EP0796502A1

EP0796502A1 - Metallgekapselte schaltanlage mit einem vakuumschaltgerät

Info

Publication number: EP0796502A1
Application number: EP95940946A
Authority: EP
Inventors: Lennart Fleischer; Hans-Joachim Müller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1994-12-07
Filing date: 1995-11-30
Publication date: 1997-09-24
Anticipated expiration: 2015-11-30
Also published as: WO1996018201A1; EP0796502B1; CN1173239A; DE4445061A1; DE59503952D1; CN1065354C

Abstract

Eine metallgekapselte Schaltanlage (1) weist einen gasgefüllten Behälter (3) mit einem Dreistellungsschalter (4) und einem Vakuumschaltgerät (6) auf. HH-Sicherungen befinden sich außerhalb des Behälters (3) in Luft. Das Vakuumschaltgerät (6) ist als Vakuumschütz mit einem elektromagnetischen Antrieb (8) ausgebildet, der gleichfalls in dem Behälter (3) untergebracht ist. Die beschriebene Schaltanlage eignet sich insbesondere zum Schalten von Motoren mit gleichbleibender Drehrichtung oder im Wendebetrieb.

Description

Beschreibung

Metallgekapselte Schaltanlage mit einem Vakuumschaltgerät

Die Erfindung betrifft eine metallgekapselte Schaltanlage mit einem gasgefüllten Behälter und mit einem in dem Behälter angeordneten Dreistellungsschalter für die Schaltstellungen EIN, AUS und GEERDET, sowie mit gleichfalls in dem Behälter angeordneten Schaltröhren eines Vakuumschaltgerätes, wobei der Behälter Durchführungen zur Verbindung des Dreistellungs- Schalters und der Vakuumsehaltröhren mit außerhalb des Behäl¬ ters angeordneten Komponenten der Schaltanlage auf eist.

Eine Schaltanlage mit diesen Merkmalen ist beispielsweise durch die DE-A-42 11 155 bekannt geworden. Dabei gehören die Vakuumsehaltröhren zu einem Leistungsschalter, dessen An¬ triebsvorrichtung sich außerhalb des mit Isoliergas gefüllten Behälters befindet. Die Antriebsbewegung für die Vakuumschal¬ tröhren wird mittels eine gasdichte Stößeldurchführung durch die Behälterwand zu den Vakuumschaltröhren geleitet.

Schaltanlagen mit Leistungsschaltern eignen sich nicht für den Betrieb industrieller Anlagen mit Motoren, weil diese relativ häufig ein- und auszuschalten sind. Die Antriebsvor- richtungen von Leistungεschaltern sind demgegenüber für eine relativ geringe Schalthäufigkeit ausgelegt. Es hat sich daher als zweckmäßig erwiesen, zum betriebsmäßigen Ein- und Aus¬ schalten motorischer Antriebe bei Betriebsspannungen im unteren Mittelspannungsbereich, z. B. 6 oder 10 kV, Vakuum- schaltgeräte in der Bauform von Schützen einzusetzen und diese zusammen mit weiteren benötigten Komponenten auf einem Einschub oder Fahrwagen einer luftisolierten, metallgekapsel¬ ten Schaltanlage unterzubringen. Ein Beispiel hierfür zeigt die EP-B-0 263 396. Umfaßt eine Schaltanlage sowohl die allgemeine Energieversor¬ gung einer industriellen Anlage im Bereich der MittelSpannung als auch größere Motorantriebe, die aus dem Mittelspannungs- netz gespeist werden, so gelangen unterschiedliche Typen von Schaltfeldern zum Einsatz, nämlich teilweise gasisolierte Schaltfelder mit Vakuumleistungsschaltern und luftisolierte Schaltfeider mit Vakuumschützen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau von Schaltanlagen der erwähnten Art zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine zu dem Vakuumschaltgerät gehörende elektromagnetische Antriebsvorrichtung gleichfalls in dem Behälter der Schaltan- läge angeordnet ist und daß das Vakuumsehaltgerät die Bauform eines Schützes besitzt. Für die Zwecke der Erfindung sind handelsübliche Vakuumschütze einsetzbar. Dabei ist zu beach¬ ten, daß die elektromagnetische Antriebsvorrichtung solcher Schütze für den Betrieb in atmosphärischer Luft bemessen ist und daher durch einen vom Atmosphärendruck abweichenden Druck des Isoliergases in dem Behälter der Schaltanlage die Funkti¬ on des Vakuumschützes verändert werden kann. Für den im Zusammenhang mit der Erfindung betrachteten Bereich von Betriebsspannungen des unteren Mittelspannungsbereiches wird jedoch kein wesentlich über dem Atmosphärendruck liegender Druck des in der Regel als Isoliergas benutzten Gases Schwe- felhexafluorid benötigt. Häufig wird ein nur wenig über dem Atmosphärendruck liegender Druck gewählt, der geeignet ist, das Eindiffundieren von Feuchtigkeit oder anderen Fremdgasen in den Behälter zu verhindern. Es kann daher ausreichend sein, ein Vakuumschütz in einer Standardausführung zu wählen und dessen Antriebsvorrichtung so einzustellen, wie dies beispielsweise für Orte mit erhöhtem Luftdruck, z. B. im Bergbau untertage, vorgesehen ist. Vakuumschütze mit einer solchen Einstellvorrichtung sind bereits bekannt (DE-C-33 23 861) . Da der elektromagnetische Antrieb von Vakuumschützen ledig¬ lich eine Hilfsspannung aus einem Niederspannungsnetz benö¬ tigt, genügen kleine und preiswerte Durchführungen in der Behälterwand für die Zuführung der Betriebsenergie. Die geringen Abmessungen dieser Durchführungen gestattet es, diese an einer beliebigen geeigneten Stelle des Behälters anzuordnen.

Für die Bauform einer mehrfeldrigen Schaltanlage erweist sich eine schmale Bauform der einzelnen Felder als vorteilhaft. Dies kann nach einer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht werden, daß der Dreistellungsschalter im oberen Bereich des Behälters und das Vakuumsehaltgerät unterhalb des Dreistellungsschalters im unteren Teil des Behälters angeord¬ net ist und daß für jeden Pol des Vakuumschaltgerätes wenig¬ stens zwei abgehende Durchführungen an der Fronseite und/oder an der Unterseite des Behälters vorgesehen sind. Hierdurch ist die Möglichkeit geschaffen, einen Überspannungsbegrenzer außerhalb des gasgefüllten Behälters anzuschließen. Dies erleichtert die Montage, Prüfung und Überwachung des Über¬ spannungsbegrenzers.

Wie bereits erwähnt, bilden motorische Antriebe mit Betriebs- Spannungen im unteren Mittelspannungsbereich einen wichtigen Anwendungsfall der Erfindung. Dabei kann auch die Aufgabe auftreten, einen Motorantrieb mit wechselnder Drehrichtung, d. h. im Wendebetrieb, einzusetzen. Hierzu ist es bekannt, zwei Vakuumschütze zu benutzen, von denen das eine den Motor mit vertauschten Phasen schaltet. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung werden die beiden für eine Motor-Wendesteuerung benötigten Vakuumschaltgeräte in gesonderten Behältern unter¬ gebracht, wobei zur Herstellung einer Phasenkreuzung zusätz¬ liche Durchführungen an beiden Behältern vorgesehen sind. Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Die Figur 1 zeigt ein Schaltbild einer Schaltanlage mit einem Dreistellungsschalter und einem Vaku¬ umschütz. Die Figuren 2 und 3 zeigen ein metallgekapseltes, gasisoliertes

Schaltfeld mit einem Vakuumschütz im Schnitt von der Seite bzw. von vorn. Figur 4 zeigt zwei Felder einer Schaltanlage mit je einem Vakuumschütz für eine Motor-Wende¬ steuerung.

Das Schaltbild gemäß der Figur 1 zeigt schematisch eine Schaltanlage l mit einer obenliegenden Sammelschiene 2, die außerhalb eines mit Isoliergas gefüllten Behälters 3 ver¬ läuft. Im oberen Teil des Behälters 3 befindet sich ein Dreistellungsschalter 4, der die Stellungen EIN, AUS und GEERDET aufweist. In der Stellung EIN wird eine Verbindung der Sammelschiene 2 zu einer gleichfalls außerhalb des Behäl¬ ters 3, zweckmäßig jedoch in dessen unmittelbarer Nähe ange¬ ordneten HH-Sicherung 5 hergestellt. Im unteren Teil des Behälters 3 befindet sich etwa unterhalb des Dreistellungs- Schalters 4 ein Vakuumschütz 6, an dessen Abgangsseite eine frontseitige Durchführung für einen Kabelanschluß und zwei

Durchführungen in einer unteren Behälterwand angeordnet sind. Während die eine der unteren Durchführung einen zusätzlichen Abgangsanschluß darstellt, ist an die andere Durchführung ein Überspannungsbegrenzer 7 angeschlossen. Eine zu dem Vakuum- schütz 6 gehörende elektromagnetische Antriebsvorrichtung 8 befindet sich gleichfalls in dem Behälter 3.

Weitere Einzelheiten der Schaltanlage gemäß der Figur 1 zeigen die Figuren 2 und 3. Aus den Figuren 2 und 3 sind die Umrisse der metallgekapsel¬ ten Schaltanlage 1 mit der Schaltung gemäß der Figur 1 näher ersichtlich. Der Behälter 3 weist im wesentlichen ebene Wandteile auf, die jedoch mit einer geeigneten Versteifung versehen sein können, um einem über dem Atmosphärendruck liegenden inneren Gasdruck ohne wesentliche Verformung stand¬ zuhalten. Zur raumsparenden Unterbringung bestimmter Kompo¬ nenten der Schaltanlage ist der im wesentlichen quaderförmige Behälter 3 örtlich mit Ausneh ungen versehen. Insbesondere besitzt der Behälter 3 an seiner Frontseite oben eine Aus¬ nehmung als Auflage für einen Niederspannungskasten 10, in dem sich Bedienungs- und Steuerelemente sowie Meßgeräte befinden. Gleichfalls an der Frontseite, jedoch am unteren Ende des Behälters 3 ist eine weitere Ausnehmung vorgesehen, die etwa der Tiefe von KabelwinkelSteckern entspricht. Ein solcher Winkelstecker 11 ist in der Figur 2 in Verbindung mit einer Durchführung 12 gezeigt. Ferner ist aus der Figur 3 ersichtlich, daß der Behälter 3 im linken oberen Bereich eine weitere Einziehung besitzt, die der Tiefe von Isoliergehäusen 13 für HH-Sicherungen (Position 5 in Figur 1) besitzt. Der Dreistellungsschalter 4 ist so angeordnet, daß seine Drehachse horizontal verläuft und an der Frontseite 14 des Behälters 3 zugänglich ist. Dort befindet sich auch eine AntriebsVorrichtung 15.

Das Vakuumschütz 6 befindet sich unterhalb des Dreistellungs- Schalters 4 im unteren Bereich des Behälters 3 und ist den abgangsseitigen Durchführungen 12 benachbart. Die eine der unteren Durchführungen 16 dient zum Anschluß des Überspan- nungsbegrenzers 7 (Figur 1) , während die verbleibende Durch¬ führung 17 für den Fall vorgesehen ist, daß das gezeigte Schaltfeld in Verbindung mit einem gleichen oder ähnlichen Schaltfeld für eine Wendesteuerung benutzt werden soll.

Die in der Figur l angedeutete Sammelschiene 2 ist in den Figuren 2 und 3 nicht näher dargestellt. Jedoch sind Durch- 6 führungen 20 gezeigt, die zur Verbindung des Dreistellungs- Schalter 4 mit der Sammelschiene 2 dienen.

Wie bei einem Vergleich der Figuren 2 und 3 zu erkennen ist, sind die erwähnten Durchführungen 12, 16 17 und 20 jeweils entsprechend der Phasenzahl des Drehstromnetzes dreifach vorhanden. Das Vakuumschütz 6 weist dementsprechend drei Vakuumsehaltröhren 21 auf. Um zu veranschaulichen, daß die gleiche Bauform des vorgesehenen Vakuumschützes 6 für unter- schiedliche Betriebsspannungen geeignet ist, sind Vakuum¬ schaltröhren 21 unterschiedlicher Größe gezeigt.

In der Figur 4 entspricht das linke der beiden gezeigten Schaltfelder den Figuren 2 und 3. Das rechte der beiden gezeigten Schaltfelder besitzt eine obere Auskragung zur

Unterbringung weiterer Durchführungen 22, die mit den Durch¬ führungen 17 an der Unterseite des linken Schaltfeldes ver¬ bunden sind.

Es ist zu erwähnen, daß die in der Figur 4 gezeigten Schalt¬ felder lediglich zur Veranschaulichung ihrer Schaltung neben¬ einander dargestellt sind, während sie in Wirklichkeit mit¬ einander fluchtend aufgestellt sind. Dadurch, daß die zu einer Motor-Wendesteuerung gehörenden Vakuumschütze in ge- trennten Feldern einer Schaltanlage und damit gesonderten gasgefüllten Behältern untergebracht sind, können Standardbe¬ hälter eingesetzt werden, die im Störungsfall leichter aus¬ wechselbar sind.

Claims

Patentansprüche

1. Metallgekapselte Schaltanlage (1) mit einem gasgefüllten Behälter (3) und mit einem in dem Behälter (3) angeordneten Dreistellungsschalter (4) für die Schaltstellungen EIN, AUS und GEERDET, sowie mit gleichfalls in dem Behälter (3) angeordneten Schaltröhren (21) eines Vakuumschaltgerätes (6) , wobei der Behälter (3) Durchführungen (20, 12) zur Verbindung des Dreistellungsschalters (4) und der Vakuumsehaltröhren (21) mit außerhalb des Behälters (3) angeordneten Komponenten (2, 11) der Schaltanlage (1) aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine zu dem Vakuumschaltgerät (6) gehörende elektromagnetische Antriebsvorrichtung (8) gleichfalls in dem Behälter (3) der Schaltanlage (1) angeordnet ist und daß das Vakuumschaltgerät (6) die Bauform eines Schützes besitzt.

2. Schaltanlage nach Anspruch l, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Dreistellungsschalter (4) im oberen Bereich des Behälters (3) und das Vakuumschaltgerät (6) unterhalb des Dreistellungsschalters (4) im unteren Teil des Behälters (3) angeordnet ist und daß für jeden Pol des Vakuumschal geräteε (6) wenigstens zwei abgehende Durchführungen (16, 17) an der Frontseite und /oder an der Unterseite des Behälters (3) vorgesehen sind.

3. Schaltanlage nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c^'h n e t , daß die für eine Motor-Wendesteuerung benötigten

Vakuumschaltgeräte (6) in gesonderten Behältern (3) untergebracht sind, und daß zur Herstellung einer Phasenkreuzung zusätzliche Durchführungen (17, 22) an beiden Behältern (3) vorgesehen sind.