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Gekapselte Schalteinheit für Hochspannung Die Erfindung betrifft eine
gekapselte Schalteinheit für Hochspannung, bei der der Leistungsschalter von einer
isolierenden, röhrenförmigen, drehbaren oder verschiebbaren Hülle umgeben ist und
bei der die Schaltbewegungen für den Leistungsschalter oder Trennschalter oder für
beide durch Drehen oder Verschieben der Hülle auf die Schalteinrichtungen übertragen
werden. Getnäfi der Erfindung wird bei einer solchen Schaltanlage für den inneren
Aufbau der Schaltgeräte eine Anordnung gewählt, die eine ganz erhebliche Verminderung
der Größenal)messunri sowohl in der höhe als auch in bezug auf die Grundfläche des
Schaltgerätes ermöglicht. Dies wird durch einen säulenartigenAufbau des ganz.en,Sahaltgerätes
derart erreicht, daß im unteren sockelartigen Aufbau die Stromeinführung mit Trennschalter
und angebauter Antriebskammer und oberhalb des Sockels in einer aus Isolierstoff
bestehenden Hülle ein Schaltgerät enthalten ist, bei dem Leistungsschalter, Trennschalter
und gegebenenfalls auch Meßwandler zu einer baulichen Einheit vereinigt sind, und
daß oberhalb der Säule ein geschlossener Aufbau angeordnet ist, der die Sammelschienen
enthält.
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Der Aufbau gemäß der Erfindung ermöglicht zusammen mit der Verwendung
einer drehbaren Hülle die Schaffung einer in ihrem Raum äußerst klein zu haltenden
Schalteinheit
für Hochspannung. Die Verwendung einer drehbaren
Hülle bei dein Aufbau gemäß der Erfindung erzeti-t eine gute Isolation nach außen
hin. weil Durchbrechungen für die Einführung von Bewegungsor.zaneil sich erübrigeil.
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In der Fig. i ist eine gekapselte Schaltein-Iieit gemäß den Merkmalen
der Erfindung dargestellt. i ist das Schaltgerät selbst. das von einer es eng einschließenden
Isolierhülle 2 umgeben ist. _3 ist der Außenmantel des Gerätes. Durch Anordnung
der Isolierhülle .2 ist zunächst eine große Annäherung des Schaltgerätes all den
Außenmantel 3 ermöglicht worden. .Die Isolierhülle 2. ist` drehbar angeordnet und
übermittelt auf diese Weise die Bewegung des Schaltgerätes. Zu diesem Zwecke wird
mit Hilfe der Zahnradübertragung .I die Hülle 2 in Drehung versetzt, die dann mittels
eines auf dem Gerät angeordneten Zahnkranzes od. dgl. ihre Bewegung in das Innere
des Schaltgerätes überträgt. 5 ist der sockelartige Aufbau der Schalteinheit, in
dem die Stromeinführung 6 mit dem in die Stromeinführung sich erstreckenden Trennschalter
; enthalten ist. An den Sockel 5 ist die Antriebskammer 8 angebaut. welche den Antriebsmechanismus
für Drehung der Isolierhülle 2 und Betätigung des Schalters enthält. In diese Antriebskammer
-mündet das Hilfskabel 9, über das die Antriebsbewegung für das Schaltgerät gesteuert
«-erden kann. Außerdem enthält die Kammer noch Reihenklemmen io. Oben ist auf dem
säulenartigen Zlittelteil die Kammer i i aufgesetzt. welche die Sammelschienen 12
enthält. die gekapselt sind, so daß die Haube i i ebenfalls dicht an die Sammelschienen
herangeführt werden kann. Die oberen Trennschalter 13 reichen vom Schaltgerät aus
unmittelbar an die Sammelschienen heran.
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Die die drehbare Isolierhülle 2 umgebende Außenwand 3 kann gemäß der
Erfindung aus einem Isolierstoff. z. B. Pretlstofl, bestehen. Zur größeren Sicherung
gegen Durchschläge kann gemäß der Erfindung im Innern des feststellenden Gehäuses
3 ein metallisches Drahtgeflecht angeordnet sein, das geerdet werden kann. Die Außenwand
3 kann auch auf ihrer äußeren Oberfläche gemäß der Erfindung einen geerdeten Metallbelag
enthalten.
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Um die Lage der Trennschalter beobachten zu können. sind im oberen
Teil unterhalb der Sammelschienen die Schaugläser 14 und 15 angeordnet und ebenso
im S ockel ein Schauglas 16. Um die nötige Spannungssicherheit auch an diesen Stellen
zu erhalten. sind weiter gemäß der Erfindung diese Schaugläser im Innern ebenfalls
mit einem Drahtgeflecht versehen. das geerdet ist. Weiter sind gemäß der Erfindung
in der Fassung für diese Schaugläser zwischen Glas und Fassung unter starkem Druck
stehende Gummiringe eingelegt, die als elektrische Dichtung wirken. Diese elektrischen
Dichtungsgummiringe sind in der Figur als schwarze Iiilhe an den Schaugläsern 14..
1; und 16 sichtbar. Um diese Gummidichtung möglichst lange haltbar zu machen, ist
sie so angeordnet. daß sie vor Einwirkung von Licht sowohl von den Seiten als auch
von der Mitte her geschützt ist. Um besonders bei Verwendung der Schalteinheit in
den Tropen das Eindringen von Insekten (Ameisen) zu verhüten, sind ferner die Zugänge
zu der Gummidichtung in der Fassung durch Kappen od. dgl. gemäß der Erfindung geschützt.
1; ist ein Stromwandler. der unterhalb des Schaltgerätes in einer elektrisch spannungslosen
Zone angeordnet ist. Da der Stromwandler innerhalb der drehbaren Isolierhülle liegt,
wird der Strom zum Stromwandler gemäß der Erfindung über durch die drehbare Hülle
hindurchgellende Schleifkontakte nach außen geführt, wie bei 18 in der Fig. i sichtbar
ist. Das Schaltgerät i wird im übrigen gemäß der Erfindung unter Verwendung von
Kugellagern bei ic) von der inneren drehbaren Hülle getragen. Die drehbare Hülle
selbst liegt in ihrem unteren Teil auf einem Kugellagerring 20 und wird im oberen
Teil bei 21 durch Rollen oder Kugellager gegenüber dem äußeren Gehäuse gestützt.-
so däß eine sichere und leichte Drehung der inneren Hülle im äußeren Gehäuse ermöglicht
wird.
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Die äußere Hülle 3 enthält weiter gemäß der Erfindung eine Türöffnung,
die in Fig. i auf der linken Seite bei 22 angeordnet ist. Die Tür ermöglicht ein
Herausnehmen des inneren Schaltgerätes und der drehbaren Hülle bei Revisionen oder
zwecks Ausführtn)g von Reparaturarbeiten. Gemäß der Erfindung ist diese Tür ebenfalls
unter Zwischenschaltung von einer unter starkem Druck stehenden elektrischen Gummidichtung
23 und 24 in das äußere Gehäuse 3 eiilgefü-t. Damit bei Herausnallme des Schaltgerätes
oder bei Abnahme der Sammelschienen ein Schutz gegen Berührung noch spannungführender
TeiIe gegeben ist, ist weiter gemäß der Erfindung oberhalb des Schaltgerätes eine
einschiebbare Trennwand 25 vorgesehen, die bei geöffneten Trennschaltern - einen
Abschluß zwischen Sammelschienenkanimern und dem Behälter für das Schaltgerät bildet.
Um auch hier einen spannungssicheren Abschluß zu erreichen, wird gemäß der Erfindung
weiter der Allschlußdeckel des Schlitzes für diese einschiebbare Trennwand außen
unter Verwendung voll unter starkem Druck stehenden Gummidichtungen elektrisch gesichert.
Um eine genügende Belüftung des Innenraumes der Schalteinheit zu erreichen, mündet
in die Getriebekammer neben dem Sockel bei 26 eine
Luftöffnung,
durch die hindurch Frischluft durch die Getriebekammer und das Schaltgerät geleitet
wird.
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In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt,
die sich dadurch von der Ausführung nach Fig. i unterscheidet, claß zwei Schalteinheiten
auf einem gemeinsamen Sockel aufgebaut sind. 6 ist die Leitungsabführung, 7 sind
die beiden Trennschalter. Der Erdungsschalter 27 ist gemäß der Erfindung ebenfalls
im gemeinsamen Sockel untergebracht, ebenso der \Ießwandler. Eine weitere Verbesserung
ist gemäß der Erfindung bei der Einrichtung nach Fig. 2 dadurch geschaffen, daß
unterhalb der beiden Schalteinheiten eine um die Achse 28 drehbare Scheibe 29 angeordnet
ist, die den unteren säulenförmigen Teil des Schaltgerätes gegen die Stromabführungen
abdecken kann, wenn die Schaltgeräte zwecks Reinigung oder Untersuchung aus dem
Gehäuse genommen werden. Diese drehbare Scheibe kann weiter gemäß der Erfindung
mit der Abschlußtür 22 des äußeren Gehäuses so verriegelt sein, daß die Tür erst
dann geöffnet werden kann, wenn die Scheibe 29 ihre abschirmende Lage eingenommen
hat, und daß die Scheibe 29 erst dann wieder in die Freilage gedreht werden kann,
wenn die Tür 22 geschlossen ist.
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In Fig. 3 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, in der
eine jede Schalteinheit in der über der Säule befindlichen Haube Doppelsammelschienen
enthält, die nebeneinander untergebracht sind, und zwar sind die beiden Doppelsammelschienensysteme
gemäß der Erfindung durch die Wand 30 voneinander getrennt, Beide Sammelschienensysteine
können-durch besondere Trennschalter 31 oder 32 mit dein Schaltgerät verbunden
werden. Gemäß der Erfindung kann die die leiden Sammelschienensysteme enthaltende,
doppelt ausgeführte Haube so ausgebildet sein, daß sie in der Mitte oben geteilt
ist und die beiden Teile nach außen mit den darin befindlichen Sammelschienen umgeklappt
werden können, wobei sie sich um die Gelenke 33 und 3-. drehen.
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In Fig. 4. ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei
der das Schaltgerät von zwei ineinandergreifenden Isolierrohren 35 und 36 umgeben
ist, die so eingerichtet sind, daß durch Drehen der oberen Hülle f.eistungsschalter
und Trennschalter für das eine Samnielschienensystem, durch Drehen der unteren hülle
Leistungsschalter und Trennschalter für das andereSystembetätigtwerden. f lierdurch
wird der Antrieb für den Leistungsschalter und für die Trennschalter einfacher geschaltet.
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Bei den Ausführungen nach den Fig. i bis q. wurden sowohl oberhalb
als auch unterhalb des Schaltgerätes Schubtreimschalter angeordnet, weil das Gerät
zum Zwecke der Herausnahme von oben und unten her spannungslos gemacht werden mußte.
In Fig.5 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der sich
der untere Schubtrennschalter erübrigt. Dies ist gemäß der Erfindung dadurch erreicht
worden, daß sich die Tür an dem säulenförmigen Gehäuse um Gelenke 37 und 38 nach
außen herausschwenken läßt und daß das Schaltgerät an dieser Tür befestigt ist,
so daß es heim Öffnen der Tür mit nach außen geschwenkt wird. Durch den hierdurch
ermöglichten Fortfall des unteren Trennschalters wird die Bauhöhe der Schalteinheit
außerordentlich stark verringert. Die Kontakte an der unteren Stromzuführung sind
gemäß der Erfindung so eingerichtet, daß sich beim Herausschwenken des Schaltgerätes
diese Kontakte selbsttätig lösen. Um die im Innern der Schalteinheit beim Öffnen
der Verschlußtür verbleibenden spannungführenden Teile sicher abzuschirmen, ist
gemäß der Erfindung die Einrichtung so getroffen, daß sich beim Öffnen der Verschlußtür
und beim Herausschwenken des Schaltgerätes eine abschirmende Verschlußvorrichtung
selbsttätig in die freigelegte Öffnung einlegt. Diese Verschlußvorrichtung kann
aus einer Rolljalousie bestehen oder aus einer mehrteiligen Flügeltür od. dgl.
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In Fig.6 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der
unter jedem Sammelschienensystem ein mit drehbaren Hüllen umgebenes Schaltgerät
angeordnet ist. Diese Einrichtung hat außerordentlich kleine Abmessungen. Bei dieser
Ausführungsform sind gemäß der Erfindung die Schaltkammern 39 und 40 ganz oder teilweise
von isolierenden Hüllen 41 und d.2 umgeben. Weiter sind gemäß der Erfindung unterhalb
dieser Hülsen die Strom- und Spannungswandler 43 und 44 angeordnet. Außerdem ist
hier eine Kombination der Wandler mit dem Endverschluß in der Weise durchgeführt,
daß der Endverschluß 45 zwischen den Meßwandlern 43 und 44 und in gleicher Höhe
mit ihnen liegt. Auch bei dieser Ausführung tragen die unteren Teile des Schaltgerätes
lösbare Kontakte, die sich beim Öffnen der Tür und beim Herausschwenken der Inneneinrichtung
von selbst öffnen. Gemäß der Erfindung ist bei dieser Anordnung noch eine Querverbindung
46 angebracht, die unterhalb der beiden Schaltgeräte .liegt und so in der Strombahn
angeordnet ist, daß die aus den Schaltgeräten fließenden Ströme auf jeden Fall :zuerst
durch den Stromwandler 4.3 ihren Weg nehmen müssen.
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In Fig. 7 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei
der die Getriebekammern
47 und 48 außen an den ausschwenkbaren,
das Schaltgerät tragenden Türen der Schaltsäule angeordnet sind. Gemäß der Erfindung
ist bei dieser Ausführung im unteren Teil der Schaltsäule eine Kammer .49 für die
Reihenklemmen 5o angeordnet, während auf der anderen Seite des unteren Teiles auf
gleicher Höhe der Spannungswandler 5 i angeordnet ist.
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In Fig. 8 ist eine Ausführungsform des Erfindungsgedankens dargestellt,
bei der das Schaltgerät nicht wie bei bisher beschriebenen Ausführungen von einer
runden Isolierhülle umgeben ist, sondern bei der das Schaltgerät in einer Isolierwand
von rechteckigem bzw. quadratischem Querschnitt angeordnet ist. Diese Ausführungsform
hat den Vorteil, daß die einzelnen Einheiten nah zusammengerückt einen viel kleineren
Flächenraum einnehmen, als es bei den Ausführungen mit rundem Querschnitt der Fall
ist. In der Fig.9 ist schematisch die Zusammenstellung einer solchen Schalteinheit
mit quadratischem Grundriß gezeigt. Fig. io zeigt die Zusammenstellung von drei
Einheiten mit rundem Querschnitt. Man sieht ohne weiteres, daß eine erhebliche Ersparnis
an Grundfläche eintritt, wenn die Säule von quadratischem oder rechteckigem Querschnitt
gewählt wird. In diesem Fall kann naturgemäß ein Drehen der eckigen Isolierhülle
nicht stattfinden, so daß die Schaltbewegung durch ein besonderes isolierendes Zuggestänge
erfolgt, das in der Fig.8 mit 52 angegeben ist. Im Grundriß der Fig. 8 sind ebenfalls
die isolierenden Zuggestänge für die Schaltbewegung ersichtlich. Die Bewegung der
Zuggestänge erfolgt über irgendeine Übertragung, beispielsweise mit Schnecke und
Zahnrad oder mit Zahnstange, bei 53.
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Die bisher beschriebenen Ausführungsbeispiele können ebenso wie die
nachfolgend beschriebenen an Stelle des Isoliergehäuses von rundem Querschnitt ein
Isoliergehäuse von eckigem Querschnitt erhalten, wenn besondere Platzersparnis geboten
erscheint.
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In Fig. i i ist eine Schalteinheit dargestellt. bei der außer dem
Doppelsammelschienensv stem oberhalb der Schaltsäule noch im unteren Raum ein Hilfssaminelschienensvstem
53 angeordnet ist, mit dessen Hilfe man bei Störungen im Schaltgerät den Betrieb
aufrechterhalten kann. Hierdurch wird die Bauart vermieden, bei der man zwei Leistungsschalter
braucht. Gemäß der Erfindung ist weiter im Sockel des Schaltgerätes ein Schubtrennschalter
52 angeordnet, der die Verbindung zwischen Kabeleinführung und der im Sockel liegenden
Hilfsschienenanlage 53 vermittelt. 5.I ist eine lieben dem Schaltgerät angeordnete
besondere Kammer, in der ausschließlich \ iederspannungsgeräte enthalten sind, z.
B. die Klemmenleisten, 1leßinstrumente u. dgl. Gemäß der Erfindung enthält diese
Niederspannungskammer auch zn-ecl;miiiiig die Antriebe, wie bei 55 allgedeutet.
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Um einen Überschlag zwischen den Trennstellen des Schubtrerinschalters
und der Außenwand zu verhüten, können gemäß der Erfindung die Trennstellen des Schubtrennschalters
unterhalb der Sammelschienen mit einem durchsichtigen Glasrohr 56 umgeben werden.
Dieses Glasrohr kann gemäß der Erfindung durchschlagssicher in einer Isolierhülle
57 angeordnet sein, die ihrerseits wieder durchschlagssicher an die U mkapselung
der Sammelschienen angefügt ist. Auf diese Weise ist durch die vorhandenen Schaugläser
hindurch eine Beobachtung der Trennstelle möglich, ohne daß die Durchschlagsgefahr
erhöht wird.
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Während bei den bisherigen Ausführungen die Kapselung des Schaltgerätes
unten und oben offen war, «wird in Fig. 12 eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt,
bei der das Schaltgerät allseitig gekapselt ist. Die das Gerät umgebende Hülle z
ist oben durch den Deckel 58 abgeschlossen und unten durch die Haube 59. Der Vorteil
der allseitig isolierenden Kapselung liegt darin, daß als Baumaterial für das äußere
Gehäuse Stahl oder ein anderer leitender Stoff verwendet «erden kann. Um eine durchschlagssichere
Verbindung zwischen der oberen Kapsel mit der Hülle zu erzielen, ist die Kapsel
unter ',#"erkämmung mit der Hülle verbunden. Die Bauweise des äußeren Gehäuses aus
Stahl oder sonstigem leitendem Material macht eine Abschirmung der Kontakte der
Sammelschienen erforderlich. Die Sicht «wird wie bei den vorigen Ausführungen durch
Schaugläser bewirkt. U m die Schaltvorrichtung mit der Stromzuführung dicht zu verbinden,
ist gemäß der Erfindung am unteren Ende der geschlossenen Hülle ein Steckkontakt
6o angeordnet. Um die Bewegung der Schaltstange zu ermöglichen, wird weiter gemäß
der Erfindung ein Hebel bi angeordnet, der um einen Drehpunkt 62 drehbar ist, der
in der Wandung der Niederspannungskammer liegt. Der Hebel reicht in die N iederspannungskaminer
und wird dort durch den Antrieb entsprechend bewegt. Gemäß der Erfindung wird der
Drehpunkt des Hebels elektrisch gegen die Schaltvorrichtung abgeschirmt.
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In Fig. 13 ist die Schalteinheit in einer Ausbildung als Wandgerät
dargestellt, die durch die kleinen Abmessungen der erfindungsgemäß ausgebildeten
Schalteinheit ermöglicht wird. Es ist auf diese Weise erstmalig gelungen, eine für
io kV bestimmte
Schalteinheit als Wandschaltgerät auszubilden. Das
Schaltgerät kann gemäß der Erfindung an einer Tür 63 befestigt sein, die auf ihrer
Außenseite den Antrieb für die Schaltbewegung trägt. Um eine gefahrlose Herausnahme
des Schaltgerätes zu ermöglichen, kann weiter gemäß der Erfindung die Tür 63 so
eingerichtet sein, daß sie zunächst innerhalb des Niederspannungskastens 6¢ geradlinig
herausbewegt werden kann, wobei sich die unteren Kontakte von selbst trennen. Am
Ende dieser geradlinigen Bewegung verklinkt sich die Tür mit dem Drehgestänge 65
und kann dann nach außen herausgeschwenkt werden. Um einen sicheren Abschluß der
entstandenen Öffnung beim Herausschwenken des Gerätes mit der Tür zu erreichen,
kann weiter gemäß der Erfindung die freiwerdende Öffnung selbsttätig durch ein Abschlußorgan
verdeckt werden. Gemäß der Erfindung kann weiter die die Niederspannungskammer abschließende
und die Instrumente enthaltende Tür 66 ebenfalls nach außen schwenkbar angeordnet
sein. Um bei diesem Gerät Platz zu sparen, können weiter gemäß der Erfindung der
Stromwandler 67 und der Endverschluß 68 in gleicher Höhe angeordnet und in einem
Gerät vereinigt sein. Stromwandler und Endverschluß befinden sich dabei nebeneinander.
Die die Sammelschienen enthaltende Haube kann bei dieser Ausführung ebenfalls als
ganzes nach außen umklappbar eingerichtet werden. Gemäß der Erfindung wird dabei
der Drehpunkt 69 für diese Bewegung so gelagert, daß er ungefähr in der Höhe der
elektrischen Trennstellen unterhalb der Sammelschienen liegt. Die Trennstellen der
Trennschalter sind wieder von einem Glasrohr umgeben, das die Trennstellen abschirmt
und trotzdem eine Sicht ermöglicht. Gemäß der Erfindung sind diese Glasrohre stumpf
gegen ein Isolierrohr angesetzt, das die Sammelschienen umgibt (7o in Fig. i3).
Die Antriebsvorrichtung für das Schaltgerät kann gemäß der Erfindung so eingerichtet
sein, daß sie auch bei herausgeschwenkter spannungsloser Schaltvorrichtung betrieben
werden kann.
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In der Fig. 1q. ist ein Querschnitt eines Schalthauses dargestellt,
an dessen Wänden die Schalteinheiten gemäß der Erfindung als Wandgeräte angeordnet
sind. Es ist hieraus große Platzersparnis ersichtlich erlangt, die sich durch den
Bau der Schalteinheiten gemäß der Erfindung ergibt.
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In Fig. 15 ist gezeigt, wie die gemäß der Erfindung ausgebildeten
Schalteinheiten so angeordnet werden können, daß die drei zit den einzelnen Phasen
gehörenden Schaltsäulen hintereinander und senkrecht zur Längserstreckung der Sammelschienen
a11-geordnet sind. Es ist hierdurch die kleinstmögliche Teilung in der Breite .erreicht
worden, wobei die Tiefe größer geworden ist. Die Sammelschienen sind dabei so angeordnet
worden, daß je zwei zu verschiedenen Sammel-#chienensystemen gehörende Schienen
derselben Phase nebeneinanderliegen. Gemäß der Erfindung werden bei einer Ausführung
nach Fig. 15 die drei hintereinander angeordneten Schaltgeräte miteinander gekuppelt,
so daß sie gemeinsam herausgefahren werden können. Die Abschlußwand, die auf der
einen Seite mit dem ersten der drei Schalter verbunden ist, trägt gemäß der Erfindung
auf der anderen Seite einen Teil der Antriebsvorrichtung. Das Antriebsgestänge ist
dabei so eingerichtet, daß es sich beim Herausfahren der Schaltgeräte selbsttätig
entkuppelt.
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Die in Fig. 15 gezeigte Vorrichtung ist so eingerichtet, daß die Isolierhülle,
in der das Schaltgerät hängt, nur oben durch eine isolierende Kappe verschlossen,
nach unten aber offen ist.
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Gemäß der Erfindung sind die Sammelschienen in besonderen Kanälen
71, 72 USW.
verlegt. Die Sammelschienen, die gekapselt sind, sind dabei
mit besonderen Deckeln dieser Sammelschienenkammern vereinigt und können gemäß der
Erfindung einzeln mit den an ihnen befestigten Deckeln nach oben herausgenommen
werden. Damit die hierdurch entstehenden Öffnungen spannungssicher verschlossen
werden können, sind Klappen angeordnet, die sich bei Herausnahme der Sammelschienen
selbsttätig schließen und die entstandene Öffnung spannungssicher . abschirmen.
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Die den Niederspannungsraum 70 abschließende Tür kann gemäß
der Erfindung an einem besonderen Rahmen angeordnet sein, der selbst nach Art einer
Tür aufgeklappt «erden kann.
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Im Innern des Niederspannungsraumes sind gemäß der Erfindung die Niederspannungslabel
an den Seiten im Innern hochgeführt.