oder eine Kontakthülse 15C anliegt.
Die Form und die Aufgabe des Bauteils 26 werden nun anhand von Figur 5 erläutert. Man erkennt, daß das Teil 26 aus zwei Halbringen 41 und 42 besteht, die durch Schrauben 43 und 44 zusammengefügt sind. Diese Halbringe spannen das Ende des leitenden Rohrs 25 mit einem ausreichenden Kontaktdruck ein, um den Stromdurchgang zu gewährleisten. Die beiden Halbringe, die gegen das Ende des Teils 10B der Traverse anliegen, legen in axialer Translationsrichtung das Rohr 25 und die damit verbundene Vakuumkammer 14 fest.
Zapfen 45 auf den Halbringen wirken mit Vertiefungen am Ende der Traverse 10B zusammen, um das Rohr 25 und damit die Vakuumkamrner 14 in Drehrichtung festzulegen.
Zwei Laschen 46 und 47 der Halbringe bilden eine Verlängerung und damit die zweite Kontaktklemme 48 des Geräts.
Die Schraube 44 dient als Gelenkachse 33 für den Hebel 32.
Die Halbringe besitzen einen Ausschnitt 49, um das Gelenk 31 montieren zu können.
Es sei bemerkt, daß das Teil 26 so verändert werden kann, daß sich ein elektrischer Kontakt zwischen dem Pol und einem Stromschienensatz ergibt, der dann senkrecht zum Pol angeordnet wäre. Außerdem kann das Teil 26 zwei als Halbschalen ausgebildete Metallhauben aufnehmen (nicht dargestellt), um diesem Teil eine hinsichtlich der dielektrischen Festigkeit günstige Form zu verleihen.
Der Pol wird durch eine Strommeßsonde 50 in Form einer Spule mit ringförmigem Magnetkreis vervollständigt. Wenn die Rippen getrennt hergestellt werden, kann die Ringspule geschlossen sein und vor dem Aufbringen der Rippen 11 auf die Traverse 10B aufgeschoben werden. Sind die Rippen dagegen beim Gießen der Traverse mitgegossen worden, ist der Magnetkreis ein offener Magnetkreis.
Die Außenseite der Traverse in Höhe der Meßsonde 50 und des Kragens 29, der das Profil 4 trägt, ist mit einer Metallbeschichtung 52 versehen, um das Potential zu egalisieren, das Erdpotential ist.
Die Sonde 50 kann von einer Glimmschutzhaube 51 umgeben sein, die durch nicht dargestellte übliche Mittel gehalten wird.
Im Rahmen einer Variante kann die Meßsonde auch innerhalb der isolierenden Hülle bei deren Gießen untergebracht werden.
Figur 2 zeigt, daß zwischen der Platte 17 und dem Übergangsbereich 10C der Traverse ein mit Luft gefülltes Volumen vorhanden ist. Ohne besondere Vorkehrungen ergäbe dieses Volumen einen starken Potentialgradienten, der auf Dauer zerstörerische partielle Entladungen hervorrufen kann. Um diesen Nachteil zu beheben, enthält die Traverse in Höhe des erwähnten Volumens ein Metallgitter 51A, das beim Gießen in diese eingefügt wurde und auf das Potential des Metallrohrs 25 gebracht wird. Auf diese Weise wirken die Potentialunterschiede nur auf die isolierenden Bereiche.
Der Betätigungsstift 30 kann ein Organ zur Kompensation des Spiels enthalten, das einen Käfig mit einer Feder 53 enthält. Dieses Organ kann im Rahmen einer Variante an einem beliebigen geeigneten Platz in der kinematischen Kette zwischen dem Stift 22 und der Steuerwelle 38 liegen.
Falls der Käfig in manchen Fällen zuviel Raum erfordert, kann er durch die nachfolgend anhand der Figur 5A beschriebene Vorrichtung ersetzt werden.
Zumindest das Ende des Steuerstifts 30 besitzt eine rohrförmigen Bereich 30A, in den das Ende des beweglichen Stifts 22 der Kammer eindringt. Der metallische bewegliche Stift 22 enthält einen Schlitz 22, in den ein erster Zapfen 22B eindringt, der den Stift 30 durchquert. Eine Feder 22C liegt zwischen einer ersten Stützscheibe 22D, die auf dem Ende des rohrförmigen Bereichs 30A aufliegt, und einer zweiten Scheibe 22E, die auf den Stift 22 geschoben ist und durch einen zweiten, den Stift 22 durchquerenden Zapfen 22F gehalten wird. Wenn die Kontakte in der Kammer geschlossen sind, komprimiert der Stift 30 die Feder 22C, die ohne Spiel die Kraft auf den beweglichen Stift 22 überträgt. Beim Öffnen des Kontakts zieht der Stift 30 am Stift 22. Das gesamte System zur Kompensation des Spiels wird im leitenden Rohr 25 durch die Scheiben 22D und 22E geführt, auf denen sich die Feder abstützt. Die Scheiben besitzen Löcher oder Kerben an ihrem Umfang, um die Kühlluft für die Kammer durchzulassen.
Es wurde bereits erwähnt, daß nur das Ende des Steuerstifts rohrförmig ausgebildet ist. In einer Variante könnte auch der Steuerstift über seine ganze Länge rohrförmig sein.
Die Steuerwelle 38 ist an dem metallischen Profil 4 über nicht dargestellte bekannte Mittel befestigt, so daß sie frei drehen kann. Die Welle kann noch besser durch ein Winkelprofil (nicht dargestellt) geschützt werden, beispielsweise aus Kunststoff, das auf das Metallprofil 4 aufgesteckt wird, so daß sich ein hohler Balken ergibt und die Welle 38 gegen Staub geschützt ist.
Figur 5B zeigt im Axialschnitt einen Pol gemäß einer erfindungsgemäßen Variante. Die in den Figuren 2 und 5B erscheinenden gleichen Elemente tragen gleiche Bezugszeichen. Das Kupferrohr 25 besitzt eine durch Flachprägen erzielten erweiterten oberen Bereich 258, der den unteren Teil des Sitzes für die Vakuumkammer bildet. Der Betätigungsstift 30 ist unmittelbar mit dem beweglichen Kontakt 21 der Vakuumkammer verschraubt. Der elektrische Kontakt zwischen dem Stift 22 der Vakuumkammer und dem Rohr 25 erfolgt über einen Lamellenkontakt 15D. Der obere Bereich des Teils 10A der Traverse wird durch eine Platte 16A verschlossen, die mittels Schrauben 16B festgeschraubt ist, welche mit beim Gießen in die isolierende Traverse gebildeten Einsätzen zusammenwirkt. Die Platte 16A trägt Streifen 16C, die sowohl den elektrischen Kontakt des Geräts als auch Kühlelemente für die Vakuumkammer bilden.
Beim Gießen der isolierenden Traverse 10 wird das Rohr 25 als Einsatz verwendet und befindet sich genau positioniert bezüglich des Isoliermaterials.
Bei der Montage des Pols bildet man zuerst eine vormontierte Einheit, die, wie dies Figur 5C zeigt, die Vakuumkammer 14, den Betätigungsstift 30, der mit dem beweglichen Kontakt der Vakuumkammer verschraubt ist, den Lamellenkontakt 15D, die Vorrichtung zur Kompensation des Spiels 53 und die Verschlußplatte 16A enthält. Diese vormontierte Einheit wird dann in die isolierende Hülle 10 eingefügt. Dann braucht man nur noch das Teil 26, den Hebel 32 und das isolierende Gestänge 35 zu befestigen.
Figur 5D zeigt eine Ausführungsvariante. Die in den Figuren 5D, 2 und 5B enthaltenen gleichen Bauteile tragen gleiche Bezugszeichen.
Das Kupferrohr 25' ist nur kurz und liegt im unteren Bereich des Teils 10B der isolierenden Hülle. Es wirkt mit einem Lamellenkontakt 15D zusammen, der unmittelbar auf dem beweglichen Stift 22 der Vakuumkammer sitzt. Die Vorrichtung zur Kompensation des Spiels 53 befindet sich in dem isolierende Gestänge 33.
Es sei bemerkt, daß in einer Variante die isolierende Hülle auch aus Keramik sein könnte.
Gemäß den oben beschriebenen Figuren wurden die Vakuumkammern durch Rotation der Steuerwelle 38 betätigt. Figur 5E zeigt eine Variante, bei der die Welle 38 translatorisch in Zieh- oder Druckrichtung betätigt wird. Diese Bewegung wird in bekannter Weise auf den Hebel 32 übertragen, beispielsweise mit Hilfe eines Hebels 32A, und einer geknickten Pleuelstange 32B.
Die Figuren 6 bis 9 zeigen die Montage des selbsttrennenden Leistungsschalters gemäß der Erfindung für eine Zelle einer Mittelspannungsstation.
In den Figuren 6 und 7 erkennt man ein Metalltragwerk 55 im Schnitt. Dieses Tragwerk wird durch nicht dargestellte übliche Mittel auf Erdpotential gehalten. An diesem Tragwerk ist durch nicht dargestellte beliebige Mittel ein Kasten 55A befestigt, der den erfindungsgemäßen selbsttrennenden Leistungsschalter sowie verschiedene nachfolgend beschriebene Elemente enthält, nämlich in erster Linie eine Schublade 56, die auf Gleitschienen 56A gleitet. Die Schublade 56 besitzt zwei einander gegenüberliegende Seiten 56A und 56B, auf denen die Enden des Metallprofils 4 drehbar montiert sind. Es sei daran erinnert, daß dieses Profil um seine Achse drehen kann und mit dem Steuerkasten 5 fest verbunden ist, der gestrichelt in Figur 6 gezeigt ist.
Der Kasten 55A enthält in seinem oberen Bereich eine Konsole 57, auf der Isolatoren 58 für die Stromschiene 59 der Station gehalten werden. Das Tragwerk wird in seinem oberen Bereich durch einen Deckel verschlossen, der im Normalbetrieb den Zugang zu den Schienen verbietet, aber es genügt, ihn zu entfernen, um Zugang zum Stromschienenabteil zu bekommen.
Der Kasten 55A trägt eine erste ortsfeste Klappe 61, die den Zugang zum linken Teil des Stromschienenabteils ausgehend von der Vorderseite der Zelle verbietet. Der Kasten trägt Gleitschienen 61A, auf denen eine Klappe 61B gleitet, die im Normalbetrieb des selbsttrennenden Leistungsschalters in der linken Endstellung (siehe Figur 6) liegt und automatisch nach rechts (siehe Figur 7) verschoben wird, wenn der Leistungsschalter in die offene Stellung übergeht, um den Zugriff zum rechten Teil des Stromschienenabteils ausgehend von der Vorderseite der Zelle zu verbieten.
Die Schublade enthält ein automatisches schwenkbares Verschlußorgan 62, das durch eine Feder 63 in die Ruhestellung gedrückt wird. In Normalbetrieb (Figur 6) trennt dieses Organ das Stromschienenabteil gegenüber dem Kabelabteil. Bei einem Abtrennmanöver bringt es das Erdpotential an das Gerät, indem es mit der Klemme 20 in Kontakt gelangt und dort bleibt (siehe Figur 7).
Im unteren Teil des Kastens gibt es ein Kabelabteil, in dem jedes ausgehende Kabel 65 an eine Klemme 66 angeschlossen ist, die auf einem auch als Spannungsdetektor einsetzbaren Stützisolator 67 sitzt, wobei die Spannung mit Hilfe von Meldelampen 68 angezeigt wird, die sich an der Basis des Stützisolators 67 befinden.
Ein Glimmschutzschirm 69 umgibt teilweise die Klemme 66.
Ein Metallstreifen 70 für jeden Pol ermöglicht die Erdung der Klemme 66, wenn der Schalter offen ist.
Die Erdung erfolgt folgendermaßen:
- Bei Normalbetrieb befindet sich der Leistungsschalter in der in Figur 6 gezeigten Konfiguration, wobei die beiden Klemmen 20 und 48 mit den Stromschienen 59 bzw. den Klemmen 66 in Kontakt stehen.
- Nach dem Auslösen des Leistungsschalters durch Betätigung des Stifts 30 (siehe Figur 2) können alle Pole gemeinsam durch Drehung um das Metallprofil 4 in der durch den Pfeil F (Figur 6) angegebenen Richtung kippen. Das Gerät gelangt damit in die geerdete Stellung (Figur 7) unter Berücksichtigung der Isolationsabstände, insbesondere des Abstands d zwischen den Glimmschutzhauben 51 und 69. Der Steuerkasten 5 kippt zusammen mit den Polen, die damit in die Schublade eindringen. Diese Anordnung erlaubt eine sichtbare Erdung ohne jede Gefahr für das Personal. Die sichtbare Erdung kann noch durch ein Signalisierungsmittel verstärkt werden, das beispielsweise aus einer Markierung 5A in sichtbarer Farbe besteht. Eine nicht dargestellte aber gut bekannte Vorrichtung verhindert das vollständige Herausziehen der Schublade und damit den Zugang zum Stromschienenabteil. Die Schublade kann weit genug herausgezogen werden (siehe Figur 8), um eine vollständigen Zugang zu den Polen für Wartungs- oder Ersatzzwecke zu verschaffen. Es sei bemerkt, daß die Anordnung der Pole ein Schließen der Schub lade nur in geerdeter Stellung zuläßt. Schließlich sei bemerkt, daß die Pole des selbsttrennenden Leistungsschalters, wenn die Schublade offen ist, in eine senkrechte Stellung durch Drehen des Metallprofils 4 gebracht werden können, beispielsweise um die Schaltfunktionen zu testen.
Um eine vollständige Zelle zu bilden, setzt man das Tragwerk 55 auf einen Kasten 72 für den Kabelausgang. Außer dem kann ein Relaiskasten 73 oberhalb des Kastens 55A vorgesehen sein, der Anzeige- und Leuchtorgane 74 an seiner Vorderseite besitzt.
Selbstverständlich können der Kasten 55A mit der Schublade und den Polen des Leistungsschalters, die Isolatoren, der Erdschalter und die Anzeigevorrichtung für das Vorliegen der Spannung im Werk hergestellt, überprüft und getestet, aber an der Baustelle montiert werden.
Es sei bemerkt, daß das Metallprofil 4, das mit dem Steuerkasten verbunden ist, auf Erdpotential liegt. Da die Pole des Leistungsschalters auf einem gemeinsamen Metallprofil montiert sind, besteht praktisch keine Gefahr eines Überschlags zwischen den Phasen, da jede Zündung zuerst gegen Erde erfolgt.
Die Strommeßsonden, mit denen die Pole ausgerüstet sind, können einen unzulässig großen Überlaststrom oder einen Kurzschlußstrom in den Polen erfassen und eine Öffnung des Leistungsschalters veranlassen. Das Überstromrelais mit direkter Aktion, das keine Hilfsenergiequelle benötigt, kann im Steuerkasten 5 untergebracht sein. Bei einem Durchschlag der Traverse in Höhe des Metallprofils erfaßt die Strommeßsonde den Erdfehler und löst den Schalter aus.
Die Schaltbewegung durch Drehung des Metallprofils 4, das mit dem Steuerkasten fest verbunden ist, wird normalerweise motorisch angetrieben, dies kann aber auch von Hand erfolgen.
Figur 10 zeigt den Motorantrieb für die Schaltfunktion des Leistunsgschalters gemäß der Erfindung.
In dieser Figur erkennt man das Metallprofil 4, die Steuerwelle 38 für die Pole und eine der Pleuelstangen 37. Der entsprechende Pol wurde aus Gründen der Klarheit der Zeichnung nicht dargestellt.
Das Metallprofil 4 wird durch zwei Kugellager 75 und 76 gehalten, die in der Wand 56A bzw. 56B der Schublade verankert sind. Der Steuerkasten ist mit dem Metallprofil 4 beispielsweise durch Verschweißen fest verbunden. Ein Ritzel 77 ist mit dem Metallprofil 4 fest verbunden. Ein Motor 78, der an der Wand 56A der Schublade befestigt ist, treibt über eine Schneckenschraube 79 mit Geschwindigkeitsreduzierung das Ritzel 77 an, was zu einer Drehung des Metallprofils 4 und des Kastens 5 unabhängig von der Bewegung der Steuerwelle 38 führt. Der soeben beschriebene Motorantrieb für den Schalter zeigt, daß das Gerät ferngesteuert werden kann und damit auch in Stationen eingesetzt werden kann, an denen kein Betätigungs- oder Wartungspersonal vorgesehen ist.
Die Figuren 10A und 10B zeigen eine die Erfindung nicht einschränkende Ausführungsform eines Mechanismus für die automatische Betätigung der Klappe 61B.
Der Kasten trägt wie bereits erwähnt zwei Gleitschienen 61A, in denen die Klappe 61B in Form eines rechteckigen Blechs gleiten kann.
Der Kasten trägt an seiner Rückseite eine bewegliche Scheibe 61C mit einem zentralen Loch 61D einer solchen Form, daß das Metallprofil 4 hineinpaßt, das aus der Schublade über die Seite 56B vorsteht (siehe Figur 10). Auf diese Weise kann die Scheibe drehen, wenn das Metallprofil 4, das die Pole trägt, um seine Achse bei einer Ausschaltoperation gedreht wird. Wenn das Metallprofil wie oben angegeben ein Winkeleisen ist, hat das Loch vorzugsweise quadratische oder rechteckige form. Die Klappe wird durch die Drehung der Scheibe mit Hilfe von zwei Sätzen von Gestängen translatorisch bewegt, die mit einer Welle 61E parallel zur Ebene der Klappe und parallel zum Metallprofil 4 zusammenwirken. Die Welle ist am Kasten 55A über nicht dargestellte Lager befestigt. Sie wird von einer Pleuelstange 61F in Drehung versetzt, die einerseits an der Scheibe 61A und andererseits an einer Kurbel 61G schwenkbar befestigt ist, die auf der Welle 61D sitzt. Die Drehbewegung der Welle wird in eine translatorische Bewegung für die Klappe mit Hilfe von zwei Sätzen von Gestängen umgewandelt. Nur einer dieser Sätze von Gestängen, nämlich der am hinteren Ende des Schiebers, wird im einzelnen beschrieben, wobei der andere Satz diesem völlig gleicht. Der erste Satz von Gestängen enthält eine Pleuelstange 61H, die auf einer an der Klappe angelenkten Kurbel 61I angelenkt ist. Bei einem Ausschaltmanöver wird das Metallprofil 4, das in das Loch der Scheibe 61C eingreift, in Richtung des Pfeils (Figur 10A) gedreht. Die Drehung der Scheibe 61C führt zu einer Drehung der Welle 61E, und die Einheit aus Pleuelstange 61H und Kurbel 61I führt zu einer translatorischen Verschiebung der Klappe 61B, die dann den Zugang zum rechten Teil des Stromschienenabteils verdeckt. Wenn man nach dem Ausschaltmanöver die Schublade 56 herauszieht, dringt eine Verriegelungsklinke 61J in eine Kerbe 61K der Scheibe 61C ein und fixiert die Klappe 61B in ihrer Stellung. Diese Klinke, die eine Feder besitzt, löst sich, wenn die Schublade wieder eingeschoben wird.
Die Figuren 10C und 10D zeigen eine Ausführungsvariante der Schutzklappe.
In Figur 10C wurden zwei übereinanderliegende parallele Klappen 61L und 61R dargestellt. Die Klappe 61L enthält einen ersten Bereich mit drei rechteckigen Abschnitten 61L1, 61L2 und 61L3, die je einen Ausschnitt besitzen und über einen länglichen Abschnitt 61M mit länglichen Schlitzen 61N miteinander verbunden sind. Die Klappe 61L enthält einen zweiten Teil mit drei Abschnitten 61L1', 61L2' und 61L3' mit je einer Kerbe, die über einen länglichen Abschnitt 61M' und Zapfen 61P zu beiden Seiten des Abschnitts miteinander verbunden sind, wobei diese Zapfen in die Schlitze 61N eindringen. Die Teile der Klappe 61L werden durch Federn wie z.B. die Feder 610 zueinander gezogen. Die Ausschnitte definieren Öffnungen, die dem Umfang der Pole angepaßt sind, wenn diese sich in der eingeschalteten Stellung befinden, wodurch die Kabelbereiche der Zelle von dem Bereich der Stromschienen getrennt werden.
Die Klappe 61R enthält einen ersten Teil mit drei rechteckigen Abschnitten 61R1, 61R2 und 61R3, die über einen länglichen, nicht mit Bezugszeichen versehenen Abschnitt, der Längsschlitze enthält, verbunden sind, und einen zweiten Teil 61R1', 61R2' und 61R3', die durch einen länglichen, nicht mit Bezugszeichen versehenen, aber Längsschlitze aufweisenden Abschnitt verbunden sind, wobei die Zapfen 61P in die Schlitze eingreifen. Der erste und der zweite Teil werden durch eine Feder 615 zueinander gezogen.
Wenn der Leistungsschalter sich in der ausgeschalteten und geerdeten Stellung befindet, sichert die Klappe 61R eine Abtrennung des Kabelabteils gegenüber dem Stromschienenabteil der Zelle.
Die Klappen 61L und 61R werden entweder durch die Pole selbst, die dann eine Pfeilspitze 61T tragen, oder durch einen Mechanismus betätigt, wie er anhand der Figuren 10A und 10B beschrieben wurde.
Der Kasten 5 enthält außer dem bereits erwähnten Maximalstromrelais den gesamten Mechanismus zum Drehen der Steuerwelle 38, um Öffnungs- und Schließzyklen des Leistungsschalters gemäß der Erfindung durchführen zu lassen. Figur 11 zeigt schematisch das Prinzip dieses Mechanismus, der unmittelbar mit der Steuerwelle 38 des Leistungsschalters verbunden ist. Es reicht aus, diesen Mechanismus prinzipiell zu beschreiben, da die praktische Ausführung dem Fachmann vertraut ist, der sich im übrigen auf das Werk "Techniques de l'Ingénieur, Appareillage électrique d'interruption haute tension" von Eugène Maury, D 657-4, Seite 49 beziehen kann.
In Figur 11 erkennt man die Welle 38 im Inneren des Metallprofils 4, das am Steuerkasten 5 befestigt ist.
Der Mechanismus enthält eine Trommel 80 mit einer Feder, die die Betätigungsenergie speichert. Ein Motor 81 mit Getriebe kann die Trommel antreiben, um die Feder zu spannen. Die Trommel dreht eine Welle 82 immer in der gleichen Richtung, wenn sich die Feder entspannt. Diese Welle ist Auslösevorrichtungen 83 mit elektrischer oder manueller Steuerung zugeordnet, so daß übliche Öffnungs- und Schließzyklen durchgeführt werden können (z.B. ein Zyklus Öffnen - 0,1 Sekunde lang schließen - Öffnen). Eine Exzentervorrichtung 84 wandelt die stets gleichgerichtete Bewegung der Welle 82 in eine abwechselnde Kreisbewegung um, die der Steuerwelle 38 für die Pole des Leistungsschalters vermittelt wird.
Der Mechanismus enthält in an sich bekannter Weise ein Organ zum manuellen Spannen mit einer Kurbel 85, die in den Figuren 1, 8 und 9 zu sehen ist.
Anhand der Beschreibung des Leistungsschalters gemäß den Figuren 6 bis 9 wurde eine klassische Zelle beschrieben, die alle für die Mittelspannungsversorgung ausgehend von einem Stromschienensatz notwendigen Elemente enthält. Typisch beträgt die Endspannung 36 kV und der Nennstrom 1250 A.
Nun werden weitere Anwendungsbeispiele des erfindungsgemäßen Leistungsschalters beschrieben.
Figur 12 zeigt von der Seite eine Zelle mit zwei Stromschienensätzen und einem Abgang unter Verwendung von zwei erfindungsgemäßen Leistungsschaltern. Die seitliche Trennwand der Zelle wurde entfernt, um in die Zelle hineinschauen zu können.
Die Zelle enthält zwei Kästen 86 und 87, die Rücken an Rücken montiert sind und je zwei Leistungsschalter mit den Polen 88A, 88B, 88C bzw. 89A, 89B, 89C enthalten. Die Schienen 90A, 90B, 90C für den Kasten 86 und 91A, 91B, 91C für den Kasten 87 liegen auf dem Dach 92 bzw. 93 der jeweiligen Zelle 86 bzw. 87 und werden von der Decke 92 bzw. 93 der jeweiligen Zelle 86 bzw. 87 über Isolatoren getragen, von denen zur Vereinfachung der Zeichnung nur einer, 94B, dargestellt wurde.
In den Kästen werden die Pole von Metallprofilen 96 und 97 getragen, die den Profilen 4 aus den vorhergehenden Figuren gleichen und mit je einem Steuerkasten 98 bzw. 99 verbunden sind.
Die Kästen ruhen auf Kabelkästen 100 und 101, von denen einer leer ist, da es nur einen Abgang gibt.
Die unteren Klemmen 102A, 102B, 102C und 103A, 103B, 103C werden von an den Wänden der Kästen befestigten Isolatoren getragen. In der Zeichnung sind nur die Isolatoren 106C und 107C zu sehen.
Die unteren Klemmen sind paarweise über Schienen wie 108A und 108B verbunden.
Von den Klemmen 103A, 103B, 103C gehen drei Kabel 110A, 110B und 110C aus.
Eine Feuerschutzwand 111 kann ggf. zwischen den beiden Einheiten 86, 100 und 87, 101 vorgesehen sein.
Die Zelle gemäß Figur 12 verwendet zwei erfindungsgemäße Leistungsschalter anstelle von zwei Trennschaltern und einem Leistungsschalter, die nach dem Stand der Technik verwendet wurden. Die Verwendung von erfindungsgemäßen Leistungsschaltern, die je die Leistungsschaltfunktion, die Abschaltung und die Isolierung gewährleisten, erspart alle komplizierten üblichen Verriegelungen und führt zu Stationen mit zwei vollständig ferngesteuerten Stromschienensätzen.
Man erkennt, daß der beschriebene Standardkasten leicht eine Zelle mit zwei Stromschienensätzen und einem Abgang herzustellen erlaubt. Natürlich schränkt dieses Beispiel die Erfindung nicht ein und man kann auch irgendwelche anderen Systeme realisieren.
Das Beispiel aus Figur 12 betrifft typisch eine Zelle für eine Spannung von 36kV und einen Nennstrom von 1250 A. Bei einem Nennstrom vom 2500 A kann man für jeden Pol zwei Leistungsschalter parallel vorsehen, wie dies in Figur 13 gezeigt ist.
In dieser Figur erkennt man zwei Pole 112 und 113, die auf einem gemeinsamen Metallprofil 114 montiert sind.
Ein gemeinsamer Stromschienenisolator 115 trägt eine Schiene mit zwei U-förmigen Zweigen 116 und 117.
Es sei bemerkt, daß die Anordnung der beiden Stromtransformatoren der Pole nebeneinander zu einem Ausgleich der Ströme führt.
Ein anderes Anwendungsbeispiel ist in Figur 14 gezeigt und betrifft eine Einheit für den Schutz und das Anlaufen eines Motors.
Diese Einheit enthält eine Leistungsschalterzelle 121 der in Figur 7 gezeigten Art mit einem dreipoligen Leistungsschalter, wobei nur ein Pol 122A in der Figur sichtbar ist. Der Stromschienensatz trägt das Bezugszeichen 123.
Eine zweite Zelle 124 neben der Zelle 121 verwendet den gleichen Stromschienensatz 123 und enthält einen erfindungsgemäßen Leistungsschalter mit Vakuumkammern vom Impulstyp, d.h. mit der Eigenschaft, nur einen schwachen Nennstrom zu schalten, aber eine große Zahl von Schaltmanövern durchführen zu können. Man erkennt in der Figur einen Pol 125A dieses Geräts, das einen über ein Kabel 126 gespeisten und über eine Schmelzsicherung 127 geschützten Motor speist. Natürlich ist in dieser Zelle 124 die Steuerung des Geräts über eine Feder durch einen elektromagnetischen Niederspannungsmotor ersetzt, der direkt auf dem Betätigungsgestänge des Leistungsschalters mit oder ohne Ankopplung montiert ist. Die Breite der in Figur 14 gezeigten Einheit ist deutlich geringer als die äquivalenter Einheiten nach dem Stand der Technik. Beispielsweise beträgt für eine Zelle mit 7 kV die Gesamtbreite etwa 350 mm.
Ganz allgemein nehmen die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Leistungsschalters gebildeten Zellen eine geringere Bodenfläche in Anspruch als die bekannten Zellen, die die gleichen Aufgaben erfüllen.
So ergibt sich beim Stand der Technik die Tiefe einer Zelle
- aus dem notwendigen Raum zwischen der Mauer und der eigentlichen Zelle, um Zugang zu den Stromschienen und den Kabeln zu erlauben,
- aus der Tiefe des den Stromschienensatz, den Kabelabgang und die Erdschalter enthaltenden Bereichs,
- aus dem Raum für den abklemmbaren Leistungsschalter.
Der erfindungsgemäße Leistungsschalter ergibt Zellen, die unmittelbar an eine Mauer angelehnt werden können und auf dem Boden nur einen beschränkten Platz beanspruchen.
Beim Stand der Technik beträgt die Breite einer Dreiphasenzelle mindestens 3P + 4d, wobei P die Breite eines Pols und d der Isolationsabstand in Luft zwischen zwei Polen ist. Dieser Abstand kann nur unter Verwendung von Isolierstoffen zwischen den Polen verringert werden, was aber die Kosten der Zelle erhöht und den Nachteil bringt, daß die Isolierstoffe altern können und überwacht und ausgetauscht werden müssen.
Die Breite einer Zelle mit erfindungsgemäßen Leistungsschaltern beträgt P' + 2d, wobei P' die bereits geringere Breite eines Pols als P ist.
Die Erfindung erlaubt es, die Mittelspannungs-Schutzzellen erheblich zu vereinfachen.
Ein Beispiel betrifft die Herstellung einer Schutzzelle für einen Abgangs-Leistungsschalter. Figur 15 zeigt schematisch eine bekannte Kabelschutzzelle 145, während Figur 16 eine durch Verwendung des erfindungsgemäßen Leistungsschalters veränderte Zelle 152 zeigt.
In Figur 15 enthält die Zelle 145 einen Stromschienensatz 146, einen Trennschalter 147, einen Leistungsschalter 148, einen Stromtransformator 149 und einen Stützisolator 150, an dem das Kabel 151 befestigt ist.
In Figur 16, in der gleiche Elemente wie in Figur 15 die gleichen Bezugszeichen tragen, wurden der Trennschalter, der Leistungsschalter und der Stromtransformator durch einen erfindungsgemäßen Leistungsschalter 153 ersetzt, der seine eigene Strommeßsonde 153A besitzt.
Es sei bemerkt, daß die Breite der Zelle 152 geringer als die der Zelle 145 nach dem Stand der Technik ist. Hinsichtlich der Tiefe wurde oben gezeigt, daß die Zelle mit dem erfindungsgemäßen Leistungsschalter deutlich weniger tief als die bekannte Zelle ist.
Ein anderes Beispiel ist eine allgemeine Schutzzelle einer Abnehmerstation mit Mittelspannungs-Niederspannungs transformation.
Das Schema einer solchen Zelle ist in Figur 17 angedeutet.
Die Zelle enthält einen Stromschienensatz B1, einen ersten Abschalter S1, einen Leistungsschalter D1, einen ersten Stromtransformator TC1 für den Schutz, einen zweiten Stromtransformator TC2 als Zähler, einen zweiten Abschalter S2 und einen zweiten Stromschienensatz B2.
Diese Zelle braucht viel Platz und erfordert eine Hilfsenergiequelle, um die Auslösung des Leistungsschalters zu bewirken.
Die Figuren 18 und 19 zeigen eine Zelle, die die gleiche Aufgaben mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Leistungsschalters 161 und dessen Stromtransformator 161A erfüllt, der die Aufgabe des Transformators C1 für das Auslösen des Leistungsschalters bei einem Fehler übernimmt. Der Leistungsschalter 161 wird von seinem Metallprofil 161B getragen, das mit dem Steuerkasten 161C fest verbunden ist.
Das Metallprofil trägt außerdem für jeden Pol einen Stromtransformator 162 für die Stromzählung. Dieser Transformator hat die Besonderheit, daß er äußerlich im wesentlichen gleiche Form wie ein Pol des Leistungsschalters besitzt. Er ist um 180º zum Pol gedreht montiert, um möglichst wenig Platz einzunehmen, und er ist mit dem Pol in Reihe verbunden.
Mit unterbrochenen Linien wurden die Silhouetten der beiden anderen Pole der Zelle mit ihrem zugeordneten Zähl transformator angedeutet.
Die Einheit aus Leistungsschalter und Zähltransformator kann in einer Schublade untergebracht werden, wie dies oben beispielhaft gezeigt wurde. Daher kann die Einheit herausgezogen werden.
Man sieht, daß die Zelle der Figuren 18 und 19 alle Aufgaben der klassischen Zelle übernimmt, aber den Vorteil hat, daß sie weniger Platz am Boden beansprucht und zu geringeren Kosten hergestellt werden kann.
Figur 20 zeigt eine Ausführungsvariante einer Zelle mit einem erfindungsgemäßen Leistungsschalter. Diese Zelle soll die Stromschienensätze gegen die Gefahren der Ausbreitung von Lichtbögen schützen.
Hierzu enthält die Zelle eine Kassette 200, in der eine Schublade 201 mit den Polen 202 des Leistungsschalters gleiten kann, und ein Kabelabteil 203, das insbesondere die Stützisolatoren 204 für die Kabel 205 und die Erdung 206 enthält.
Der Stromschienensatz 208 befindet sich in einem von der Schublade durch eine Lichtbogenschutzwand 210 getrennten Abteil 209. Der Strom wird mit Hilfe von Traversen 211 und 212 übertragen, die an der Wand 210 befestigt sind.
Die so gebildete Zelle übersteht die strengsten Tests (PELLA-Test). Aufgrund des Konzepts und der Verwendung der erfindungsgemäßen Leistungsschalter ist diese Zelle wenig anfällig für Überschläge zwischen Phasen.
Es wurde dargelegt, daß der erfindungsgemäße Leistungsschalter für eine Spannung von 36 kV verwendbar ist. Schaltet man zwei Vakuumkammern in derselben Poltraverse in Reihe, dann kann man die Betriebsspannung der Einheit oder das Schaltvermögen des Leistungsschalters verdoppeln.
Figur 21 zeigt anhand des oberen Teils der Traverse eines Pols eines Leistungsschalters mit zwei Vakuumkammern, wie diese Idee verwirklicht wird. Die verwendeten Bezugszeichen sind die gleichen wie in Figur 2.
Die Umhüllung 10A enthält zwei Vakuumkammern 14 und 14A. Die Elemente der Kammer 14A, die denen der Kammern 14 gleichen, tragen die gleichen Bezugszeichen mit einem zusätzlichen Buchstaben A.
Der bewegliche Stift 22 der Kammer 14 ist über Bügel 211 und 212 mit dem beweglichen Stift 22A der Kammer 14A verbunden. Diese Bügel verlaufen vorzugsweise in den Rinnen 12 der Umhüllung 10A.
Die elektrische Reihenschaltung der Vakuumkammern 14 und 14A erfolgt über metallische Reiter 213, die einerseits auf die Platte 17 der Kammer 14 und andererseits auf die Platte 16A der Kammer 14A aufgeschweißt sind.
Die erwähnte Anordnung ermöglicht es, Leistungsschalter bis zu 72 kV zu realisieren, und man kann solche Geräte insbesondere für den Ersatz von großvolumigen Öl- Leistungsschaltern einsetzen.
In manchen Fällen kann der Raum der Rinnen 12 mit einer isolierenden Flüssigkeit oder mit Schwefelhexafluorid SF&sub6; gefüllt sein, um die Spannungsverteilung entlang der Einheit zu verbessern. Dann müssen Dichtungsmaßnahmen getroffen werden, aber die sind dem Fachmann gut bekannt.
Die in Figur 7 gezeigte Zelle kann so ausgebildet werden, daß sie die üblichen Aufgaben eines Shunt-Leistungsschalters übernimmt.
Wie Figur 22 zeigt, kann eine Station mit einem Eingangsleistungsschalter DA und mehreren dreiphasigen Abgängen (Phasen 1, 2 und 3), die durch Leistungsschalter D1, D2 usw. geschützt sind, mit einem Shunt-Leistungsschalter DS versehen sein, der ein dreipoliger Leistungsschalter mit den Polen DS1, DS2 und DS3 ist, die getrennt gesteuert werden können. Dieser Shunt-Leistungsschalter ist zwischen die Phasen und Erde eingefügt.
Ein solcher Leistungsschalter wird für die Netze verwendet, die den Mittelpunkt über einen Widerstand oder eine Impedanz mit Erde verbinden. Dieser Leistungsschalter ist normalerweise geöffnet.
Bei einem Fehler zwischen einer Phase und Erde wird der Pol entsprechend der fehlerhaften Phase geschlossen, was zu einer plötzlichen Verringerung der Spannung an den Klemmen des fehlerhaften Geräts und zu einer Auslöschung des Lichtbogens führt. Meist verschwindet daher der Fehler durch diese Maßnahme und der Pol des Shunt-Leistungsschalters wird sofort wieder geöffnet.
Hat die Fehlerbeseitigung keinen Erfolgt gezeitigt, wird der gestörte Abgangs-Leistungsschalter geöffnet.
Man kann statistisch nachweisen, daß die meisten Fehler zwischen Phase und Erde durch die Betätigung des Shunt-Leistungsschalters verschwinden und daß somit die Verfügbarkeit des Netzes deutlich zunimmt.
Figur 23 zeigt, wie das Schema aus Figur 22 verändert werden kann, um die Aufgabe des Shunt-Leistungsschalters mit Hilfe von erfindungsgemäßen Leistungsschaltern zu lösen. Die Leistungsschalter D1 und D2 aus Figur 22 werden durch erfindungsgemäße Leistungsschalter DAS1 und DAS2 ersetzt. Der Shunt-Leistungsschalter wird durch einen erfindungsgemäßen Leistungsschalter DAS3 ersetzt, dessen zugeordneter dreiphasiger Erdschalter 70 (siehe Figur 7) mit einpoligen Steuerungen versehen ist, so daß er zu drei einpoligen Erdschaltern 701, 702, 703 umgewandelt wird, die getrennt gesteuert werden. Bei einem Fehler einer Phase der abgehenden Leitung wird der Schalter entsprechend dieser Phase geschlossen und wieder geöffnet. Ist der Fehler nicht verschwunden, dann wird der erfindungsgemäße Leistungsschalter, der den fehlerhaften Abgang schützt, geöffnet.
Der erfindungsgemäße Leistungsschalter ist besonders für die Herstellung von Zellen geeignet, die das Kabel erden. Diese Erdung wird von den Normen bestimmter Länger, insbesondere des Vereinigten Königreichs, gefordert und ist unter dem englischen Begriff "Integral Earthing" bekannt. Figur 24 zeigt eine Zelle, die diese Erdung durchzuführen erlaubt. Sie enthält eine herausziehbare Schublade 750, die die drei Pole eines erfindungsgemäßen Leistungsschalters aufnimmt. Nur der Pol 751 ist in der Figur sichtbar, da es sich um eine Ansicht von hinten handelt. Das Bezugszeichen 751A bezeichnet die obere Klemme des Pols 751 und das Bezugszeichen 751B die untere Klemme. Die Zelle enthält einen Stromschienensatz 752 und einen Kabelabgang 753. Bezüglich der in den Figuren 6 und 7 gezeigten Zelle ist der Erdschalter 70 entfallen.
Die integrale Erdung erfolgt folgendermaßen:
- der erfindungsgemäße Leistungsschalter wird ausgeschaltet;
- die Schublade wird herausgezogen;
- der Leistungsschalter wird um 45º durch Drehung des Metallprofils in Uhrzeigersinn gekippt;
- die drei Pole des Leistungsschalters werden mit Hilfe eines Metallbügels 755 (Figur 25) kurzgeschlossen, der drei in die oberen Klemmen 751A der Pole eindringende Kontakte 761, 762 und 763 besitzt. Der Bügel dient auch zur Erdung der Pole des Leistungsschalters, da die Zweige des Bügels mit der durch das die Pole tragende Metallprofil geerdeten Schublade in Kontakt kommen. Der Bügel enthält weiter Anschläge 764 und 765, die die Begrenzung des Rotationshubs der Pole in Gegenuhrzeigersinn begrenzen, wenn die Pole wieder zurückgekippt werden. Außerdem dienen sie dazu, diese Pole in hinreichendem Abstand von den Stromschienen 752 zu halten;
- während die Schublade noch herausgezogen und die Pole noch um 45º geneigt sind, befestigt man an jeder der unteren Klemmen 751B der Pole eine metallische Verlängerung 754;
- der erfindungsgemäße Leistungsschalter wird wieder in waagrechte Stellung gebracht und die Schublade wird geschlossen;
- die Pole werden in Gegenuhrzeigersinn bis zum Anschlag geschwenkt, so daß die Verlängerungen 754 mit den Kabelabgängen in Kontakt kommen;
- der erfindungsgemäße Leistungsschalter wird geschlossen, so daß die Kabel über den Leistungsschalter geerdet werden.
Wenn in diesem Augenblick eine Spannung im Kabel vorliegt, werden die Pole des Leistungsschalters aufgrund des hergestellten Kurzschlusses geöffnet.
Es ergibt sich also, daß eine mit einem erfindungsgemäßen Leistungsschalter ausgerüstete Zelle die integrale Erdung mit Hilfe einiger einfacher und vollkommen sicherer Zubehörteile ermöglicht.
Natürlich kann man durch Umkehr der Stellung der zusätzlichen Hilfsmittel ggf. die Stromschienen einer Station über den Leistungsschalter erden (Integral Earthing).
Die Erfindung ist auf die Herstellung von Zellen mit beschränktem Platzbedarf auf dem Boden anwendbar, wie dies die Figuren 26 bis 28 zeigen.
In Figur 26 erkennt man, daß die gleiche Zelle 800, die von vorne im Schnitt zu sehen ist, zwei identische Kassetten mit je einer Schublade 801 und 802 enthält, die je einen erfindungsgemäßen Leistungsschalter 811, 812 aufnehmen.
Die oberen Leistungsschalter wie z.B. 811 haben an den unteren Bereich ihrer Pole angepaßte Stromanschlüsse 811' erhalten, um mit einem Stromschienensatz 813 zusammenzuwirken, der sich zwischen den beiden Schubladen befindet. Die Kabel wie z.B. das Kabel 814 der unteren Leistungsschalter wie z.B. 812 treten nach unten aus der Zelle aus, wie dies oben insbesondere anhand der Figuren 6 und 20 beschrieben wurde. Die Kabel 816 der oberen Leistungsschalter wie z.B. 811 verlaufen durch eine Rinne 815' hinter dem Abteil 815. Das Abteil 815 enthält zwei Kästen 817 und 817A, die durch eine Metallmanschette 818 voneinander getrennt sind, in der die Stromschienen 813 verlaufen. Die Kästen enthalten die Schutzrelais und alle für die Betätigung der Leistungsschalter erforderlichen Hilfsmittel.
Vor dem Abteil 815 befindet sich eine Rinne 815", in der die mehradrigen Kabel für die Fernsteuerung und die Fernmeldung untergebracht werden.
An der Vorderseite der Zellen wird die Manschette für den Durchlaß der Stromschienen 818 als Anschlußzone für die Zellen verwendet. In dieser Zone findet man:
- die ankommenden Stecker der mehradrigen Fernsteuerkabel oder Verbindungen zwischen den Zellen,
- die Niederspannungsverbinder der beiden Schutzkästen,
- die Verbinder der Steuer- und Signalisationsschaltungen der vier die Leistungsschalter enthaltenden Schubladen.
Es ist wichtig zu bemerken, daß die Niederspannungskästen getrennt (d.h. in einem anderen Werk) hergestellt werden können und an der Baustelle montiert werden.
Wenn man erfindungsgemäß für eine Mittelspannungszelle von 24 kV eine Breite 1 von 600 mm und eine Tiefe P von 1300 mm vorsieht und eine Breite x = 200 mm für das benachbarte Abteil 815 vorsieht, dann beträgt die Fläche am Boden für die Doppelzelle nahezu 1 m², was einen Gewinn von mehr als 100% bezüglich der kleinsten bekannten Zellen darstellt, die mit einer geringeren Betriebssicherheit die gleichen Aufgaben erfüllen.
Die oben beschriebene Zelle besitzt weitere Vorzüge:
- Es gibt nur noch ein Tragwerk für zwei Leistungsschalter, was einen wesentliche Gewinn bei der Herstellung erbringt.
- Die Schutzkästen können unabhängig von den Zellen (d.h. möglicherweise in einem anderen Werk) hergestellt werden und auf der Baustelle montiert werden.
- Die Schaltungen für die Verdrahtung der Zelle sind deutlich vereinfacht.
- Die Leistungsschalter können gut belüftet werden.
- Die Gefahren einer Zerstörung der Schutzkästen bei Ausbildung eines inneren Lichtbogens in der Zelle sind verringert.
- Der Schutz kann noch durch Einfügung von Platten aus lichtbogenfesten und feuerfesten Platten zwischen die Volumina für Mittel- und Niederspannung verbessert werden.
Außerdem bewahrt jeder der beiden Leistungsschalter einer Zelle seine spezifischen Vorteile:
- geschützte Pole,
- geringes Gewicht des Isoliermaterials,
- Luftisolierung zwischen den Phasen,
- verringerte Leiterlänge und minimale Anzahl von Kontakten,
- Montage der Pole auf einem an Masse liegenden Metallprofil,
- Selbstschutz des Polbereichs außerhalb der Kammer durch einen Schutz ohne Hilfsenergiequelle.
Industriell gesehen ist es nicht unbedingt notwendig, die Stationen im Werk aufzubauen. Die Stationen können an der Baustelle ausgehend von den Mittelspannungselementen und den Niederspannungselementen zusammengesetzt werden, die im Werk in Serie gefertigt und kontrolliert wurden.
Man kann Zellen nach Art der Figuren 26 bis 28 für alle Spannungen bis 36 kV realisieren.
Die Erfindung ist auf die Herstellung von Mittelspannungsstationen eines neuen, wirtschaftlichen und zuverlässigen Konzepts anwendbar.
Betrachtet man eine elektrische Mittelspannungsstation nach dem Stand der Technik, dann stellt man fest, daß diese Bauwerke sowohl auf dem Land als auch in der Stadt nahezu stets in einem besonderen Gebäude untergebracht sind. Sie bestehen aus vorgefertigten Mittelspannungszellen, die je eine getrennte Einheit bilden, was die Kabeleingänge und -abgänge, die Betätigungsapparate, die Schutzapparate und die Relaiseinrichtungen angeht.
Die fluchtende Anordnung von Zellen ergibt eine Station aufgrund ihres Anschlusses an einen gemeinsamen Stromschienensatz für alle Zellen.
Man kann sagen, daß sich eine Redundanz zwischen den Zellen und der Station ergibt, da man Zellenvolumina in ein Stationsvolumen einschließt.
Die Betreiber von Mittelspannungsnetzen suchten stets die Folgen eines eventuellen Unfalls in einer Zelle für eine Station gering zu halten. Neue Anstrengungen in dieser Richtung werden im Rahmen der europäischen Maßnahmen für die Verbesserung der Qualität der Energieverteilung an die Verbraucher unternommen:
- Anstrengungen, um die Erdungsfehler zu kanalisieren und symmetrische Fehler zwischen Phasen zu vermeiden, die stets heftiger sind und mehr Schäden verursachen;
- Bemühungen, um zu vermeiden, daß der Lichtbogen sich ausbreitet und daß andere Zellen als die, in der sich der Unfall ereignet hat, zerstört werden.
Trotzdem ist es stets schwierig im Fall eines Fehlers, den Lichtbogen in metallischen Zellen beschränkter Abmessungen, die außerdem mit brennbaren Isoliermaterialien gefüllt sind, zu kanalisieren.
Die Betreiber in allen Ländern beklagen jedes Jahr die Zerstörung von mehreren Mittelspannungsstationen durch Feuer, im allgemeinen aufgrund von langdauernden Fehlzuständen wegen des Verschwindens der Hilfsstromquelle oder der Hilfsstromquellen für den Schutz im Verlauf eines Fehlers. Der erfindungsgemäße Leistungsschalter ermöglicht die Herstellung von Mittelspannungsstationen, die sich durch einfache und wirtschaftliche Konstruktion auszeichnen, wie dies die Figuren 29 und 30 zeigen.
In diesen Figuren erkennt man eine im wesentlichen parallelepipedische Struktur 900 aus Beton, aus GRT oder einem äquivalenten feuerfesten Baumaterial mit mehreren Abteilen 901, 902, 903, in denen erfindungsgemäße Leistungsschalter untergebracht sind. Jedem dieser Abteile ist ein Abteil 901A, 901B, 901C mit Schutzeinrichtungen zugeordnet, die vorzugsweise auf gleitenden Schubladen montiert oder in nicht dargestellten entnehmbaren Kästen angeordnet sind. Über den Abteilen befindet sich eine Decke 905, die mit einem Dach 906 ein Abteil 907 definiert, in dem ein für die Abteile gemeinsamer Stromschienensatz untergebracht ist.
Jedes Abteil empfängt eine Schublade 911, 912, 913 mit einem Leistungsschalter der obigen Art 921, 922, 923 sowie dem gemeinsamen Metallprofil 916 und dem gemeinsamen Steuerkasten 915. Diese Leistungsschalter können an den Stromschienensatz über isolierende Traversen 931, 932, 933 und an Abgänge 941, 942, 943 von Kabeln angeschlossen werden, die durch im Sockel 910 der Station vorgesehene Schächte verschwinden.
Vor der Station (Figur 30) befindet sich ein Gang, der im Normalbetrieb durch eine Klappe 920 verschlossen ist. Bei einer Intervention an den Leistungsschaltern, beispielsweise dem Leistungsschalter 922, wird die Klappe angehoben und die Schublade 912 herausgezogen, wie dies in unterbrochenen Linien in Figur 30 angedeutet ist.
Alle Belüftungsmaßnahmen werden ergriffen, um eine Kondensation oder Oxidation zu vermeiden. Die belüftete Struktur der erfindungsgemäßen Leistungsschalter erleichtert die Freiluftrealisierung von Stationen.
Der erfindungsgemäße Leistungsschalter eignet sich für die Herstellung von Kontaktzellen, indem eine Vakuumkammer geeigneter Abmessungen verwendet wird.
Die oben anhand der Figuren 29 und 30 beschriebene Station besitzt außerdem Vorteile hinsichtlich der wirtschaftlichen Herstellung und der Betriebssicherheit. Es seien alle Vorteile erwähnt, die bei der Verwendung von erfindungsgemäßen Leistungsschaltern auftreten. Außerdem bewirkt die Konzeption in Form von Abteilen aus Beton oder einem analogen Material, daß die Fehler zwischen Phasen wenig Möglichkeiten der Ausbreitung oder der Zerstörung der für den Betrieb, die Fernsteuerung oder die Fernmeldung erforderlichen Niederspannungseinrichtungen bieten.
Natürlich gibt es zahlreiche Anwendungsbeispiele für die Erfindung außer den oben erläuterten Beispielen. Die Erfindung ist bei allen Ausführungen im Bereich der Mittel spannung anwendbar, die Leistungsschalter, Trennschalter und Strommeßvorrichtungen verwenden.

Claims

1. Selbsttrennender Leistungsschalter, der für jeden Pol (1, 2, 3) eine isolierende Traverse (10) enthält, die eine Vakuumkammer mit einem ortsfesten Kontakt (18) und einem beweglichen Kontakt (21) umschließt und an einem ersten Ende einen ersten an eine erste Klemme der Kammer angeschlossenen Kontakt (20), der mit einem ankommmenden Leiter zusammenwirkt, sowie an einem zweiten Ende einen zweiten an eine zweite Klemme der Kammer angeschlossenen Kontakt (48) aufweist, der mit einem Abgangsleiter zusammenwirken soll, dadurch gekennzeichnet, daß die Traversen an einem Metallprofil (4) befestigt sind, entlang von dem eine gemeinsame Betätigungswelle (38) für die Kammern verläuft, welche vom Metallprofil einen Abstand hat und von einer Betätigungssteuerung der beweglichen Kontakte der Kammern betätigt wird, wobei diese Betätigungssteuerung in einem mit dem Metallprofil (4) fest verbundenen Kasten (5) betätigt wird und das Metallprofil um seine eigene Achse drehbeweglich ist, um die Abtrennung zu bewirken.

2. Selbsttrennender Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Pol eine isolierende Traverse (10) mit einem ersten Teil (10A) enthält, der die Vakuumkammer (14) aufweist, welche eine durch einen ersten Metallflansch (16) und einen zweiten Metallflansch (17) verschlossene Isolierumhüllung (15) aufweist, wobei der erste Metallflansch (16) außerhalb der Umhüllung eine erste Kontaktklemme (20) und innerhalb der Umhüllung den ortsfesten Kontakt (18) trägt, während der zweite Flansch (17) dicht von einem beweglichen Metallstift (22) durchdrungen wird, der den beweglichen Kontakt (21) trägt, daß die isolierende Traverse einen zweiten zylindrischen Teil (10B) aufweist, in dem koaxial ein mechanisch an die Vakuumkammer und elektrisch an den beweglichen Metallstift (22) angeschlossenes Metallrohr (25) angeordnet ist, das einen an den beweglichen Metallstift angeschlossenen Steuerstift (30) enthält, daß die isolierenden Traversen jedes Pols an dem im wesentlichen am Übergang zwischen dem ersten (10A) und dem zweiten Teil (10B) jeder Traverse liegenden Metallprofil (4) befestigt sind, daß der Steuerstift (30) jedes Pols mechanisch mit der Steuerwelle (38) über einen Hebel (32), der an einem mit dem Metallrohr (25) fest verbundenen Endstück (26) angelenkt ist, und über einen isolierenden Arm (35, 32A) verbunden ist, der mit einem ersten Ende an dem Hebel (32) und mit einem zweiten Ende an einer Pleuelstange (37, 38B) angelenkt ist, die mit der Welle verbunden ist, und daß das Endstück (26) mechanisch und elektrisch mit dem Metallrohr (25) verbunden ist und eine zweite Kontaktklemme (48) bildet.

3. Selbsttrennender Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungswelle (38) eine drehbare Welle ist.

4. Selbsttrennender Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungswelle (38) eine entlang ihrer Achse translatorisch bewegliche Welle ist.

5. Selbsttrennender Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil (10A) der isolierenden Traverse (10) auf der Innenseite zur Achse der Traverse parallele Rinnen (12) aufweist, die mit der Außenwand der Vakuumkammer Belüftungskanäle definieren, und daß die Luft durch das Metallrohr (25) strömt und in die Kanäle durch Löcher (25A) in dem Rohr eindringt.

6. Selbsttrennender Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumkammer (14) in einem zylindrischen Käfig (13) aus Harz untergebracht ist, der sich in dem ersten Teil (10A) der Traverse (10) befindet.

7. Selbsttrennender Leistungsschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (13) aus Harz innen Rinnen (13A) parallel zu seiner Achse aufweist, die mit der Wand der Vakuumkammer (14) Belüftungskanäle definieren, wobei die Luft in das Metallrohr (25) strömt und in die Kanäle durch Löcher (25A) in dem Rohr eindringt.

8. Selbsttrennender Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Festigkeit zwischen dem Metallrohr (25) und dem zweiten Teil (10B) der isolierenden Traverse durch eine Hülle aus komprimierbarem Isoliermaterial gewährleistet wird, die auf das Metallrohr (25) geschoben und in den zweiten Teil (10B) gesteckt ist, wobei die Montage durch die Verwendung eines isolierenden Gleitfetts erleichtert wird.

9. Selbsttrennender Leistungsschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (27) aus Latex ist.

10. Selbsttrennender Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die kinematische Kette zwischen dem Steuerstift (30) und der Steuerwelle (38) einen Federmechanismus (53) zur Kompensation des Spiels enthält.

11. Selbsttrennender Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Steuerstifts (30) einen rohrförmigen Endbereich (30A) enthält, in den der bewegliche Stift (22) eindringt, daß der bewegliche Stift (22) einen Schlitz (22A) aufweist, in den ein erster, den Steuerstift durchquerender Zapfen (22B) hineinragt, daß eine Feder (22C) sich an einer ersten Stützscheibe (22D) in Kontakt mit dem Ende des Steuerstifts (30) und gegen eine zweite Stützscheibe (22E) abstützt, die auf den beweglichen Stift (22) gesteckt ist und durch einen zweiten, den beweglichen Stift (22) durchquerenden Zapfen (22F) gehalten wird.

12. Selbsttrennender Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Verbindung zwischen dem Metallrohr (25) und der Vakuumkammer und die elektrische Verbindung zwischen dem Metallrohr (25) und dem beweglichen Kontaktstift (22) mit Hilfe einer am zweiten Flansch (17) befestigten Manschette (15A), eines mit der Manschette (15A) und dem Metallrohr (25) fest verbundenen Rings (15B) und eines balg- oder ringförmigen Kontakts (15C) erfolgt, der sich in dem Ring befindet und den Stift (22) umgibt.

13. Selbsttrennender Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Stift (22) an den Steuerstift (30) angeschraubt ist und die elektrische Verbindung zwischen dem beweglichen Stift (22) und dem Metallrohr über einen Lamellenkontakt (15D) erfolgt, der auf dem beweglichen Stift (22) befestigt ist.

14. Selbsttrennender Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstift von dem beweglichen Stift (22) der Vakuumkammer gebildet wird.

15. Selbsttrennender Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Endstück (26) zwei Halbringe (41, 42) aufweist, die auf das Metallrohr aufgespannt sind und am Ende des zweiten Teils (10B) der isolierenden Traverse (10) anliegen.

16. Selbsttrennender Leistungsschalter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbringe (41, 42) Zapfen (45) tragen, die mit Vertiefungen im zweiten Teil (10B) der isolierenden Traverse (10) zusammenwirken, um das Metallrohr (25) in Drehrichtung festzulegen.

17. Selbsttrennender Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (27) in Translationsrichtung durch einen Klemmring (28) blockiert ist, der auf das Metallrohr (25) aufgesetzt ist.

18. Selbsttrennender Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 2 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spule mit Magnetringkern auf den zweiten Teil (10B) der isolierenden Traverse in Höhe des Übergangs (10C) vom ersten (10A) zum zweiten Teil (10B) der isolierenden Traverse (10) aufgesetzt ist.

19. Selbsttrennender Leistungsschalter nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche des zweiten Teils (10B) der isolierenden Traverse (10) mit einer Metallbeschichtung (52) in Höhe der Wicklung (50) und des Metallprofils (4) versehen ist.

20. Selbsttrennender Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Traverse in der Nähe des Übergangs (10C) ein Metallgitter (51) enthält, das beim Gießen eingebettet wird und auf das Potential des Metallrohrs (25) gebracht ist.

21. Selbsttrennender Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß jede Traverse eine zweite Vakuumkammer (14A) enthält, die mit der ersten Vakuumkammer (14) in Reihe geschaltet ist, wobei die beweglichen Stifte der beiden Kammern Mittel (211, 212) zur gegenseitigen Befestigung aufweisen.

22. Mittelspannungszelle, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens einen Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 21 enthält.

23. Mittelspannungszelle nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsschalter in einer Schublade (56) untergebracht ist, die in einem Kasten (55A) gleitet, wobei der Kasten Stützisolatoren (58) für einen Satz von Stromschienen (59) und Stützisolatoren (67) für einen Kabelabgang (65) aufweist und wobei der Leistungsschalter bei offenen Kontakten ganz in der Schublade Platz findet, die dann aus dem Kasten herausgezogen werden kann.

24. Mittelspannungszelle nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Kasten (55A) eine erste ortsfeste Klappe (61) enthält, die teilweise den die Stromschienen (59) enthaltenden Raum vom Raum für die Schublade (56) trennt.

25. Mittelspannungszelle nach den Ansprüchen 23 und 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Kasten (55A) eine zweite bewegliche Klappe (61B) enthält, die eine Stellung oberhalb der ersten Klappe (61) einnimmt, wenn der Leistungsschalter in Betrieb ist, und in eine Stellung gelangt, in der sie vollständig zusammen mit der ersten Klappe (61) den Zugang zum Raum für die Stromschienen (59) vom Raum für die Schublade (56) verhindert, wenn der Leistungsschalter ausgeschaltet ist.

26. Zelle nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der zweiten Klappe (618) von einer Scheibe (61C) gewährleistet wird, die durch die Drehung des Metallprofils (4) mitgenommen wird und mindestens einen Gestängesatz (61F, 61G, 61H, 61I) betätigt, der mit der zweiten Klappe (618) verbunden ist, die in am Kasten (55A) befestigten Gleitschienen (61A) gleitet.

27. Zelle nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (61C) eine mit einem Rasthaken (61J) zusammenwirkende Kerbe (61K) enthält, um die Scheibe anzuhalten, wenn die Schublade herausgezogen ist, wobei der Rasthaken durch Betätigung der Schublade (56) entriegelt wird, wenn diese zurückgeschoben wird.

28. Zelle nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine erste Klappe (61L) enthält, die einen ersten Teil mit drei rechtwinkligen Abschnitten (61L1, 61L2, 61L3), die je einen Ausschnitt besitzen und über einen länglichen Abschnitt (61M) mit Längsschlitzen (61N) miteinander verbunden sind, und einen zweiten Teil mit drei rechtwinkligen Abschnitten (61L1', 61L2', 61L3') aufweist, die je einen Ausschnitt besitzen und über einen länglichen Bereich (61M') mit Zapfen (61P), die in die Schlitze (61N) eingreifen, miteinander verbunden sind, wobei die Teile durch eine Feder gegeneinander gezogen werden, daß die Zelle eine zur ersten Klappe (61L) parallele zweite Klappe (61R) enthält, die einen ersten Teil mit drei rechtwinkligen Abschnitten (61R1, 61R2, 61R3), die über einen Abschnitt mit Längsschlitzen miteinander verbunden sind, und einen zweiten Teil mit drei rechtwinkligen Abschnitten (61R1', 61R2', 61R3') aufweist, die über längliche Abschnitte mit Schlitzen verbunden sind, in die die Zapfen (61P) eingreifen, wobei die Teile durch Federn (61S) zueinander gezogen werden, und daß die beiden Klappen zueinander parallel angeordnet sind und durch die Bewegung der Pole oder durch einen mit der Bewegung der Pole verbundenen Mechanismus betätigt werden.

29. Zelle nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Schublade (56) ein Verschlußorgan (62) aufweist, das durch die Drehung des Leistungsschalters beim Übergang von der eingeschalteten in die ausgeschaltete Stellung und umgekehrt gedreht wird und die Pole erdet, wenn der Leistungsschalter ausgeschaltet ist.

30. Mittelspannungszelle nach einem der Ansprüche 23 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung des Metallprofils (4) durch einen Getriebemotor (78) bewirkt wird, der an der Schublade (56) befestigt ist und mit einem mit dem Metallprofil (4) fest verbundenen Ritzel (77) zusammenwirkt.

31. Mittelspannungszelle, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Stromschienensätze (90A, 90B, 90C; 91A, 91B, 91C), einen Kabelabgang (110A, 110B, 110C) und zwei je mit einem Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 21 versehene Schubladen besitzt, wobei die kabelseitigen Enden der Leistungsschalter Pol für Pol verbunden sind und die beiden Leistungsschalter je ein Metallprofil (96, 97) aufweisen, das je einem Steuerkasten (98, 99) zugeordnet ist.

32. Mittelspannungszelle nach einem der Ansprüche 22 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Pol eines Leistungsschalters zwei Traversen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 aufweist, die elektrisch parallelgeschaltet sind.

33. Mittelspannungszelle, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 21 enthält, wobei jeder Pol (161) in Reihe mit einem Stromtransformator (162) liegt, der im wesentlichen die gleiche äußere Form und das gleiche Volumen wie ein Pol besitzt und bezüglich des Pols um 180º gedreht angeordnet ist sowie auf dem gemeinsamen Metallprofil (161B) der Pole des Leistungsschalters sitzt.

34. Mittelspannungszelle nach einem der Ansprüche 23 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Erdschalter (70) besitzt, der die durch den Leistungsschalter geschützten Abgangskanäle an Erde legt.

35. Zelle nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Erdschalter (701, 702, 703) einpolige elektromagnetische Steuerungen besitzt.

36. Mittelspannungszelle, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Leistungsschalter (751) nach einem der Ansprüche 1 bis 21, einen Stromschienensatz (752) und einen Kabelabgang (753) besitzt, wobei die Kabel insgesamt über den Leistungsschalter mit Hilfe eines Bügels (755) geerdet werden können, der die oberen Klemmen (751A) des Leistungsschalters kurzschließt und durch Kontakt mit der Schublade (750) des Leistungsschalters und mit Hilfe von drei Verlängerungsleitern (754) erdet, die den Kontakt zwischen den unteren Klemmen (751B) des Leistungsschalters und den Kabelabgängen herstellen.

37. Zelle nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromschienen geerdet werden, indem die Aufgaben des Bügels (755) und der Verlängerungsleiter (754) vertauscht werden.

38. Zelle nach einem der Ansprüche 36 und 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Bügel elektrische und mechanische Anschläge (764) zur Begrenzung des Drehhubs der Schublade (750) aufweist.

39. Mittelspannungszelle, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Schubladen (801 und 802) aufweist, die übereinander angeordnet sind und je einem Leistungsschalter (811, 812) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21 zugeordnet sind, die mit einem gemeinsamen Stromschienensatz (813) zusammenwirken, der sich zwischen den beiden Schubladen befindet.

40. Zelle nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Kabel (816) des oberen Leistungsschalters (811) durch eine erste Rinne (815') verlaufen, die hinter einem der Zelle benachbarten Abteil (815) verlaufen.

41. Zelle nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß das Abteil (815) zwei abnehmbare Niederspannungskästen aufweist, die Schutzrelais und alle für den Betrieb der Leistungsschalter erforderlichen Hilfseinrichtungen enthalten.

42. Zelle nach einem der Ansprüche 40 und 41, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Abteil (815) eine zweite Rinne liegt, die die mehradrigen Kabel für die Fernsteuerung oder Fernmeldung enthält.

43. Zelle nach einem der Ansprüche 40 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromschienensatz (813) in das Abteil über eine Manschette (818) zum Durchlaß der Stromschienen eindringt.

44. Zelle nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß der vor der Manschette für den Durchlaß der Stromschienen (818) im Abteil vorhandene Raum für Anschlüsse verwendet wird, insbesondere für die Anschlüsse der mehradrigen Kabel zur Fernsteuerung oder zur Verbindung zwischen den Zellen.

45. Kontaktzelle, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 21 enthält.

46. Mittelspannungsstation, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine im wesentlichen parallelepipedische Struktur aus einem feuerfesten Baumaterial enthält, die mehrere Abteile (901, 902, 903) mit je einem Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 21 enthält, wobei jedes Abteil einem Raum (901A, 902A, 903A) zugeordnet ist, der Niederspannungsapparate für den Betrieb der Leistungsschalter sowie für die Fernsteuerung und Fernmeldung enthält, wobei die Abteile und Räume unter einer Decke (905) liegen, die mit einem Dach (906) einen Speicherraum (907) definiert, in dem ein Schienensatz (908) liegt, der für die Leistungsschalter, mit denen die Stromschienen über isolierende Traversen (931, 932, 933) zusammenwirken, gemeinsam vorgesehen ist, und daß die Station an der Vorderseite einen Gang (917) enthält, wobei die Abgangskabel (951, 952, 953) durch Schächte im Sockel (910) der Station verlaufen.