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Zusammensetzbares 'Schaltfeld für Hochspannungszwecke Die Erfindung
betrifft ein Schaltfeld, das .aus einzelnen Bauelementen besteht, von denen jedes
für sich in der Fabrik in einheitlichem Aufbau hergestellt werden kann und aus denen
am Verwendungsort durch einfaches Zusammensetzen die den jeweiligen Bedürfnissen
entsprechende Schaltanlage zusammengebaut werden kann. Insbesondere besteht das
Schaltfeld gemäß der Erfindung aus zwei Bauelementen, von denen das ,eine Bauelement
ein Sammelschienensystem, Trennschalter, Leitungsschalter, den Kommandogeber mit
der Rückneldeeinric'htung für den hergestellten Stromweg, die Meßinstrumente, Relais
und Zähler enthält, während das andere Bauelement die Strom- und Spannungswandler,
den Trennschalter vor dem Kabelabgang sowie den Kabelabgang selbst enthält. Diese
Bauelemente, die in der Fabrik, natürlich n.aeh bestimmten Spannungsgrenzen in verschiedener
Größe, immer nach demselben. Schema hergestellt und auf Lager gehalten werden können,
werden am Verwendungsort zusammengesetzt, ohne daß es irgendweldher Verbindungsleitungen
zwischen den Bauelementen dabei bedarf. Es sind nur Anschlüsse zum Einführen und
Festhalten von bestimmten Anschlußteilen hinterei.nanderzustecken und zu verbinden,
um die betreffenden zusammenzusetzenden Bauelemente elektrisch miteinander zu verbinden.
Je nachdem etwa Einsrichtungen mit einem, zwei oder dzei Sammelschienensys.temen
verlangt werden, wenden zwei, drei oder vier der Bauelemente in dieser Weise zusammengesetzt.
Die einzelnen Bauelemente ,enthalten im Innern alle Vorrichtungen,
die
zum Betätigen der Geräte bei erforderlichen Schaltungen nötig sind, und zwar ist
die Einrichtung so getroffen, daß riech Abgabe eines bestimmten, Kommandos durch
Betätigen eines einzigen, Schalters alle zur Durchführung der gewünschten Schaltung
erforderlichen Schaltvorgänge der einzelnen Gräte in der richtigen Reihenfolge hintereinander
von selbst vor sich gehen, wobei auch die Verriegelungen in Tätigkeit treten. Lediglich
das vollendete Schaltmanöver wird durch eine Rückmeldevorrkhtung angezeigt. Alle
hierfür erforderlichen Vonriehtungen sind in den Bauelementen enthalten, und zwar
in der Weise, daß die Schaltvorgänge auch bei Verbindung mehrerer Bauelemente miteinander
durch Aneinan:derfügen dieser Elemente sich bei Abgabe des Kommandos in der richtigen
Weise abspielen.
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Diese aus einzelnen stets gleichbleibenden Elementen zusammengesetzte
Schaltanlage trägt den Bedingungen Rechnung, daß in Zukunft mit verringerten Arbeitskräften
und mit einem Mindestmaß an Material ausgekommen werden ruß. Es entfällt auch die
mühevolle Kleinarbeit, die das Anpassen der Schailtanlagen an die jeweiligen örtlichen
Verhältnisse oder auch an die persönlichen Wünsche des Bestellers bisher erforderte.
Außerdem trägt das Schaffeld in. weitestgehendem Maße dem Umstand Rechnung, daß
die Bedienung solcher Anlagen., insbesondere im Ausland, oft durch wenig oder ungeschultes
Personal vorgenommen werden ruß. Die Schaltanlagen stellenbei Benutzung dieses ScJhaltfeldes
nicht mehr wie bisher Einzelanferti-_ gungen dar, sondern. können, w:ie es ja bei
den von den einzelnen Firmen genormten Maschinen und Gräten für Erzeugung und Umformung
der elektrischen Energie schon seit langem der Fall isst (Generatoren, Motoren usw.),
einheitlich in immer derselben Weise ausgeführt werden.
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In der Fig. i ist ein Schaltfeld gemäß der Erfinr dung im Schnitt
dargestellt. Da es sich um eine Schaltanlage mit zwei Sammelschienensystemen handelt,
besteht die Anlage aus den drei Bauelementen i, 2 und 3. Die Bauelemente 2 und 3
sind einander gleich.. Jedes dieser Bate'lementeenthält das gekapselte Samme'lschienensystem
q., das über Sahubtrennschalter 5 mit dem Leistungsschalter 6 verbunden ist. Dieser
Leistungsschalter ist weiter gemäß der Erfindung von der Art, daß er eine so schnelle
Stromunterbrechung ermöglicht, d@aß der Strom in Bruchteilen einer Periode sicher
unterbrochen ist. Hierdurch entfallen von selbst alle Vorrichtungen, die bei eintretenden
Kurzschlüssen Schädigungen der Anlage verhüten sollen. Es braucht keine Rücksicht
auf die, bei Kurzschlüssen eiutretendien starken dynamischen Kräfte der einzelnen
Leitungsteile aufeinander genommen zu werdem4 die Einrichtungen '-brauchen nur für
die normale Höchstbetriebsstromstärke und Spannung durchgebildet zu werden usw.
Die Bauelemente 2 und, 3 enthalten dann noch die nicht gezeichneten, an sich bekannten
Einrichtungen des Kommandogebers und des Rückmelders, die Vorrichtungen zur automatischen-
Herstellung des gewünschten Stromweges, die Meßinstrumente, Relais, Zähler usw.;
das .untere Bauelement i enthält die Strom- und Spannungswandler 7, die gemäß der
Erfindung konstruktiv zu einem Apparat zusammengefaßt sind, ferner die Ausgangstrennsc'h.alter
ä und die Kabelanschlußvorrichtungen g. Die Verbindung mit den oberen Bauelementen
3 und 2 erfolgt durch Stromschienen io, die im vorliegenden Fall das Bauelement
2 durchdringen und bis in das Bauelerrnent 3 hineinreichen. Bei nur einem Sammelschienensystem
genügt es, nur die beiden Bauelemente i und 2 miteinander zu vereinen. Sind mehr
als zwei Sammelschienensyssteme vorhanden, so werden auf das Bauelement 3 nach der
Zeichnung noch weitere Bauelemente aufgesetzt. Verbindungsleitungen zwischen den
einzelnen Bauelementen sind 'hierbei nicht erforderlich. Die einzelnen Bauelemente
können zweckmäßig durch Verschrauben, miteinander vereinigt werden. Die elektrischen
Verbindungsstellen zwischen den einzelnen Bauelementen werden durch isolierte Stromschienen
io hergestellt. Die Verbindungsstellen bestehen zweckmäßig aus Schaltstücken i3
für Rund oder Flachleiter mit einer zusätzlichen Einrichtung zum Verschrauben dieser
lösbaren Verbindungen. Das, jeweils oberste Bauelement wird durch einen besonderen
Deckel ii abgeschlossen. Die Sammelschienen eines Systems sind für die volle Betriebsspannung
isoliert und tragen zweckmäßig gemäß der Erfindung unmittelbar die Schaltstücke
12 für die Trennschalter eines Leistungsschalters. Die isolierten Sammelschienen
werden durch besondere Haltevorrichtungen aus Isoliermaterial in -ihrer Lage gehalten
und sind. von einem kanalförmig awsgebildeten Deckel .umgeben; der die Halteeinrichtungen
trägt und am oberen Baudement an einem Gelenk 13 befestigt ist. Dieser Deckel mit
den daran befestigten Sammelschienen und Schaltstücken bildet daher eine Baueinheit
für sich und kann als solche aus den oberen Bauelementen nach Lösen der Verschraubung
zur Kontrod'le oder Überhalung aller Teile hinausgezogen und umgelegt werden. Eine
mechanische Verriegelung sorgt dafür, daß ein Herausnehmen der S ammelachienen -nur
nach Ausschalten aller zugehörigen Trennschalter, also in spannungsfreiem Zustand,
der Schienen, ermöglicht wird. Zwischen den isolierten Sammelschienen und den spannungsführenden
Schaltstücken und dem kanalförmigen Deckel ist eine Hülle 1q. aus. durchsichtigem
Isolierstoff eingefügt, damit man die spannungsführenden Schaltstücke zur Raumersparnis
nahe an die geerdeten Wandungen des oberen Bauelementes heranführen kann. Der die
Schienen tragende kanalförmige Deckel ist zweckmäßig mit einer Klappe versehen,
nach deren Öffnen die Trennschalter -hinter der durchsichtigen Isolierstoffhülde
unmittelbar sichtbar sind. Um die Sicht der Trennschalter zu erleichtern, kann.
das. Innere des Schaltfeldes erleuchtet werden. Die Lampen. sind von außen auswechselbar
eingerichtet und gegen den Hochepannungsraum,durch eine Hülle aus durchsichtigem
Isolierstoff geschützt. Zweckmäßig ist es, die durchsichtigen Isodierstoffenster
und Kappen mit
einer Einlage aus einem geerdeten leitenden Drahtnetz
zu versehen, um die äußere Oberfläche der Fenster und Kappen berührungssicher zu
machen.
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Die mit dem Leistungsschalter verbundenen, waagerecht angeordneten
Schwbtrennschalter sind zweckmäßig in jeder Phase gegeneinander versetzt angeordnet,
damit sie unmittelbar in die untereinander befindlichen Schaltstücke der Sammelschienen
einsgeführt werden können. Die eine konstruktive Einheit bildenden Trennschalter
.und Leistungsschalter können im ausgeschalteten Zustand aus dem ganzen Bauelement
zur Untersuchung und Überholung hinausgefahren. werden.
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Den vorderen Abschluß des den Leistungsschalter enthaltenden Bauelementes
bildet eine Doppeltür 15.
Der vordere und der dahinterliegende Abschluß 16
bilden zugleich die Kammer für den Niederspannungsteil des Schaltfeldes. Zweckmäßig
trägt dabei die äußere Tür die Meßinstrumente, Relais, Zähler, Reihenklemmen, Leitungen,
Betätigungs- und Rückmeldeeinrichtungen usw., während die innere Tür den Abschluß
dieses Niederspannungsraumes gegen den Hochspannungsraum des Schaltfeldes bildet.
Nach Öffnen der vorderen Tür dieses Raumes ist der Niederspannungsteil während des
Betriebes gefahrlos zugänglich.
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Die Strom- und Spannungswandler 7 sind zu einer konstruktiven Einheit
vereinigt, so daß sie nur- für die besondere Bauform des Schaltfeldes geeignet sind.
Auch diese Einheit der Strom- und Spannungswandler kann dabei zu Untersuchungs-oder
Ausbesserungszwecken als Einheit aus dem Bauelement i des Schaltfeldes hinausgefahren
werden. Zu diesem Zweck sind die Stromverbindungen der Wandler hoch- und niederspannungsseitig
durch Schaltstücke hergestellt. Eine Verriegelung sichert zweckmäßig ein Hinausfahren
des Wandlers nur in spannungs- und stromfreiem Zustand.
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Die Kabelendverschlüsse 9 sind zweckmäßig aus Isolierstoff hergestellt
und als Stecker ausgebildet. Das Gegenschaltstück ist am Boden einer Glocke aus
Isolierstoff befestigt, in die der Kabelendverschluß mit dem Stecker eingeführt
wird. Um weiter Raum innerhalb der Bauelemente zu sparen, sind in den Bauelementen
die Meßwandler und Schubtrennschalter neben den Kabeleinrichtungen angeordnet. Ebenso
sind im Bauelement a des Schaltfeldes die Sammelschienen und die Leistungsschalter
mit den Trennschaltern nebeneinander angeordnet. Um möglichst hohe Betriebssicherheit
zu erreichen, sind die einzelnen Bauelemente nach oben und nach unten durch isolierende
Zwischenwände 17 gegeneinander abgegrenzt: Zweckmäßig ist es, in jedem Bauelement
senkrechte isolierende Zwischenwände i9 anzuordnen, die die Breite des Schaltfeldes
zu verringern gestatten. Die Wände sind dabei zweckmäßig zu Kästen vereinigt, die
die einzelnen Geräte enthalten. Die Bauelemente können. dann noch mit besonderen
Vorrichtungen versehen «-erden, welche den gleichbleibenden guten Zustand der Innenluft
gewährleisten. Durch eine Lüftungseinrichtung kann eine Umwälzung der in dem Schaltfeld
eingeschlossenen Luft bewirkt werden. Um Feuchtigkeitsniederschläge und ein Ionisieren
der Luft zu vermeiden, können Trockeneinrichtungen und Heizeinrichtungen angeordnet
sein. Auch die in dem Schaltfeld erzeugte Wärme kann durch Lüftung nach außen abgeführt
werden. Es sind dabei zweckmäßig als Sicherheitsventile ausgebildete Klappen in
der Außenwandung des Schaltfeldes anzuordnen, die bei einer schnellen Erwärmung
und damit Ausdehnung der in dem Schaltfeld eingeschlossenen Luft diese nach außen
entweichen lassen und damit die Entstehung eines gefährlichen Überdruckes im Innern
der Bauelemente verhüten. Durch die gleichen Ventile kann auch ein Unterdruck im
Innern etwa bei Abkühlung der eingeschlossenen wärmeren Luft verhütet werden. Die
Lüftungseinrichtungen können selbsttätig angelassen oder auch von Hand bedient sein.
Die Lüftungseinrichtungen können auch von im Innern der Bauelemente angebrachten
Thermometern oder Hygrometern abhängig gemacht werden. In besonderen Fällen kann
auch ein Abschalten des ganzen Schaltfeldes automatisch in Abhängigkeit von diesen
Instrumenten erfolgen.
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Im allgemeinen genügt es, wenn die in dem Schaltfeld eingeschlossene
Luft unter normalem atmosphärischem Druck steht. Sie kann aber auch zur Erhöhung
der Isolationsfähigkeit und zur.Verringerung der Schlagweiten unter erhöhtem Druck
stehen oder durch ein Isoliergas ersetzt werden, unter Umständen auch durch eine
Isolierflüssigkeit oder durch Öl.
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Alle nach außen gehenden Dichtungen des Schaltfeldes sind für Ausführungen,
die für die Tropen bestimmt und insektensicher sein müssen, metallisch überdeckt.
Die ganze Kapselung des Schaltfeldes kann Wetter- und tropenfest ausgebildet sein.
Man kann auch die Kapselung des Schaltfeldes luftschutzsicher, d.h. splitterfest
machen und gegen das Eindringen von Kampfstoffgasen sichern. Die Kapselung des Schaltfeldes
kann offen und geschlossen, schwallwasser-, spritzwasserfest, tropfwasserfest, staubdicht
und schlagwettersicher ausgeführt werden.
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Das Schaltfeld stellt also eine nach außen völlig geschlossene und
berührungssichere Einrichtung dar, deren Bedienung und Wartung weitgehend vereinfacht
und völlig gefahrlos ist und die vom Herstellwerk anschlußfertig zum Versand kommen
kann. Der Zusammenbau am Aufstellungsort erfordert denkbar geringste Arbeit. Das
Schaltfeld ist außerordentlich klein und leicht, was insbesondere beim Export von
Wichtigkeit ist. Schalttechnisch entspricht das Schaltfeld allen bis jetzt bestehenden
Anforderungen.
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Die Fig. 3 und z geben einen Vergleich einer bisher üblichen Schaltstelle
mit einer Einrichtung für dieselbe Leistung nach der neuen Schaltfeldbauweise. Die
außerordentliche Raumersparnis ist ohne weiteres erkennbar.
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Die Bauelemente können weiter, damit wegen ihrer geringen Höhe das
Bedienen erleichtert wird, zweckmäßig auf Mauersockeln oder eisernen
Sockeln
angeordnet sein. Sind - mehrere Bauelemente übereinandergebaut, so erübrigt sich
meist ein solcher Sockel.