EP2915177A1 - Erdungsschalter - Google Patents

Erdungsschalter

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Publication number
EP2915177A1
EP2915177A1 EP15700354.2A EP15700354A EP2915177A1 EP 2915177 A1 EP2915177 A1 EP 2915177A1 EP 15700354 A EP15700354 A EP 15700354A EP 2915177 A1 EP2915177 A1 EP 2915177A1
Authority
EP
European Patent Office
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shaft
locking
base
earthing switch
contact element
Prior art date
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Granted
Application number
EP15700354.2A
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English (en)
French (fr)
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EP2915177B1 (de
Inventor
Manfred KIPFER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Technology Oy
Original Assignee
ABB Technology AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ABB Technology AG filed Critical ABB Technology AG
Publication of EP2915177A1 publication Critical patent/EP2915177A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2915177B1 publication Critical patent/EP2915177B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H31/00—Air-break switches for high tension without arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H31/003—Earthing switches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/36—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by sliding
    • H01H1/42—Knife-and-clip contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H31/00—Air-break switches for high tension without arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H31/02—Details
    • H01H31/04—Interlocking mechanisms
    • H01H31/08—Interlocking mechanisms for interlocking two or more parts of the mechanism for operating contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H31/00—Air-break switches for high tension without arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H31/26—Air-break switches for high tension without arc-extinguishing or arc-preventing means with movable contact that remains electrically connected to one line in open position of switch
    • H01H31/28—Air-break switches for high tension without arc-extinguishing or arc-preventing means with movable contact that remains electrically connected to one line in open position of switch with angularly-movable contact
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/16—Indicators for switching condition, e.g. "on" or "off"

Definitions

  • the invention relates to the field of medium and high voltage engineering. It is based on a grounding switch according to the preamble of the independent claim.
  • Earthing switches are used, for example, in cabinets where the live electrical circuits must always be grounded before the door of the cabinet is opened.
  • Such cabinets may contain, for example, components of an inverter for an electric drive. As the voltages used continue to increase, it is necessary that the internal electrical insulation of the earthing switches with respect to overturning and leakage currents be correspondingly improved.
  • the invention relates to a grounding switch, which can be used for example for voltages up to 15 kV (in about 13.8 kV).
  • the earthing switch can be arranged in a control cabinet such that the door of the control cabinet can only be opened when the earthing switch is moved into a closed position.
  • the earthing switch comprises a base for fixing the earthing switch, a first contact element, which has a first contact element Insulating element is fixed to the base, a shaft mounted in the base, a second shaft fixed to the contact element, which is pivotable relative to the first contact element by means of the shaft, so that the second contact element between a closed and an open position is movable, and a Locking and / or monitoring device for locking the shaft and / or for monitoring the position of the shaft, which is attached to the base next to the first contact element, wherein a second insulating member is received between the base and the first insulating member, which is one of the base having protruding insulating plate which is arranged between the first contact element and the locking and / or monitoring device.
  • the electrical insulation between the high-voltage first contact element and the blocking and / or monitoring device can be improved by the further insulating element, which provides an insulating between these two components, so that an existing insulation over an air gap still is improved.
  • the base may comprise a metal plate on which the first and / or second insulating element is mounted.
  • the metal plate may include side walls in which the shaft is received in bearings and / or to which the locking and / or monitoring device is attached.
  • the grounding switch can be connected to the ground potential via the base.
  • first and second insulating members are typically two separate components. However, it is also possible for the first insulating element and the second insulating element to be provided by one component, but the two insulating elements can be seen apart from one another.
  • the first insulating element may, for example, comprise a body which carries the first electrical contact on one side and is connected on the other side to the second insulating element.
  • the second insulating member has an elongated portion received between the first insulating member and the base, and the first opening for fixing the second insulating member to the base and second openings for fixing the first insulating member to the second insulating member ,
  • the second insulating element can be fastened to the base, for example by means of screws
  • the first insulating element can be fastened to the second insulating element, for example by means of screws.
  • the openings of webs on the elongate portion are separated from each other.
  • the openings may be on opposite sides of the elongate portion.
  • the webs may extend substantially orthogonal to the opposite sides.
  • a protruding from the elongated portion portion of the second insulating is designed schaufeiförmig, so that the insulating plate is U-shaped bounded by side walls. Viewed from the side, the elongated portion and the insulating plate may be substantially parallel, with the insulating plate being connected to the elongate portion, for example, via an inclined surface.
  • the sides of the insulating plate which extend away from the first contact element can be connected to stiffening and / or insulation-increasing side walls.
  • the first contact element comprises a contact shoe and the second contact element comprises a contact blade, which are inserted into each other when closing the earthing switch.
  • a contact shoe may comprise one or more spring elements, between which a contact blade can be clamped.
  • a contact blade may be an elongate, flat contact element.
  • the earthing switch comprises three first contact elements, which are arranged, for example, in a row on the base, and three second contact elements, which are arranged, for example, in a row on the shaft.
  • the three first contact elements may, for example, be connected to a DC voltage intermediate circuit of an inverter, for example with its positive, negative and neutral potential.
  • the three second contact elements may be connected in parallel (for example via the metallic shaft) and connected to the ground potential (for example via the base).
  • one of the three second contact elements is provided by an L-shaped component fixed to the shaft and the remaining two second contact elements by a U-shaped component fastened to the shaft.
  • One leg of the Ls or the legs of the US can provide contact blades.
  • the locking and / or monitoring device comprises an actuator fixed to the base with a locking pin and a locking disk attached to the shaft, the locking disk for fixing the shaft having at least one recess into which the locking bolt can engage.
  • This actuator can be used to ensure that the earthing switch remains in a desired open or closed position.
  • the actuator comprises a spring which presses the locking pin in the direction of the locking disc
  • the actuator of the locking device comprises a refuelable coil which, when energized, the locking pin of pull the locking disc away.
  • This coil can be controlled, for example, by a controller if the earthing switch is to be opened or closed and / or opened or closed.
  • the locking disc has a recess for fixing the shaft in an open position and / or a recess for fixing the shaft in a closed position.
  • the locking disc may be a circular disc having the recesses in its edge. In the recesses of the above locking bolt can intervene.
  • the locking and / or monitoring device comprises a base-mounted plurality of switches that mesh on a camshaft attached to the shaft to determine a position of the shaft. These switches can be activated or deactivated by a correspondingly shaped camshaft (with elevations and / or depressions) when the shaft is at a specific angle of rotation.
  • the switches and the camshaft are designed such that an open position, an intermediate position and a closed position can be detected. In this way it can be ensured that at least these positions can be monitored by an external controller.
  • the shaft is supported by bearings (for example plain bearings) in the base.
  • bearings for example plain bearings
  • a locking disc and / or camshaft of the locking and / or monitoring device may be secured to the shaft such that they are located with respect to the bearings outside of a portion of the shaft carrying the second contact element.
  • the locking disc and / or the camshaft may be received in a laterally attached to the base box, which may for example also carry the switch.
  • Fig. 1 shows a perspective view of a grounding switch according to an embodiment of the invention.
  • Fig. 2 shows a perspective view of the underside of an insulating element for a grounding switch according to an embodiment of the invention.
  • 3 shows a diagram with switching states of monitoring switches for a grounding switch according to an embodiment of the invention.
  • Fig. 1 shows a grounding switch 10 comprising a base 12 on which three first contact elements 14a, 14b, 14c are mounted.
  • a shaft 16 is additionally supported, are attached to the three second contact elements 18a, 18b, 18c.
  • the second contact elements 18a, 18b, 18c can move between an open position (shown) and a closed position.
  • the base 12 and / or the shaft 16 may be made of metal or a conductive material.
  • Each of the first contact elements 14a, 14b, 14c comprises a contact shoe 20 made up of two springs which are connected to a contact block 22 which is fastened on a first insulating element 24.
  • the first insulating member 24 may be connected directly to the base 12 and / or to a second insulating member 28.
  • the second insulating member 28 has an elongated portion 30 and a scoop-shaped portion 32.
  • the elongate portion 30 is received between the first insulating member 24 and the base 12.
  • the elongated portion extends under the three pillars 26 of the first insulating member 24 and then merges into the hoop-shaped portion 32 which is substantially away from the earthing switch 10 orthogonal to the extending direction of the pillars 26.
  • the first insulating member 24 and / or the second insulating member 28 are made of a very poorly conductive material or insulating material, such as plastic or ceramic.
  • the shaft 16 is mounted in two plain bearings 34 in side walls 36 a, 36 b of the base 12. Between the two bearings, the shaft 16 has a rectangular profile to which the second contact elements 18a, 18b, 18c are attached.
  • the first contact element 18a is formed as an L-shaped component, wherein a leg of a contact blade 38th provides.
  • the contact elements 18b and 18c are provided by a U-shaped component, the legs of which provide two further contact blades 38.
  • a securing spring 40 is fixed, with which the shaft 16 can be held in the open position.
  • the securing spring 40 engages in a groove in the contact element 18a.
  • a locking device 42 and a monitoring device 44 are additionally attached on the side wall 38a.
  • the scoop-shaped portion 32 or its insulating plate 46 spatially separates the blocking device 42 and the monitoring device 44 from the contact elements 14a, 14b, 14c, so that an insulating distance is extended by the air between these components.
  • the locking device 42 comprises an actuator 48 in the form of an energizable coil, by means of a bolt 50 (see Fig. 3), a locking disc 52, which is located on the shaft 16, can be prevented from rotating.
  • the monitoring device 44 comprises a plurality of switches 54 which mesh on a camshaft 56 and so can provide information about the position of the second contact elements 18a, 18b, 18c.
  • the shaft 16 At the end projecting through the side wall 36a, through the locking device 42 and through the monitoring device 44, the shaft 16 has a rectangular bar 58 on which a key for rotating the shaft 16 can be inserted.
  • the grounding switch 10 can be connected to a ground or ground potential. Via the shaft 16, the contact elements 16a, 16b, 16c are also connected to this potential.
  • the contact elements 14a, 14b, 14c can be considered as a high voltage region of the ground switch.
  • the contact elements 14a, 14b, 14c may, for example, be connected to a power circuit in a control cabinet, such as the DC link of an inverter, which may be in operation at a voltage of up to 15 kV (eg 6.9 kV or 13.8 kV).
  • the contact element 14a may be connected to a negative potential, the contact element 14b to a neutral potential, and the contact element 14c to a positive potential of the DC intermediate circuit.
  • the contact elements 18a, 18b, 18c By connecting to the contact elements 18a, 18b, 18c, the DC intermediate circuit can then be discharged and set to ground potential.
  • the contact elements 18a, 18b, 18c, the base 12, the shaft 16, the locking device 42 and the monitoring device 44 can be used as the low-voltage region of the Earth switch 10 are understood.
  • the contact elements 18a, 18b, 18c, the base 12, the shaft 16 are at ground potential.
  • the blocking device 42 and the monitoring device 44 are at the maximum at the potential of a control voltage (for example, a maximum of 100 V).
  • the second insulating member 28 and the insulating plate 46 improve the electrical insulation between the high voltage and the low voltage range.
  • FIG. 2 shows a perspective view of the second insulating element 28 obliquely from below.
  • the elongate portion 30 has a U-shaped sidewall 60 which provides a substantially cuboidal basic shape for the elongate portion 30.
  • a plate 62 which projects beyond the side wall 60 and thus forms a peripheral edge 64.
  • two openings 66 which serve to secure the first insulating member 24 to the second insulating member 28.
  • These openings are bounded by webs 68 which (as well as the side wall 60) protrude orthogonally from the plate 62.
  • the webs 68 carry three flat portions (parallel to the plate 62) in which there are three further openings 70, via which the second insulating element 28 can be attached to the base 12.
  • the openings 68, 70 are equally spaced and / or lie on a line.
  • the shuttle-shaped portion 32 includes the insulating plate 46, which is connected via the orthogonal side wall 72 with the plate 62, which is widened T-like at its end.
  • the side walls 72 surround the insulating plate 46 in a U-shape.
  • Fig. 3 shows the earthing switch 10 schematically in an open, half-closed, contacting and closed position (from left to right).
  • the actuator 48 may, for example, comprise a coil which, when energized, pulls the locking pin 50 away from the locking disc 52 and or comprises a spring urging the locking pin in the direction of the locking disc.
  • the earthing switch 10 can only be operated when the actuator 48 (or its coil) is energized.
  • the switching state of the grounding switch 10 and the switch 54 of the monitoring device 44 can be read.
  • the shaft 16 can move in an angular range of 0 ° to 90 °. Between 0 ° (fully open position) and 74 ° (contacting position), the earthing switch 10 is open ("off") and then closed ("on") to 90 ° (fully closed position).
  • the cam 56 is configured such that one or more first switches 54 are turned off (“no") between 0 ° and at least 82 ° and then turned on (“yes”). One or more second switches 54 are turned on between 0 ° and a maximum of 8 ° ("yes”) and then switched off (“no").
  • the coil can only be energized via a controller if the controller recognizes that at least one of the switches 54 is switched on (“yes").
  • “comprising” does not exclude other elements or steps and "a” or “an” does not exclude a plurality.

Landscapes

  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)
  • Switch Cases, Indication, And Locking (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)

Abstract

Es wird ein Erdungsschalter (10) angegeben, der umfasst: eine Basis (12) zum Befestigen des Erdungsschalters (10), ein erstes Kontaktelement (14a, 4b, 14c), das über ein erstes Isolierelement (24) an der Basis befestigt ist, eine in der Basis (12) gelagerte Welle (16), ein zweites an der Welle (16) befestigtes Kontaktelement (18a, 18b, 18c), das relativ zum ersten Kontaktelement (14a, 14b, 14c) mittels der Welle (16) schwenkbar ist, so dass das zweite Kontaktelement (18a, 18b, 18c) zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Stellung bewegbar ist, eine Sperr- und/oder Überwachungsvorrichtung (42, 44) zum Sperren der Welle (16) und/oder zum Überwachen der Stellung der Welle (16), wobei die Sperr- und/oder Überwachungsvorrichtung (42, 44) an der Basis (12) neben dem ersten Kontaktelement (14a, 14b, 14c) angebracht ist, wobei ein zweites Isolierelement (28) zwischen der Basis (12) und dem ersten Isolierelement (24) aufgenommen ist, das eine von der Basis (12) abstehende Isolierplatte (46) aufweist, die zwischen dem ersten Kontaktelement (14a, 14b, 14c) und der Sperr- und/oder Überwachungsvorrichtung (42, 44) angeordnet ist. Die elektrische Isolierung zwischen dem unter hoher Spannung stehenden ersten Kontaktelement (14a, 14b, 14c) und der Sperr- und/oder Überwachungsvorrichtung (42, 44) kann durch das weitere Isolierelement verbessert werden, das eine Isolierplatte zwischen den diesen beiden Komponenten bereitstellt, so dass eine bereits vorhandene Isolierung über eine Luftstrecke noch verbessert wird.

Description

Erdungsschalter
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Mittel- und Hochspannungstechnik. Sie geht aus von einem Erdungsschalter gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Erdungsschalter werden beispielsweise in Schaltschränken verwendet, wo die unter Spannung stehenden elektrischen Schaltungen immer geerdet werden müssen, bevor die Türe des Schaltschranks geöffnet wird.
Solche Schaltschränke können beispielsweise Komponenten eines Umrichters für einen elektrischen Antrieb enthalten. Da die verwendeten Spannungen immer weiter steigen, ist es notwendig, dass die innere elektrische Isolierung der Erdungsschalter bezüglich Überschlagen und Kriechströmen entsprechend verbessert wird.
Gattungsgemässe Schalter sind beispielsweise aus der US 2,331 ,632, aus der US 2,009,815 und aus der US 4,263,487 bekannt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Erdungsschalter mit guten elektrischen Isolationseigenschaften bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.
Die Erfindung betrifft einen Erdungsschalter, der beispielsweise für Spannungen bis zu 15 kV (in etwa 13.8 kV) eingesetzt werden kann. Beispielsweise kann der Erdungsschalter derart in einem Schaltschrank angeordnet sein, dass die Tür des Schaltschranks erst dann geöffnet werden kann, wenn der Erdungsschalter in eine geschlossene Stellung bewegt ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Erdungsschalter eine Basis zum Befestigen des Erdungsschalters, ein erstes Kontaktelement, das über ein erstes Isolierelement an der Basis befestigt ist, eine in der Basis gelagerte Welle, ein zweites an der Welle befestigtes Kontaktelement, das relativ zum ersten Kontaktelement mittels der Welle schwenkbar ist, so dass das zweite Kontaktelement zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Stellung bewegbar ist, und eine Sperr- und/oder Überwachungsvorrichtung zum Sperren der Welle und/oder zum Überwachen der Stellung der Welle, die an der Basis neben dem ersten Kontaktelement angebracht ist, wobei ein zweites Isolierelement zwischen der Basis und dem ersten Isolierelement aufgenommen ist, das eine von der Basis abstehende Isolierplatte aufweist, die zwischen dem ersten Kontaktelement und der Sperr- und/oder Überwachungsvorrichtung angeordnet ist.
Mit anderen Worten kann die elektrische Isolierung zwischen dem unter hoher Spannung stehenden ersten Kontaktelement und der Sperr- und/Oder Überwachungsvorrichtung durch das weitere Isolierelement verbessert werden, das eine Isolierplatte zwischen den diesen beiden Komponenten bereitstellt, so dass eine bereits vorhandene Isolierung über eine Luftstrecke noch verbessert wird.
Die Basis kann eine Metallplatte umfassen, auf der das erste und/oder zweite Isolierelement befestigt ist. Die Metallplatte kann Seitenwände umfassen, in denen die Welle in Lagern aufgenommen ist und/oder an denen die Sperr- und/oder Überwachungsvorrichtung befestigt ist. Über die Basis kann der Erdungsschalter mit dem Erdpotential verbunden sein.
Es ist zu verstehen, dass das erste und das zweite Isolierelement in der Regel zwei getrennte Bauteile sind. Es ist jedoch auch möglich, dass das erste Isolierelement und das zweite Isolierelement von einem Bauteil bereitgestellt werden, wobei jedoch die beiden Isolierelemente abgesetzt voneinander erkennbar sind. Das erste Isolierelement kann beispielsweise einen Körper umfassen, der an einer Seite den ersten elektrischen Kontakt trägt und an der anderen Seite mit dem zweiten Isolierelement verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das zweite Isolierelement einen länglichen Abschnitt auf, der zwischen dem ersten Isolierelement und der Basis aufgenommen ist, und der erste Öffnungen zum Befestigen des zweiten Isolierelements an der Basis und zweite Öffnungen zum Befestigen des ersten Isolierelements an dem zweiten Isolierelement aufweist. Mit anderen Worten kann das zweite Isolierelement beispielsweise mittels Schrauben an der Basis befestigt werden und das erste Isolierelement beispielsweise mittels Schrauben am zweiten Isolierelement befestigt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Öffnungen von Stegen auf dem länglichen Abschnitt voneinander getrennt. Die Öffnungen können sich an gegenüberliegenden Seiten des länglichen Abschnitts befinden. Die Stege können sich im Wesentlichen orthogonal zu den gegenüberliegenden Seiten erstrecken. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist ein vom länglichen Abschnitt abstehender Abschnitt des zweiten Isolierelements schaufeiförmig ausgeführt, so dass die Isolierplatte U-förmig von Seitenwänden begrenzt wird. Von der Seite betrachtet können der längliche Abschnitt und die Isolierplatte im Wesentlichen parallel verlaufen, wobei die Isolierplatte beispielsweise über eine schräge Fläche mit dem länglichen Abschnitt verbunden ist. Die sich von dem ersten Kontaktelement wegstreckenden Seiten der Isolierplatte können mit versteifenden und/oder die Isolierung erhöhenden Seitenwänden verbunden sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das erste Kontaktelement einen Kontaktschuh und umfasst das zweite Kontaktelement ein Kontaktmesser, die beim Schließen des Erdungsschalters ineinandergesteckt werden. Ein Kontaktschuh kann dabei eines oder mehrere Federelemente umfassen, zwischen denen ein Kontaktmesser eingeklemmt werden kann. Ein Kontaktmesser kann ein längliches, flaches Kontaktelement sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Erdungsschalter drei erste Kontaktelemente, die beispielsweise in einer Reihe auf der Basis angeordnet sind, und drei zweite Kontaktelemente, die beispielsweise in einer Reihe auf der Welle angeordnet sind. Die drei ersten Kontaktelemente können beispielsweise mit einem Gleichspannungszwischenkreis eines Umrichters verbunden sein, beispielsweise mit dessen positivem, negativem und neutralem Potential. Die drei zweiten Kontaktelemente können (beispielsweise über die metallische Welle) parallel geschaltet sein und mit dem Erdpotential (beispielsweise über die Basis) verbunden sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eines der drei zweiten Kontaktelemente durch ein an der Welle befestigtes L-förmiges Bauteil und die verbleibenden zwei zweiten Kontaktelemente durch ein an der Welle befestigtes U-förmiges Bauteil bereitgestellt. Ein Schenkel des Ls bzw. die Schenkel des Us können dabei Kontaktmesser bereitstellen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Sperr- und/oder Überwachungsvorrichtung einen an der Basis befestigten Aktuator mit einem Sperrbolzen und eine an der Welle befestigte Sperrscheibe, wobei die Sperrscheibe zum Fixieren der Welle wenigstens eine Aussparung aufweist, in die der Sperrbolzen eingreifen kann. Mit diesem Aktuator kann sichergestellt werden, dass der Erdungsschalter in einer gewünschten geöffneten oder geschlossenen Stellung verbleibt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Aktuator eine Feder, die den Sperrbolzen in Richtung der Sperrscheibe drückt, und/oder umfasst der Aktuator der Sperrvorrichtung eine bestrombare Spule, die bei einer Bestromung den Sperrbolzen von der Sperrscheibe wegzieht. Diese Spule kann beispielsweise von einer Steuerung angesteuert werden, wenn der Erdungsschalter geöffnet oder geschlossen werden soll und/oder geöffnet oder geschlossen werden darf.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Sperrscheibe eine Aussparung zum Fixieren der Welle in einer geöffneten Stellung und/oder eine Aussparung zum Fixieren der Welle in einer geschlossenen Stellung auf. Die Sperrscheibe kann eine kreisförmige Scheibe sein, die die Aussparungen in ihrem Rand aufweist. In die Aussparungen kann der oben genannte Sperrbolzen eingreifen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Sperr- und/oder Überwachungsvorrichtung eine an der Basis befestigte Mehrzahl von Schaltern, die auf einer an der Welle befestigten Nockenwelle kämmen, um eine Stellung der Welle zu ermitteln. Diese Schalter können durch eine entsprechend geformte Nockenwelle (mit Erhebungen und/oder Vertiefungen) aktiviert bzw. deaktiviert werden, wenn sich die Welle in einem bestimmten Drehwinkel befindet.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Schalter und die Nockenwelle derart ausgeführt, dass eine geöffnete Stellung, eine Zwischenstellung und eine geschlossene Stellung erfasst werden können. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass zumindest diese Stellungen von einer externen Steuerung überwacht werden können.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Welle mit Lagern (beispielsweise Gleitlagern) in der Basis gelagert. Eine Sperrscheibe und/oder eine Nockenwelle der Sperr- und/oder Überwachungsvorrichtung können derart an der Welle befestigt sein, dass sie bezüglich der Lager außerhalb eines Abschnitts der Welle angeordnet sind, der das zweite Kontaktelement trägt. Beispielsweise können die Sperrscheibe und/oder die Nockenwelle in einem seitlich an der Basis befestigten Kasten aufgenommen sein, der beispielsweise auch die Schalter tragen kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Erdungsschalters gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht der Unterseite eines Isolierelements für einen Erdungsschalter gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Fig. 3 zeigt ein Diagramm mit Schaltzuständen von Überwachungsschaltern für einen Erdungsschalter gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Die in den Figuren verwendeten Bezugszeichen und ihre Bedeutung sind in zusammenfassender Form in der Liste der Bezugszeichen aufgeführt. Grundsätzlich sind identische oder ähnliche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Fig. 1 zeigt einen Erdungsschalter 10, der eine Basis 12 umfasst, auf der drei erste Kontaktelemente 14a, 14b, 14c befestigt sind. In der Basis 12 ist zusätzlich eine Welle 16 gelagert, an der drei zweite Kontaktelemente 18a, 18b, 18c befestigt sind. Durch Drehung der Welle 16 können sich die zweiten Kontaktelemente 18a, 18b, 18c zwischen einer (gezeigten) geöffneten Stellung und einer geschlossen Stellung bewegen.
Die Basis 12 und/oder die Welle 16 können aus Metall bzw. einem leitfähigen Material gefertigt sein.
Jedes der ersten Kontaktelemente 14a, 14b, 14c umfasst einen Kontaktschuh 20 aus zwei Federn, die mit einem Kontaktblock 22 verbunden sind, der auf einem ersten Isolierelement 24 befestigt ist. Dazu weist das Isolierelement 24 für jedes Kontaktelement 14a, 14b, 14c eine Säule 26 auf, die Kontaktelemente 14a, 14b, 14c von der Basis 12 beabstandet.
Zwischen den Säulen 26 kann das erste Isolierelement 24 direkt mit der Basis 12 und/oder mit einem zweiten Isolierelement 28 verbunden werden.
Das zweite Isolierelement 28 weist einen länglichen Abschnitt 30 und einen schaufeiförmigen Abschnitt 32 auf. Der längliche Abschnitt 30 ist dabei zwischen dem ersten Isolierelement 24 und der Basis 12 aufgenommen. Der längliche Abschnitt erstreckt sich unter den drei Säulen 26 des ersten Isolierelements 24 und geht dann in den schaufeiförmigen Abschnitt 32 über, der vom Erdungsschalter 10 im Wesentlichen orthogonal zur Erstreckungsrichtung der Säulen 26 weg steht.
Das erste Isolierelement 24 und/oder das zweite Isolierelement 28 sind aus einem sehr schlecht leitenden Material bzw. isolierenden Material, wie etwa Kunststoff oder Keramik, gefertigt.
Die Welle 16 ist in zwei Gleitlagern 34 in Seitenwänden 36a, 36b der Basis 12 gelagert. Zwischen den beiden Lagern weist die Welle 16 ein rechteckiges Profil auf, an dem die zweiten Kontaktelemente 18a, 18b, 18c befestigt sind. Das erste Kontaktelement 18a ist dabei als L-förmiges Bauteil ausgebildet, wobei ein Schenkel ein Kontaktmesser 38 bereitstellt. Die Kontaktelemente 18b und 18c werden von einem U-förmigen Bauteil bereitgestellt, dessen Schenkel zwei weitere Kontaktmesser 38 bereitstellen.
An der Seitenwand 38a bzw. an der Basis 12 ist eine Sicherungsfeder 40 befestigt, mit der die Welle 16 in der geöffneten Stellung gehalten werden kann. Die Sicherungsfeder 40 greift dabei in eine Nut im Kontaktelement 18a ein.
An der Seitenwand 38a sind zusätzlich eine Sperrvorrichtung 42 und eine Überwachungsvorrichtung 44 befestigt. Der schaufeiförmige Abschnitt 32 bzw. dessen Isolierplatte 46 trennt die Sperrvorrichtung 42 und die Überwachungsvorrichtung 44 räumlich von den Kontaktelementen 14a, 14b, 14c, so dass eine Isolierstrecke durch die Luft zwischen diesen Komponenten verlängert wird.
Die Sperrvorrichtung 42 umfasst einen Aktuator 48 in der Form einer bestrombaren Spule, mit der mittels eines Bolzens 50 (siehe Fig. 3) eine Sperrscheibe 52, die sich auf der Welle 16 befindet, an einer Rotation gehindert werden kann.
Die Überwachungsvorrichtung 44 umfasst eine Mehrzahl von Schaltern 54, die auf einer Nockenwelle 56 kämmen und so über die Stellung der zweiten Kontaktelemente 18a, 18b, 18c Auskunft geben können.
An dem Ende, das durch die Seitenwand 36a, durch die Sperrvorrichtung 42 und durch die Überwachungsvorrichtung 44 hervorragt, weist die Welle 16 eine rechteckige Stange 58 auf, auf die ein Schlüssel zum Drehen der Welle 16 gesteckt werden kann.
Über die Basis 12 kann der Erdungsschalter 10 mit einem Grund- oder Erdungspotential verbunden werden. Über die Welle 16 sind die Kontaktelemente 16a, 16b, 16c auch mit diesem Potential verbunden.
Die Kontaktelemente 14a, 14b, 14c können als Hochspannungsbereich des Erdschalters aufgefasst werden. Die Kontaktelemente 14a, 14b, 14c können beispielsweise mit einem Leistungsschaltkreis in einem Schaltschrank, wie etwa dem Gleichspannungszwischenkreis eines Umrichters, verbunden sein, der sich im Betrieb auf einer Spannung von bis zu 15 kV (beispielsweise 6.9 kV oder 13.8 kV) befinden kann.
Beispielsweise kann das Kontaktelement 14a mit einem negativen Potential, das Kontaktelement 14b mit einem Neutralpotential und das Kontaktelement 14c mit einem positiven Potential des Gleichspannungszwischenkreises verbunden sein. Durch Verbinden mit den Kontaktelementen 18a, 18b, 18c kann der Gleichspannungszwischenkreis dann entladen werden und auf Grundpotential gesetzt werden.
Die Kontaktelemente 18a, 18b, 18c, die Basis 12, die Welle 16, die Sperrvorrichtung 42 und die Überwachungsvorrichtung 44 können als Niederspannungsbereich des Erdschalters 10 aufgefasst werden. Die Kontaktelemente 18a, 18b, 18c, die Basis 12, die Welle 16 befinden sich auf Grundpotential. Die Sperrvorrichtung 42 und die Überwachungsvorrichtung 44 befinden sich maximal auf dem Potential einer Steuerspannung (beispielsweise maximal 100 V).
Das zweite Isolierelement 28 bzw. die Isolierplatte 46 verbessern die elektrische Isolierung zwischen dem Hochspannungs- und dem Niederspannungsbereich.
Die Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des zweiten Isolierelements 28 von schräg unten.
Der längliche Abschnitt 30 weist eine U-förmige Seitenwand 60 auf, die eine im Wesentlichen quaderförmige Grundform für den länglichen Abschnitt 30 bereitstellt. Auf der Seitenwand 60 befindet sich eine Platte 62, die über die Seitenwand 60 hinausragt und somit einen umlaufenden Rand 64 bildet. In der Platte 62 befinden sich zwei Öffnungen 66, die zum Befestigen des ersten Isolierelements 24 am zweiten Isolierelement 28 dienen. Diese Öffnungen sind von Stegen 68 begrenzt, die (genauso wie die Seitenwand 60) orthogonal von der Platte 62 abstehen. Die Stege 68 tragen drei flache Abschnitte (parallel zu der Platte 62), in denen sich weitere drei Öffnungen 70 befinden, über die das zweite Isolierelement 28 an der Basis 12 befestigt werden kann. Die Öffnungen 68, 70 sind gleich beabstandet und/oder liegen auf einer Linie.
Der schaufeiförmige Abschnitt 32 umfasst die Isolierplatte 46, die über die orthogonale Seitenwand 72 mit der Platte 62 verbunden ist, die an ihrem Ende T-artig verbreitert ist. Die Seitenwände 72 umgeben die Isolierplatte 46 U-förmig.
Die Fig. 3 zeigt den Erdungsschalter 10 schematisch in einer geöffneten, halb geschlossenen, kontaktierenden und geschlossenen Stellung (von links nach rechts).
In der geschlossenen Stellung und der geöffneten Stellung wird der Erdungsschalter 10 von der Sperrvorrichtung 42 in dieser Stellung gehalten, indem der Sperrbolzen 50 in eine jeweilige Aussparung 74 in der Sperrscheibe 52 eingreift. Der Aktuator 48 kann beispielsweise eine Spule umfassen, die bei Bestromung den Sperrbolzen 50 von der Sperrscheibe 52 wegzieht und oder eine Feder umfassen, die den Sperrbolzen in Richtung der Sperrscheibe drückt.
Mit der Sperrvorrichtung 42 kann der Erdungsschalter 10 nur betätigt werden, wenn der Aktuator 48 (bzw. dessen Spule) bestromt ist.
In dem Diagramm unter den verschiedenen Stellungen kann der Schaltzustand des Erdungsschalters 10 und der Schalter 54 der Überwachungsvorrichtung 44 abgelesen werden. Die Welle 16 kann sich in einem Winkelbereich von 0° bis 90° bewegen. Zwischen 0° (vollständig geöffnete Stellung) und 74° (kontaktierende Stellung) ist der Erdungsschalter 10 geöffnet ("off") und danach bis 90° (vollständig geschlossene Stellung) geschlossen ("on").
Die Nockenscheibe 56 ist derartig ausgestaltet, dass einer oder mehrere erste Schalter 54 zwischen 0° und minimal 82° ausgeschaltet ("no") und danach eingeschaltet ("yes") sind. Einer oder mehrere zweite Schalter 54 sind zwischen 0° und maximal 8° eingeschaltet ("yes") und danach ausgeschaltet ("no").
Beispielsweise kann über eine Steuerung die Spule nur dann bestromt werden, wenn die Steuerung erkennt, dass wenigstens einer der Schalter 54 eingeschaltet ("yes") ist. Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass„umfassend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und„eine" oder„ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
LISTE DER BEZUGSZEICHEN
10 Erdungsschalter
12 Basis
14a, 14b, 14c erstes Kontaktelement
16 Welle
18a, 18b, 18c zweites Kontaktelement
20 Kontaktschuh
22 Kontaktblock
24 erstes Isolierelement
26 Säule
28 zweites Isolierelement
30 länglicher Abschnitt
32 schaufeiförmiger Abschnitt
34 Gleitlager
36a, 36b Seitenwand der Basis
38 Kontaktmesser
40 Sicherheitsfeder
42 Sperrvorrichtung
44 Überwachungsvorrichtung
46 Isolierplatte
48 Aktuator
50 Sperrbolzen
52 Sperrscheibe
54 Schalter
56 Nockenwelle
58 Schlüsselstange
60 Seitenwand
62 Platte
64 Rand
66 Öffnung
68 Steg
70 Öffnung
72 Seitenwand
74 Aussparung

Claims

ANSPRÜCHE
Erdungsschalter (10), umfassend:
eine Basis (12) zum Befestigen des Erdungsschalters (10);
ein erstes Kontaktelement (14a, 14b, 14c), das über ein erstes Isolierelement (24) an der Basis befestigt ist;
eine in der Basis (12) gelagerte Welle (16) ;
ein zweites an der Welle (16) befestigtes Kontaktelement (18a, 18b, 18c), das relativ zum ersten Kontaktelement (14a, 14b, 14c) mittels der Welle (16) schwenkbar ist, so dass das zweite Kontaktelement (18a, 18b, 18c) zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Stellung bewegbar ist;
eine Sperr- und/oder Überwachungsvorrichtung (42, 44) zum Sperren der Welle (16) und/oder zum Überwachen der Stellung der Welle (16), wobei die Sperr- und/oder Überwachungsvorrichtung (42, 44) an der Basis (12) neben dem ersten Kontaktelement (14a, 14b, 14c) angebracht ist;
wobei ein zweites Isolierelement (28) zwischen der Basis (12) und dem ersten Isolierelement (24) aufgenommen ist, das eine von der Basis (12) abstehende Isolierplatte (46) aufweist, die zwischen dem ersten Kontaktelement (14a, 14b, 14c) und der Sperr- und/oder Überwachungsvorrichtung (42, 44) angeordnet ist.
Erdungsschalter (10) nach Anspruch 1 ,
wobei das zweite Isolierelement (28) einen länglichen Abschnitt (30) aufweist, der zwischen dem ersten Isolierelement (24) und der Basis (12) aufgenommen ist, und der erste Öffnungen (70) zum Befestigen des zweiten Isolierelements (28) an der Basis (12) und zweite Öffnungen (66) zum Befestigen des ersten Isolierelements (24) an dem zweiten Isolierelement (28) aufweist.
Erdungsschalter (10) nach Anspruch 2,
wobei die Öffnungen (66, 70) von Stegen (68) auf dem länglichen Abschnitt (30) voneinander getrennt sind.
Erdungsschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein vom länglichen Abschnitt (30) abstehender Abschnitt (32) des zweiten Isolierelements (28) schaufeiförmig ausgeführt ist, so dass die Isolierplatte (46) U- förmig von Seitenwänden (72) begrenzt wird.
Erdungsschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das erste Kontaktelement (14a, 14b, 14c) einen Kontaktschuh (20) umfasst und das zweite Kontaktelement (18a, 18b, 18c) ein Kontaktmesser (38) umfasst, die beim Schließen des Erdungsschalters (10) ineinandergesteckt werden.
Erdungsschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Erdungsschalter (10) drei erste Kontaktelemente (14a, 14b, 14c) umfasst, die in einer Reihe auf der Basis (12) angeordnet sind und drei zweite Kontaktelemente (18a, 18b, 18c) umfasst, die in einer Reihe auf der Welle (16) angeordnet sind; und/oder
wobei eines der drei zweiten Kontaktelemente (18a) durch ein an der Welle (16) befestigtes L-förmiges Bauteil und die verbleibenden zwei zweiten Kontaktelemente (18b, 18c) durch ein an der Welle (16) befestigtes U-förmiges Bauteil bereitgestellt sind.
Erdungsschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Sperr- und/oder Überwachungsvorrichtung (42, 44) einen an der Basis (12) befestigten Aktuator (48) mit einem Sperrbolzen (50) und eine an der Welle (16) befestigte Sperrscheibe (52) umfasst, wobei die Sperrscheibe (52) zum Fixieren der Welle (16) wenigstens eine Aussparung (74) aufweist, in die der Sperrbolzen (50) eingreifen kann; und/oder
wobei die Sperr- und/oder Überwachungsvorrichtung (42, 44) eine an der Basis (12) befestigte Mehrzahl von Schaltern (54) aufweist, die auf einer an der Welle (16) befestigten Nockenwelle (56) kämmen, um eine Stellung der Welle (16) zu ermitteln.
Erdungsschalter (10) nach Anspruch 7,
wobei der Aktuator (48) eine Feder umfasst, die den Sperrbolzen (50) in Richtung der Sperrscheibe (52) drückt, und der Aktuator (48) eine bestrombare Spule umfasst, die bei einer Bestromung den Sperrbolzen (50) von der Sperrscheibe (52) wegzieht; und/oder wobei die Sperrscheibe (52) eine Aussparung zum Fixieren der Welle (16) in einer geöffneten Stellung und/oder eine Aussparung zum Fixieren der Welle (16) in einer geschlossenen Stellung aufweist.
Erdungsschalter (10) nach Anspruch 7 oder 8,
wobei die Schalter (54) und die Nockenwelle (56) derart ausgeführt sind, dass eine geöffnete Stellung, eine Zwischenstellung und eine geschlossene Stellung erfasst werden können. 10. Erdungsschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Welle (16) mit Gleitlagern (34) in der Basis (12) gelagert ist;
wobei eine Sperrscheibe (52) und/oder eine Nockenwelle (56) der Sperr- und/oder Überwachungsvorrichtung derart an der Welle (16) befestigt sind, dass sie bezüglich der Gleitlager (34) außerhalb eines Abschnitts der Welle (16) angeordnet sind, der das zweite Kontaktelement (18a, 18b, 18c) trägt.
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