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Die
Erfindung betrifft allgemein ein Schaltgerät für das Gebiet der Verteilung
von elektrischer Energie. Sie betrifft insbesondere ein Schaltgerät, das die
meisten Betätigungshandlungen
vereinfacht, ohne dass man der Hochspannungsumgebung in der Nähe von Kabelanschlüssen usw.
ausgesetzt ist.
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Schaltgeräte werden
in der Regel nach unterschiedlichen Kategorien und Merkmalen unterschieden,
beispielsweise nach: dem Einbauort (z. B. geneigt oder auf einer
Oberfläche,
unter der Oberfläche
usw.); der Anordnung der Komponenten (z. B. Lasttrennschalter, Sicherungen,
Fehlerschutzschalter, Trennschalter, Längstrennschalter usw.); Kabelverbindungen
(z. B. Winkelstücke,
Kabelschuhe); der Zugänglichkeit
der Komponenten und Steuerungen; dem Medium innerhalb des Schaltgerät-Einschlusses,
beispielsweise Luft, Vakuum, Öl,
Gas (etwa SF
6) usw.; und nach zusätzlichen
Merkmalen wie Fehleranzeigen, Spannungsanzeigen, Leistungsbetrieb, automatische
Fehlerunterbrechungssteuerung usw. Im
US-Patent
4,484,046 ist beispielsweise ein Schaltgerät offenbart,
das die Kombination aus einem Vakuumunterbrecher und einem in Reihe
geschalteten sichtbaren Trennschalter enthält. In der Anordnung des
US-Patents 4,484,046 wird
der sichtbare Trennschalter auch mit Masse verbunden, wenn er in
die geöffnete
Position bewegt wird. In einer anderen Anordnung, einem RGC-Schaltgerät, das bei ABB
erhältlich
und im Katalog N-H 5194 E erläutert ist,
wird ein Lastunterbrechungsschalter und ein in Reihe geschalteter
Trennschalter verwendet, der sichtbar ist und in der offenen Position
an Masse liegt. Der Lastunterbrechungsschalter und der Trennschalter
sind in einer SF
6-Umgebung untergebracht. Eine
weitere Anordnung, die im
US-Patent
5,508,486 offenbart ist, betrifft ein gasisoliertes Schaltgerät, das Auslassdurchgänge und
eine Antriebsvorrichtung für den
internen mehrpoligen Vakuumschalter und den mehrpoligen Überlastschalter
aufweist, die an der Vorderwand des Schaltgerätegehäuses angeordnet sind. Die Vakuumschaltröhren sind
unter einem rechten Winkeln zur Vorderwand angeordnet. Die Drehachsen
der Schalterwelle des Überlastschalters
verlaufen waagrecht und parallel zur Gehäusevorderwand.
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Diese
herkömmlichen
Anordnungen können dafür geeignet
sein, Schaltgeräte
mit unterschiedlichem Aufbau bereitzustellen. Die herkömmlichen
Anordnungen sind jedoch ziemlich unhandlich zu bedienen, und man
muss sich dem Bereich der Hochspannungskabel aussetzen. Zudem ist
es nicht möglich, den
offenen Spalt der internen Schalter zu sehen. Es sind keine grundlegenden
Anordnungen oder Merkmale enthalten, die es er lauben, das Schaltgerät in unterschiedlichen
Umgebungen und unter verschiedenen Montagebedingungen einzubauen.
Ein Schaltgerät,
das viele dieser Nachteile abmildert, ist im
US-Patent 5,521,567 dargestellt. Um
die Nutzbarkeit dieses Schaltgerätetyps
zu erhöhen
und ihn einfacher fertigen zu können,
sind jedoch zusätzliche Betriebs-
und Aufbaumerkmale erwünscht.
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DE-2823056 offenbart ein
Schaltgerät
mit einem Gehäuse,
in dem Fenster angebracht sind. Man kann den Status des Schalters
innerhalb des Gehäuses
durch die Fenster sehen.
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Damit
liefert eine Ausführungsform
der Erfindung eine erwünschte
Anordnung eines Schaltgeräts,
das leicht zu bedienen ist und bei dem man den offenen Spalt der
inneren Schalter sehen kann, ohne dass man irgendeiner Hochspannung
ausgesetzt ist.
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Eine
weitere Ausführungsform
der Erfindung stellt ein Schaltgerät bereit, das Felder von Betrachtungsfenstern
enthält,
bewegliche Informationsanzeigen, die über den Betrachtungsfenstern
liegen, und Betätigungsvorrichtungen,
die alle zugänglich
sind, ohne dass man in irgendeiner Weise mit Kabelverbindungen in
Berührung
kommt.
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Die
Erfindung ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs bestimmt.
Bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung sind durch die abhängigen
Ansprüche
bestimmt.
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Natürlich kann
man die durch diverse unterschiedliche Aspekte der Erfindung bestimmten
Merkmale miteinander kombinieren, und es sollten alle derartigen
Kombinationen als hier offenbart angesehen werden.
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Es
wird ein Schaltgerät
bereitgestellt, das ein Gehäuse
enthält,
das elektrische Komponenten umschließt, die Schaltmesser aufweisen,
die in einer offenen Position sichtbare offene Spalte herstellen. Das
Schaltgerät
umfasst ein Feld von Betätigungsvorrichtungen
und Betrachtungseinrichtungen, damit man die offenen Schaltmesser
sehen kann. Die Betätigungsvorrichtungen
und Betrachtungseinrichtungen sind aus einer ersten Richtung zugänglich und
in einem ersten Bereich des Gehäuses
angeordnet. Die Kabelverbindungseinrichtungen sind aus einer zweiten
Richtung zugänglich
und in einem zweiten Bereich des Gehäuses angeordnet. Damit können Bedienpersonen
die Betrachtungseinrichtungen und Betätigungsvorrichtungen verwenden,
ohne dem Bereich der Kabelverbindungen ausgesetzt zu sein. In einer
besonderen Anordnung ist ein Feld von Betriebsanzeigen bereitgestellt,
wobei die Betriebsanzeigen über
den Betrachtungseinrichtungen liegen und bewegt werden können, damit
der Gebrauch der Betrachtungseinrichtungen ermöglicht wird. In einer bevorzugten
Anordnung enthält
das Schaltgerät
mehrpolige Schaltgerät-Baugruppen,
die aus einzelnen einpoligen Baugruppen zusammengesetzt sind. Die mehrpoligen
Schaltgerät-Baugruppen
sind auf einem Gehäuse
entlang einer einzigen Kante oder Ecke der Schaltgerät-Baugruppe
montiert.
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Die
Erfindung wird nunmehr zur besseren Darstellung und um zu zeigen,
wie sie ausgeführt werden
kann, beispielhaft mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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Es
zeigt:
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1 eine
perspektivische Ansicht des Schaltgeräts gemäß einer ersten Ausführungsform der
Erfindung;
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2 einen
Aufriss der rechten Seite des Schaltgeräts in 1, zur Verdeutlichung
teilweise aufgeschnitten und mit weggelassenen Stücken;
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3 eine
Skizze des Schaltgeräts
in 1 und 2, die die Merkmale und die
Arbeitsweise des Schaltgeräts
erläutert;
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4 eine
perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform des Schaltgeräts der Erfindung;
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5 eine
Skizze der Anordnung einer Anzeige für das Schaltgerät in 4;
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6 einen
Aufriss der linken Seite des Schaltgeräts in 4, zur Verdeutlichung
teilweise aufgeschnitten und mit weggelassenen Stücken;
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7–9 jeweils
Draufsicht, Vorderansicht und rechtsseitigen Aufriss der Anzeige
des Schaltgeräts
in 4 und 6;
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10–12 jeweils
perspektivische Vorderansichten und Draufsichten einer mehrpoligen Baugruppe
des Schaltgeräts
in 4 und 6;
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13 eine
perspektivische Ansicht eines Montagekanals für die mehrpolige Baugruppe
in 10–12;
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14 eine
perspektivische Ansicht einer einpoligen Baugruppe der mehrpoligen
Baugruppe in 10–12;
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15 eine
perspektivische Ansicht der einpoligen Baugruppe in 14,
wobei zur Verdeutlichung eines der Trägerbleche entfernt ist;
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16 eine
perspektivische Teilansicht einer einpoligen Baugruppe wie in 14 und 15, jedoch
mit zusätzlichen
Merkmalen für
eine höhere Betriebsspannung;
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17 eine
perspektivische Teilansicht einer einpoligen Baugruppe wie in 14 und 15, die
jedoch einen Fehlerschutzschalter enthält;
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18 und 19 jeweils
perspektivische Ansichten des oberen bzw. unteren Gehäuseabschnitts
des Schaltgeräte-Gehäuses in 4 und 6;
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20 einen
Aufriss eines Trenn-Abstandshalters des Schaltgeräts in 1–19,
zur Verdeutlichung teilweise aufgeschnitten und mit weggelassenen
Stücken;
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21 eine
Skizze der Spannungsbeanspruchung, wenn herkömmliche Befestigungs- und Halteverfahren
verwendet werden;
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22 und 23 eine
Draufsicht bzw. einen rechtsseitigen Aufriss des Trenn-Abstandshalters in 20;
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24 eine
Skizze des Trenn-Abstandshalters der Erfindung in 20;
und
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25 ein
Blockdiagramm des elektrischen Schaltplans von Teilen der Anzeigeund
Prüfmittel
des Schaltgeräts
in 4–19.
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Es
wird nun Bezug auf 1–3 genommen.
Das Schaltgerät 10 der
Erfindung stellt verschiedene vorbestimmte Anordnungen bzw. Kombinationen
von Lasttrennschaltern und rücksetzbaren Fehlerschutzschaltern
in einer Schaltgerätegruppierung
bereit, die einen unter Druck stehenden gasgefüllten Raum innerhalb eines
Gehäuses 200 aufweist.
Das Gehäuse 200 ist
eine längliche
Blechschale mit vieleckigem Querschnitt, das geeignete Zwischenräume und
vorbestimmte Funktionen zusammen mit struktureller Festigkeit bereitstellt,
damit es die diversen Komponenten halten und tragen kann, beispielsweise
den in 2 dargestellten Lasttrennschalter 202.
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Das
Schaltgerät 10 bestimmt
ein oder mehrere Sichtfenster, beispielsweise 204, auf
einer Oberseite 206 des Gehäuses 200, und zwar
bevorzugt angeordnet als ausgerichtete Reihe oder erstes Feld 205 mit
einem Sichtfenster, z. B. 204, das unmittelbar über einem
oder mehreren Schaltmessern 203 eines jeden Lasttrennschalters 202 oder
einer anderen Schalterkomponente liegt. Beispielsweise sind, siehe 2,
die Sichtfenster 204, 208, 210 und 212 jeweils über einer
Gruppierung eines ersten Lasttrennschalters, eines rücksetzbaren
Fehlerschutzschalters und zweiten und dritten Lasttrennschaltern
angeordnet. Eine zweite ausgerichtete Reihe bzw. ein zweites Feld 215 mit
Steuervorrichtungen, z. B. der Erläuterung dienenden Betriebsartwählern 214, 216 ist ebenfalls
auf der Oberseite 206 des Gehäuses 200 vorhanden.
Das zweite Feld 215 hat Abstand zum ersten Feld 205 der
Sichtfenster, wobei die allgemeinen Richtungen generell durch jedes
Feld 205 und 215 bestimmt werden, die allgemein
parallel sind.
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Die
Betriebsartwähler,
z. B. 214, 216, werden dazu verwendet, die Lasttrennschalter
und zurücksetzbaren
Fehlerschutzschalter über
einen abnehmbaren Handhebel 244 zu betätigen, der in 6 dargestellt
ist. Der Betriebsartwähler 216,
siehe 2, dient zum Betätigen eines dreipoligen Lasttrennschalters,
und der Betriebsartwähler 214 dient
zum Auslösen
einer Unterbrechungsfunktion eines Pols eines dreipoligen rücksetzbaren
Fehlerschutzschalters. Natürlich
enthält
in anderen Anordnungen das dritte Feld 215 auch Anzeigen,
Testmittel usw. Ein Steuergehäuse 217,
das sich zur Rückseite
des Gehäuses 200 erstreckt,
ist für
die Auslösesteuerung der
rücksetzbaren
Fehlerschutzschalter-Komponenten bereitgestellt.
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In 3 ist
das Schaltmesser 203 in der geschlossenen Position dargestellt.
Die offene Position des Schaltmessers 203 ist mit "O" bezeichnet, und eine dritte Position
an Masse ist mit "G" bezeichnet. Die
Drehungsebene, die durch die Arbeitspositionen des Schaltmessers 203 definiert
wird, steht im Allgemeinen senkrecht zur oberen Fläche 206.
Die Schaltmesser 203 werden über eine Verbindung betätigt, die
insgesamt mit 246 bezeichnet ist und mit einer Schalterbetätigungswelle 248 verbunden
ist. Die Schalterbetätigungswelle 248 wird
von einem Betätigungsmechanismus
angesteuert, der insgesamt mit 250 bezeichnet ist und vom
Betriebsartwähler 216 über eine
Betätigungswelle 242 betätigt wird.
Die Schalterbetätigungswelle 248 ist
im Allgemeinen parallel sowohl zur oberen Fläche 206 als auch zur
vorderen Fläche 224 angeordnet.
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Das
Schaltgerät 10 enthält auch
eine dritte ausgerichtete Reihe bzw. ein drittes Feld 218 mit
externen Verbindungen, beispielsweise Durchführungen 220 für den Anschluss
von Winkelstücken
oder ähnlichen
Teilen, die Energieübertragungskabel
eines elektrischen Energieverteilungssystems abschließen. Das
dritte Feld 218 mit externen Verbindungen stellt einen
elektrischen Anschluss zu den diversen inneren elektrischen Komponenten
her, z. B. zu jedem Pol des Lasttrennschalters 202 und
den zurücksetzbaren
Fehlerschutzschaltern. Das dritte Feld 218 der Durchführungen 220 ist
generell auf der Vorderseite 222 des Gehäuses 200 angeordnet,
und insbesondere in einer bevorzugten Ausführungsform entlang einer Fläche 224,
die gegen die allgemein senkrechte Vorderseite 222 geneigt
ist. In einer bevorzugten Ausführungsform
ist die allgemeine Richtung, die generell durch das dritte Feld 218 bestimmt wird,
im allgemeinen parallel zu den ersten und zweiten Feldern 205, 215.
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Somit
sind das erste Feld 205 des Sichtfensters und das zweite
Feld 215 der Betätigungen
auf einer ersten Fläche 206 des
Gehäuses 200 angeordnet,
und das dritte Feld 218 mit den Durchführungen 220, die Kabelverbindungen
bereitstellen (z. B. für den
Anschluss von Winkelstücken
oder Kabeln) ist auf einer geneigten vorderen Fläche 224 angeordnet, die
Abstand zu den Flächen
hat, auf denen sich das erste und das zweite Feld 205 und 215 befinden,
und damit einen Winkel "a" einschließt. Der
Winkel "a" kann als im Allgemeinen
senkrecht bezeichnet werden. In einer besonderen Anordnung beträgt der Winkel "a" ungefähr 100 Grad. Ein Bereich von
90–110 Grad
hat sich als erwünscht
herausgestellt. Das erste und das zweite Feld 205 und 215 mit
den Sichtfenstern und den Betätigungen
kann man auch so beschreiben, dass sie aus einer ersten Richtung
zugänglich
sind und auf einer ersten Fläche
des Gehäuses 200 angeordnet
sind. Das dritte Feld 218 mit den äußeren Anschlüssen ist
aus einer zweiten Richtung zugänglich
und auf einer zweiten Fläche
des Gehäuses 200 untergebracht.
Man kann das erste Feld 205 natürlich dadurch beschreiben,
dass es auf einer ersten Fläche
untergebracht ist, dass das zweite Feld 215 auf einer zweiten
Fläche
untergebracht ist, und dass das dritte Feld 218 auf einer
dritten Fläche
untergebracht ist, wobei die erste und die zweite Fläche jeweils
aus der ersten Richtung zugänglich
sind, und die dritte Fläche
aus der zweiten Richtung zugänglich ist.
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Auf
diese Weise stellt das Schaltgerät 10 erwünschte Betriebseigenschaften
und eine bequeme Bedienung in unterschiedlichen Montageausrichtungen
und Umgebungen bereit. Somit kann das Einsehen der Position der
Schaltmesser 203 durch das Sichtfenster, z. B. 204,
und die Betätigung
der Schaltmesser 203 über
die Bedienelemente, z. B. den Betriebsartwähler 214, aus einer
ersten Position bezüglich
der oberen Fläche 206 erfolgen.
In dieser ersten Position ist man weit von den Kabelabschlüssen an den
Durchführungen 220 entfernt
und kommt diesen nicht zu nahe. Zudem kann die Handhabung der Kabel
an den Durchführungen 220,
beispielsweise zum Anschließen
und Trennen der Winkelstücke,
aus einer zweiten bequemen Position an der Vorderseite des Schaltgeräts 10 erfolgen.
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Beispielsweise,
siehe 3, kann eine Bedienperson bei 228 die
offene Position des Schaltmessers 203 aus einer Position über dem
Schaltgerät 10 generell
entlang einer ersten Richtung einsehen, die allgemein mit 252 bezeichnet
ist, während
sie auf einer Fläche
steht, die allgemein mit 226 bezeichnet ist. Die Bedienelemente,
z. B. der Betriebsartwähler 214,
und/oder die Sichtfenster, z. B. 204, können aus einer knienden oder
hockenden Position verwendet oder betätigt werden. Befindet sich
das Schaltgerät 10 in
einer Grube unter der Fläche 226,
so kann das Einsehen des Schaltgeräts 10 und das Betätigen der Bedienelemente
(z. B. des Betriebsartwählers 214) des
zweiten Felds 215 von der Fläche 226 aus erfolgen,
ohne dass man die Grube betritt und ohne dass man der Umgebung der
Durchführungen 220 und
der zugehörigen
Kabel zu nahe kommt. Wünscht
man die Kabel von den Durchführungen 220 zu
lösen,
so kann die Bedienperson die Kabel mit einem Shotgun-Stick (isoliertes
Klemm- bzw. Greifwerkzeug) oder einem ähnlichen Teil handhaben, während sie auf
der Fläche 226 steht,
und aus einer Position an der Vorderseite des Schaltgeräts, und
zwar entlang einer zweiten Richtung, die allgemein mit 254 bezeichnet
ist, d. h. aus der oben genannten zweiten Position. Diese Abläufe werden
vorgenommen, ohne die Grube zu betreten. Das Schaltgerät 10 kann
auch so angeordnet werden, dass die obere Fläche 206 mit den Feldern
der Sichtfenster und Bedienelemente allgemein senkrecht ist, und
die Durchführungen 220 können so
angebracht werden, dass sie zur einfacheren Handhabung allgemein
nach oben oder unten orientiert sind.
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Natürlich kann
man in anderen Anordnungen das Schaltgerät 10 zusätzlich in
einer Umhüllung
unterbringen, beispielsweise in einer der unterschiedlichen Typen,
die für
Schaltgeräte
verfügbar
sind, die auf einer Lagerung montiert werden. Beispielsweise sind,
siehe 1, am unteren Ende Platten mit Halteschenkeln 230, 232 auf
dem Gehäuse 200 bereitgestellt,
die für
eine Umhüllung
oder die Montage auf einer Fläche
verwendbar sind. Zusätzlich
sind am oberen Ende Platten mit Hebesitzen 234, 236 bereitgestellt,
die dem Transport und der Bewegung des Schaltgeräts 10 dienen. Das
Gehäuse 200 kann
entweder aus verschiedenen Metallen hergestellt werden (z. B. aus
unlegiertem weichen Stahl Blechdicke 7) oder isolierenden
Materialien, die für
die besonderen strukturellen Trageanforderungen geeignet sind.
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Damit
stellt das Schaltgerät 10 mit
Hilfe des vorbestimmten Aufbaus des Gehäuses 200 und der Anordnung
des dritten Felds 218 mit externen Verbindungen, des ersten
Felds 205 mit den Sichtfenstern und des zweiten Felds 215 mit
den Bedienelementen eine vielseitige Schaltgeräte-Gruppierung bereit, die gewünschte Betriebseigenschaften
erleichtert, und das in verschiedenen gewünschten Anordnungen und Ausrichtungen
montiert werden kann. Ist das Schaltgerät 10 beispielsweise
in einer Grube in der relativen Position wie in 3 dargestellt
angeordnet, so kann eine Bedienperson alle Operationen vornehmen,
beispielsweise Schalten, Isolieren, an Masse legen, die Spannung
prüfen
und die Phase abgleichen, ohne dass sie zu den Hochspannungsbereichen
Zugang hat oder ihnen nahe kommt. Dies ist möglich, da Bedienpersonen aus
einer Position über dem
Erdboden und aus der Richtung 252 die Lage der Schaltmesser 203 direkt
einsehen können
und Zugriff auf die Bedienelemente haben. Bei Vorgängen, die
Hand lungen an Winkelstücken
oder Kabeln mit einem Hot-Stick (isoliertem Werkzeug oder Messgerät) oder
einem ähnlichen
Teil erfordern, erfolgt der Zugang von der Schaltgeräte-Vorderseite
aus der zweiten Richtung 254.
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Wie
im angesprochenen
US-Patent 5,521,567 offenbart
enthält
das Schaltgerät
10 in
einer bevorzugten Ausführungsform
auch ein vollständiges
inneres System und Gesamtsystem, damit gewünschte Betriebshandlungen möglich werden,
die die Schaltung spannungsfrei machen, prüfen und an Masse legen, bevor
an ihr gearbeitet wird.
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Es
wird nun zusätzlich
auf 4–9 Bezug
genommen. Das Schaltgerät 20 in 4 enthält zusätzliche
eine oder mehrere Anzeigen, z. B. 24, die Information über den
Status der Schaltung und die Komponenten des Schaltgeräts 20 liefern.
Die Anzeigen, z. B. 24, sind auf der Oberseite 206 des
Gehäuses 200 angeordnet,
und zwar bevorzugt als ausgerichtete Reihe oder viertes Feld 26,
wobei eine Anzeige, z. B. 24, oben auf einem der Sichtfenster,
z. B. 204, liegt (d. h. unmittelbar darüber ausgerichtet ist). Beispielsweise
sind die Anzeigen 24, 28, 30 und 32, siehe 4, über den
entsprechenden Sichtfenstern 204, 208, 210 und 212 angeordnet.
Die Anzeigen 24, 28, 30 und 32 sind
auf einer Achse 34 bezüglich
des Gehäuses 200 schwenkbar
montiert, damit man die Anzeigen 24, 28, 30 und 32 anheben
kann und eine Einsichtnahme durch die jeweiligen Sichtfenster 204, 208, 210 und 212 möglich ist,
wenn sich eine Bedienperson oberhalb der Bedienelemente des Felds 215 befindet,
z. B. aus der ersten Richtung 252 in 3. Mit
Hilfe der in 4 gezeigten Anzeigen kann man sich
mit der Information auf den Anzeigen Einblick in den Zustand der
Schaltung verschaffen. In der geöffneten
Position, die in 4 und 6 mit 24' bezeichnet
ist, kann man die Lage der Schalter direkt einsehen. Befinden sich
die Anzeigen 24, 28, 30 und 32 in 4 in
der geschlossenen Position, so wirken sie auch als Blitzabdeckungen über den
jeweiligen Fenstern 204, 208, 210 und 212,
z. B. um jegliche Blitzeinwirkungen durch die Fenster auf Beobachter zu
verhindern, die bei Schaltvorgängen
auftreten können,
falls Fehlerbedingungen vorliegen.
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Das
Fenster 204, siehe 6, wird
so eingebaut, dass es das Gehäuse 200 über ein
Rahmenteil 44 entlang des Rands des Fensters 204 und
Klammern 46 abdichtet, die das Rahmenteil 44 und
das Fenster 204 gegen die Innenfläche des Gehäuses 200 drücken, wobei
ein Dichtmittel oder ein ähnliches Teil
zwischen der Oberseite des Rands des Fensters 204 und dem
Gehäuse 200 vorhanden
ist. Die Klammern 46 sind über Gewindebolzen 47,
die aus dem Gehäuse 200 herausragen
und sich durch die Klammern 46 erstrecken, und über Muttern 48,
die auf die Bolzen 47 geschraubt sind, damit geeig nete
Klemmkräfte
erzeugt werden, am Gehäuse 200 befestigt.
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In
einer besonderen Anordnung enthält
jede der Anzeigen
24,
28,
30 und
32 eine
Anzeigetafel
40 mit verschiedenen Kennzeichen und Angaben,
die den unter Spannung stehenden bzw. spannungsfreien Zustand eines
jeden Pols des darunter liegenden Lasttrennschalters oder Fehlerschutzschalters
darstellen. Eine beispielhafte Skizze der Anordnung
50 der
Kennzeichen und Angaben einer der Erläuterung dienenden Anzeigetafel
40 ist
in
5 dargestellt. Im Einzelnen enthält jeder
Pol eine Spannungsanzeige
52 und ein Leitungsdiagramm
54,
das die elektrische Schaltung und den Lasttrennschalter oder Fehlerschutzschalter
darstellt (in
5 ist ein Lasttrennschalter
dargestellt). Eine Prüfanzeige
60 und
die Spannungsanzeige
52 liefern Information über den Betriebsstatus
der Anzeigetafel
40 und die Integrität des Spannungserfassungssystems
für jeden
Pol. Eine weitergehende Beschreibung der Integritätsprüfung des
Spannungserfassungssystems findet man in dem genannten
US-Patent 5,521,567 . Die Spannungserfassungs-
und Schaltungsprüfsignale
werden über
Leiter in einem Kabel
241 (
4 und
6)
an jede Anzeigetafel
40 geliefert. Das Kabel
241 ist
an einen Sensor (nicht dargestellt) angeschlossen, der an den Kabelabschlüssen
220 angeordnet
ist.
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In
dem Erläuterungsbeispiel
für die
Anzeigetafel 40 zeigt die Prüfanzeige 60 ein vorbestimmtes Prüfsymbol,
z. B. einen ausgefüllten
Kreis, falls die Anzeigetafel 40 für die Prüfung geeignet angeordnet ist.
In der Darstellung wird die Anzeige 24 für Testzwecke
aus Solarzellen 64 versorgt. Zusätzlich ist eine Prüfbetätigung 66 vorhanden,
die bei 66 ein durchsichtiges Fenster über einem optischen Schalter
enthält.
Die Anzeigetafel 40 ist so ausgelegt, dass sie eine Prüffolge in
Gang setzt, wenn das Licht für den
optischen Schalter bei 66 unterbrochen wird und die Solarzellen 64 ausreichend
beleuchtet werden und Energie für
den Betrieb der Anzeigetafel 40 und der Prüfschaltung
liefern. Somit deckt der Benutzer die Prüfbetätigung 66 ab, und
anschließend
gibt die Darstellung des Prüfsymbols
in der Prüfanzeige 60 an,
dass die Anzeigetafel 40 ausreichend mit Energie versorgt
wird und vollständig
funktioniert. Bei dargestellter Prüfanzeige 60 kann sich
der Benutzer nun von der Betriebstauglichkeit einer jeden Spannungsanzeige 52 und
der Integrität
der Spannungserfassungsschaltung für den zugehörigen Pol überzeugen.
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In
einer besonderen Ausführungsform
hebt die Spannungsanzeige 52 das eingeschaltete Symbol
im Prüfmodus
hervor, z. B. indem es vollständig erleuchtet
dargestellt wird, um zu verifizieren, dass die Spannungsanzeige 52 arbeitet
und die Spannungserfassungsschaltung vollständig funktioniert und zuverlässig ist.
Nach dieser Prüffunktion, d.
h. nachdem die Bedienperson das durchsichtige Fenster über dem
optischen Schalter bei 66 freigibt, kann man sich vom spannungsführenden
bzw. spannungsfreien Zustand eines jeden Pols anhand des Status
der Spannungsanzeige 52 überzeugen, die für jeden
entsprechenden Pol vorhanden ist, beispielsweise 52b und 52c für die entsprechenden zweiten
und dritten Pole der Anzeigetafel 40. In einer besonderen
Ausführungsform,
in der die Spannungsanzeigen 52 für eine normale Funktion angeordnet sind,
aktiviert die Bedienperson, bevor sie auf die Abwesenheit eines
spannungsanzeigenden Symbols auf der Spannungsanzeige 52 vertraut,
den Prüfmodus
der Anzeige 40 über
das Merkmal bei 66 und beobachtet das Prüfsymbol
bei 60, und sie prüft
die Anwesenheit des spannungsanzeigenden Symbols bei 52,
um die korrekte Funktion sicherzustellen. Ohne einen derartigen
geeigneten Prüfvorgang
würden
die Spannungsanzeigen 52 für sich allein nur als gewöhnliche
Anzeigen gemäß dem Stand
der Technik wirken.
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Es
wird nun zusätzlich
auf 25 Bezug genommen. Die Prüfschaltung 90 der
Anzeigetafel 40 wird von den Solarzellen 64 mit
Energie versorgt und über
das Testauslösungsmerkmal
bei 66 in Gang gesetzt. Wird der optische Schalter 92 durch
das Unterbrechen des Lichts bei 66 ausgeschaltet, so setzt
der optische Schalter 92 über den Pfad 94 eine
Energieregelstufe 96 in Gang. Die Energieregelstufe 96 versorgt
die mit 98 bezeichneten Spannungsumsetzer- und Signalgeneratorstufen
mit Energie, die die Prüfanzeige 60 bei 100 mit
einem geeigneten alternierenden Kurvensignal versorgen. Das alternierende
Kurvensignal bei 100 liefert über eine Spannungsstoß-Schutzstufe 102 Signale
für jede
der Phasen bei 104, die an die Prüfleitungen angeschlossen sind,
die über
das Kabel 241 (4 und 6) an die
Durchführungssensoren 105 geführt sind,
die sich an den Durchführungen 220 befinden.
Dieser Signalweg überprüft die Integrität der gesamten
Erfassungsschaltung. Arbeitet der Erfassungsweg vollständig, so
wird das Signal bei 106 auf die Leitungen von den Durchführungssensoren 105 zurückgeführt. Das
Signal bei 106 wird nun von einer Energiezustands- und Logikstufe 108 verarbeitet,
die einen Schutz bietet und bei 110 die gewünschte Anzeigekurve
zum Ansteuern der Spannungsanzeige 52 liefert, beispielsweise
ein blinkendes Signal. Somit prüft
die Prüfschaltung 90 der
Anzeige 40, wenn sie über
das Testauslösungsmerkmal
bei 66 in Gang gesetzt wird, die Integrität der Signalwege
vom Sensor und aktiviert die Spannungsanzeigen bei 52,
damit auch die Integrität
der Spannungsanzeigen 52 geprüft wird. Wird wie beschrieben
die Spannungsanzeige 52 im Prüfmodus bei betätigter Testanzeige
nicht in Gang gesetzt, so ist die Bedienperson gewarnt, dass die Spannungsanzeigen 52 nicht
arbeiten und dass man ihnen nicht vertrauen kann.
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Es
wird nun Bezug auf 7–9 genommen
und der besondere Aufbau einer der Erläuterung dienenden Anzeige 24 betrachtet.
Die Anzeige 24 enthält
ein Abdeckteil 70, das bevorzugt als Pressteil hergestellt
wird und eine Aufnahme 72 für die Anzeigetafel 40 bietet.
Eine Hinterkante 74 des Abdeckteils 70 umfasst
eine geneigte emporstehende Leiste 76, die dafür ausgelegt
ist, dass sie beim Schwenken die Oberseite 206 des Gehäuses 200 berührt und
einen Anschlag für
die offene Position des Abdeckteils 70 und der Anzeige 24 definiert.
Entlang der Hinterkante 74 enthält das Abdeckteil 70 auch
Schwenklagerlöcher 78, 80,
die Drehstifte 82 (6) entlang
der Achse 34 aufnehmen. Die Drehstifte 82 werden
von Flanschteilen 83 gehalten, die vom Gehäuse 200 ausgehen.
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Es
wird nun zusätzlich
auf 10–13 Bezug
genommen. Gemäß wichtiger
Aspekte der Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform der
Lasttrennschalter 202 als mehrpolige Baugruppe bereitgestellt.
Beispielsweise umfasst der Lasttrennschalter 202, wie in 2 und 3 besonders
dargestellt ist, drei Pole. Der Lasttrennschalter 202 ist bezüglich des
Gehäuses 200 über einen
Trägerkanal 270 aufgehängt (2, 6 und 13).
Der Trägerkanal 270 (dies
ist am besten in 13 zu sehen) ist an der Innenwand
der Oberseite 206 des Gehäuses 200 befestigt
(6). Der Lasttrennschalter 202 ist an
dem Trägerkanal 270 (6)
mit Schrauben 272 gehalten, die in Gewindehülsen 273 im
Trägerkanal 270 geschraubt
sind. Die Schrauben 272, siehe 10–12,
erstrecken sich durch Öffnungen 274 in
einem Befestigungsflansch 276 des Betätigungsmechanismus 250 und
in zusätzlichen
Befestigungsflanschen, z. B. 278, 280 und 282,
des Lasttrennschalters 202. Die Betätigungswelle 242,
siehe 6, erstreckt sich über eine Öffnung 243 durch den
Trägerkanal 270 und
die Oberseite 206 des Gehäuses 200. Die Welle 242 umfasst
auch geeignete Dichtungen, die nicht in Einzelheiten dargestellt
sind.
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Man
beachte, dass die Montage des Lasttrennschalters 202 ausgehend
von einer einzigen Kante oder Ecke der insgesamt allgemein rechteckigen
Baugruppe in Form eines parallelen Rohrs nicht nur den Zusammenbau
vereinfacht und Flexibilität bei
der Anordnung der Baugruppe 202 ermöglicht, sondern sie minimiert
auch die strukturellen Festigkeitsanforderungen an das Gehäuse 200 bezüglich der
Ausrichtung und Befestigung der Komponenten. Zusätzlich wird durch diese Bauweise
die Baugruppe 202 mittig im Inneren des Gehäuses 200 angeordnet, und
die Betriebsartwähler 216 und
die Betätigungswelle 242,
die den Betätigungsmechanismus 250 antreibt,
werden gehalten und ausgerichtet. Um die gewünschte strukturelle Festigkeit
mit bestimmten Materialien zu erzielen, können entlang der Oberseite des
Gehäuses 200 eine
oder mehrere Rippen 240 vorgesehen werden, siehe 4 und 6.
Werden solche Rippen 240 bereitgestellt, so kann die Rippe 240 auch
dazu verwendet werden, die Schwenkstifte 82 der Anzeige,
z. B. 28, anstelle der Flanschteile 83 zu halten.
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Es
wird nun Bezug auf 10 genommen. Zum Verbessern
der Sichtbarkeit des Schaltmessers 203 in den unterschiedlichen
Positionen, z. B. geschlossen, offen und an Masse liegend, und insbesondere
der offenen Position, damit man den sichtbaren offenen Spalt einsehen
kann, enthält
der Lasttrennschalter 202 in vorbestimmter Weise angeordnete Öffnungen 290.
Zusätzlich
sind die Farben der verschiedenen Komponenten des Lasttrennschalters 202 so
gewählt,
dass die Sichtbarkeit gefördert
wird. Beispielsweise sind die Trägerbleche 301, 303 schwarz,
die Messerabschnitte 292 des Schaltmessers 203 sind
silberfarben, und Teile 294 des Schaltmessers 203 sind
orange. Auf diese Weise ist die Silberfarbe der Messerabschnitte 292 leicht
erkennbar, und die orangenen Abschnitte 294 unterstützen die Konzentration
auf die Position des offenen Spalts.
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Es
folgt nun eine ausführlichere
Beschreibung der einzelnen Poleinheiten des Lasttrennschalters 202.
Der Lasttrennschalter 202 enthält drei Poleinheitsbaugruppen 296, 298, 300.
Die mittlere Poleinheit 300 enthält den Betätigungsmechanismus 250. Es
wird nun zusätzlich
auf 14–15 Bezug
genommen. Die der Veranschaulichung dienende Poleinheit 300 enthält die Trägerbleche 302, 304.
Die Trägerbleche 302, 304 sind
nichtleitend und so angeordnet, dass sie zueinander Abstand haben
und im allgemeinen parallel zueinander sind. Auf und zwischen den
Trägerblechen 302, 304 sind
Komponenten und Verbindungen montiert. Die Trägerbleche 302, 304 haben
zueinander Abstand und sind mit Hilfe von Abstandsanordnungen aneinander
befestigt, die generell bei 309 bezeichnet sind, beispielsweise
wie in 15 besonders dargestellt, Hülsen 308 und
durch sie hindurch verlaufende Bolzen 310.
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Damit
tragen die Trägerbleche 302, 304 die Komponenten,
und sie stellen eine exakte Ausrichtung für die Komponenten und zwischen
diesen her, und sie liefern die elektrische Isolation zwischen den Haltepunkten
der Erläuterungs-Poleinheitsbaugruppe 300.
Zusätzlich
zum Schaltmesser 203 umfassen die Komponenten der Poleinheit 300 eine
stationäre Kontaktbaugruppe 320,
einen Schienenverbindungsleiter 322, der der Verbindung
der stationären
Kontakte 320 mit einer Durchgangsschiene (nicht dargestellt)
der Gruppierung dient, eine Verbindungsbaugruppe 324, die
das bewegliche Schaltmes ser 203 mit der Durchführung 220 verbindet,
und eine Masseverbindungsbaugruppe 326. Zusätzlich ist
der Betätigungsmechanismus 250 über Schrauben
an der Poleinheit 300 befestigt, die mit hervorstehenden
Nasen 330 des Betätigungsmechanismus 250 zusammenwirken,
und mit einem Halte- und Führungsarm 332, der
am Betätigungsmechanismus 250 befestigt
und zwischen den Trägerblechen 302, 304 mit
Schrauben fixiert ist. Der Halte- und Führungsarm 332 trägt ein Betätigungsfedergehäuse 334.
Das Betätigungsfedergehäuse 334 enthält eine
Belastungsverbindung 336, die mit dem Betätigungsmechanismus 250 verbunden
ist, und eine Antriebsverbindung 338, die eine Eingabe-Antriebskraft
für den
Betätigungsmechanismus 250 liefert.
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Nun
wird die Lasttrennschalterbaugruppe 202 ausführlicher
betrachtet. Die dreipolige Lasttrennschalterbaugruppe 202 wird
dadurch gebildet, dass drei einpolige Baugruppen 296, 298 und 300 kombiniert
und aneinander befestigt werden. Dabei haben die Baugruppen einen
geeigneten Abstand zueinander und werden mit einer Befestigungsanordnung,
die generell mit 350 bezeichnet ist, aneinander befestigt.
Zusätzlich
sind Polabstands- und Halteanordnungen 352, 354 jeweils
zwischen den entsprechenden Poleinheitsbaugruppen 296, 298 bereitgestellt.
Sie befinden sich ungefähr
in der Mitte auf der rückwärtigen (links
in 12) Kante der einpoligen Baugruppen.
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Die
Abstandsanordnungen 309, die Polabstands- und Halteanordnungen 352, 354 und
die Befestigungsanordnung 350 haben in besonderen Ausführungsformen
der Erfindung unterschiedliche Abmessungen, um Lasttrennschalter
bereitzustellen, die für
verschiedene Betriebsspannungen und verschiedene Grundisolierniveaus
spezifiziert sind, z. B. im Bereich zwischen 95 und 150 kV. Es wird
nun zusätzlich
Bezug auf 16 genommen. Der Lasttrennschalter
in 10–15 ist
mit einer zusätzlichen
Phasentrennwand 360 versehen, damit man eine höhere Nennspannung
für den
Lasttrennschalter 202 erzielt, und zwar über Abstandsanordnungen 362,
die an dem Trägerblech 301 befestigt
sind, und über
eine Phasentrennwand 360, die zusätzlich zwischen jeder der einpoligen
Baugruppen 296, 298 und 300 und auch
an der Außenseite
der Poleinheitsbaugruppe 296 vorgesehen ist. In einer besonderen
Ausführungsform
ist auch ein zylindrisches Lichtbogenleitblech 364 am stationären Hauptkontakt 326 (14)
hinzugefügt.
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Es
wird nun zusätzlich
auf
17 Bezug genommen. Das Schaltgerät der Erfindung
enthält
auch Fehlerschutzschalter. Eine Fehlerschutzschalter-Polbaugruppe
370 ist
in
17 dargestellt, wobei zur besseren Darstellung
ein Trägerblech
372 entfernt ist.
Die Fehlerschutzschalter-Polbaugruppe
370 gleicht der Lastunterbrecher-Poleinheits baugruppe
300 in
10–
15.
Die Baugruppe
370 enthält zudem
einen Vakuumunterbrecher
374, ein Betätigungsgestänge
376 und einen
Fehlerschutzschalter-Betätigungsmechanismus,
der dem Betätigungsmechanismus
250 gleicht,
jedoch zusätzlich
einen Fehlerschutzschalterausgang bei
380 aufweist, um den
Fehlerschutzschalter
374 zu bedienen. Eine ausführlichere
Beschreibung dieser Betätigungsmechanismus-Bauarten
findet man in dem
US-Patent 5,504,293 .
Der stationäre
Hauptkontakt bei
380 ist über die Anordnung
382 mit
einem ersten Kontakt
384 des Fehlerschutzschalters
374 verbunden.
Ein zweiter Kontakt
386 des Fehlerschutzschalters
374 ist
bei
388 mit einer Polschienenanordnung verbunden. Die restlichen
Teile und Komponenten der Poleinheitsbaugruppe
370 gleichen
im Allgemeinen der Poleinheit
300.
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Da
die Trägerbleche
der Poleinheiten (z. B. die Trägerbleche 302, 304 der
Poleinheit 300) auf der gleichen Poleinheit sowohl Komponenten
halten und befestigen, die Spannung führen, als auch Komponenten,
die an Masse liegen, ist die Spannungsbelastung ein Faktor, den
man einbeziehen muss. Es wird nun Bezug auf 20–21 genommen.
Beispielsweise sind die der Erläuterung
dienende spannungsführende
Komponente 390 und die der Erläuterung dienende Massenpotentialkomponente 392 in einem
Bereich von 10–12
cm (ungefähr
4–5 Inch)
von dem Trägerblech 302 entfernt
montiert. Dadurch tritt eine Spannungsbeanspruchung an den Befestigungsorten
auf, die allgemein mit 394, 396 bezeichnet werden.
Verwendet man wie in 21 dargestellt herkömmliche
metallische Schrauben, beispielsweise die Schraube 398,
zur Montage der Komponente, so entsteht eine hohe Belastung in einem
relativ engen Spalt, der mit 391 bezeichnet ist. Diese
Spannungsbeanspruchung verringert die maximale Betriebsspannung
und das Grundisolierniveau.
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Zum
Verringern der Spannungsbeanspruchung an den Montageplätzen der
Komponenten innerhalb einer jeden Einheit der drei Polbaugruppen 296, 298 und 300 der
Lasttrennschalterbaugruppe 202 sind an den Montageplätzen 394, 396 Trennabstandshalter 393 vorhanden.
Durch die Trennabstandshalter 393 verlaufen herkömmliche
Schrauben 398. Es wird nun zusätzlich auf 22–23 Bezug
genommen. Die Trennabstandshalter 393 enthalten einen verbreiterten
Abschirmring 395 und einen zurückgesetzten Hülsenabschnitt 397,
die als Trennteile wirken. Sowohl der verbreiterte Abschirmring 395 als
auch der zurückgesetzte
Hülsenabschnitt 397 sind
leitfähig.
Es wird nun zusätzlich
auf 24 Bezug genommen. Mit dieser Anordnung wird die
Spannungsbeanspruchung im Spalt 391 am Trägerblech 302 verringert,
da der verbreiterte Abschirmring 395 die Spannungskonzentration
am Spalt 391 verhindert. Es hat sich her ausgestellt, dass man
eine geeignete Verringerung der Spannungsbeanspruchung erzielt,
wenn der Überstand
des verbreiterten Abschirmrings 395, der mit 399 bezeichnet ist,
ungefähr
ein bis zwei Mal so breit ist wie der zurückgesetzte Hülsenabschnitt,
der mit 401 bezeichnet ist. Der Trennabstandshalter 393,
siehe 22, enthält bevorzugt einen gerändelten
Hülsenabschnitt 403,
der eine bessere Halterung und Stabilität der Ausrichtung der Komponenten
liefert. Obwohl dies zum Ausführen
und Benutzen der Erfindung nicht erforderlich ist, kann man theoretisch
erwarten, dass der verbreiterte Abschirmring 395 zusammen
mit der Trennentfernung 401 den Spalt bei 391 abschirmt, der
zwischen der Wand des Trägerblechs 302,
der Komponente 390 und der umhüllenden Fluidumgebung auftritt,
d. h. am Dreierpunkt der Grenze. Daher werden die Trennabstandshalter 393 in
den einpoligen Baugruppen 296, 298 und 300 eingesetzt,
beispielsweise an den Stellen 309 in 15.
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Es
wird nun die Baugruppe der Schaltgeräte 10 und 20 betrachtet
und zusätzlich
auf 18 und 19 Bezug
genommen. Das Gehäuse 200 besteht
aus einem oberen Gehäuseabschnitt 400 und einem
unteren Gehäuseabschnitt 402.
Die oberen Endplatten 236, 238 sind am oberen
Gehäuseabschnitt 400 befestigt.
Die unteren Endplatten 230, 232 sind an den Seiten
des unteren Gehäuseabschnitts 402 befestigt.
Nachdem die diversen Poleinheitsbaugruppen, etwa der Lasttrennschalter 202, über die
Montagekanäle 270 innerhalb
des oberen Gehäuseabschnitts 400 montiert
sind, und die gewünschten
elektrischen Verbindungen zu den Durchführungen 220 hergestellt
sind und die gewünschten Schienenanschlüsse zwischen
den diversen einpoligen Baugruppen geschaltet sind, werden der obere Gehäuseabschnitt 400 mit
den eingebauten Poleinheitsbaugruppen und der untere Gehäuseabschnitt 402 zusammengebaut,
z. B. durch Schweißen
entlang ihrer Fugen. Anschließend
wird die Baugruppe abgedichtet und mit einem geeigneten Isoliermedium,
z. B. SF6-Gas, unter Druck gesetzt.
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Es
sind verschiedene Ausführungsformen der
Erfindung erläutert
und beschrieben. Für
Fachleute ist offensichtlich, dass man verschiedene Änderungen
und Abwandlungen vornehmen kann, die in den Bereich der Erfindung
fallen, der in den Ansprüchen
bestimmt ist.