Beschreibung
Verfahren zur Steuerung eines zwischen einer „Einfahrstellung" und einer „Ausfahrstellung" verfahrbaren elektrischen Schaltermoduls
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines zwischen einer „Einfahrstellung" und einer „Ausfahrstellung" verfahrbaren elektrischen Schaltermoduls mit Schaltkontakten von Vakuumschaltröhren sowie einem in dem Schaltermodul ebenfalls verfahrbaren Trennteil mit Trennkontakten, die mit entsprechenden Gegenkontakten innerhalb eines gekapselten Schaltfeldes, insbesondere eines Mittelspannungsschaltfeldes, bedarfsweise verbindbar und trennbar sind, sowie mit Stecker- Kontakten und Gegenstecker - Kontakten im Niederspannungsbereich, wobei die Schaltkontakte der Vakuumsehaltröhren zur Unterstützung der Ein- und Ausschaltvorgänge unter dem Steuereinfluss einer durch eine Einschaltklinke (EK) beeinflussbaren Einschaltfeder und einer durch eine Ausschaltklinke (AK) beeinflussbaren Ausschaltfeder stehen und markante Funktionsstellungen des Trennteils durch eine „Betriebsstellung" und durch eine „Trennstellung" repräsentiert sind, sowie eine Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens .
Ein Mittelspannungsschaltfeld der eingangs definierten Art ist in seinem prinzipiellen Aufbau aus der Firmendruckschrift SIEMENS Leistungsschalter - Einschubanlagen Typ NXAIR M, Ergänzung 2000 zum Katalog HA 25.71, Kapitel 4, Seiten 10 bis
13 zu entnehmen. Nähere Einzelheiten des Schaltermoduls der eingangs definierten Art gehen aus der gleichen Druckschrift, Kapitel4, Seite
14 hervor .
Auf die einschlägigen Bestimmungen und Vorschriften für derartige Schaltfeider, insbesondere im Zusammenhang mit Aspek- ten der Personen- und Betriebssicherheit, ist in dem Kapitel 5, Seite 19 dieser Druckschrift hingewiesen.
Darüber hinaus befinden sich im Kapitel 5 auf Seite 20 dieser Druckschrift auch Hinweise für die im Zusammenhang der Erfindung stehenden Verriegelungsvorschriften nach VDE 0670 und IEC 60298. Auf die über diese Vorschriften hinausgehenden Verriegelungs- bedingungen ist dann noch im Kapitel 4., Seite 15 hingewiesen.
Die grundsächliche Funktion und Wirkungsweise der Ein- und Ausschaltfedern eines elektrischen Schaltermoduls ist aus der Firmendruckschrift SIEMENS Vakuum-Leistungsschalter 3AF, Betriebsanleitung, Bestell - NR.SW 8516 b, insbesondere dem Kapitel Antrieb, Seiten 3/1 bis 3/4 ersichtlich.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Steuerung des Schaltermoduls sowie eine dazu befähigte Steuerungseinrichtung zu definieren, mit der sowohl die bestehenden Vorschriften als auch darüber hinausgehende zusätzliche Bedingungen erfüllt werden können, wobei die Steuerungseinrichtung in kompakter Bauweise aufgebaut und weitestgehend unabhängig von den zur Anwendung kommenden Schaltkontakten des Schaltermoduls praktisch universal einsetzbar ist.
Erfindungsgemäß wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 erreicht.
Mit dem Einfügen einer zusätzlichen „Teststellung" zwischen der „Betriebsstellung" und der „Trennstellung" für den verfahrbaren Trennteil und der damit verbundenen Steigerung der Unterteilung in kleinere übersichtliche Funktionsschritte sind zur Überführung des Schaltermoduls von der „Einfahrstellung" in die „Ausfahrstellung" die für die gegenseitigen Verriegelungen und Freigaben notwendigen Steuerungsvorgänge durch entsprechend kleine funktionsgegliederte Schaltfolgen in einfacher Weise zu realisieren.
Darüber hinaus ist eine zusätzliche Forderung nach dem totalen Entspannungszustand der Ein- und Ausschaltfeder beim
Überführen des Schaltermoduls in die „Ausfahrstellung" mit einfachen und zuverlässig wirkenden mechanischen Mitteln steuerbar.
Die funktionsgegliederten Schaltfolgen sind im Zusammenhang mit einer relativ einfachen Steuerungseinrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 2 realisiert .
So ist lediglich ein einziger zur Versteifung U-förmig querschnittsprofilierter Hubhebel mit zwei unterschiedlich ge- stalteten Steuerungskonturen vorgesehen, mit denen die Einschaltklinke für die Einschaltfeder und Ausschaltklinke für die Ausschaltfeder der Schaltkontakte entsprechend den Vorschriften gesteuert werden. Dabei wird der U-förmige Hubhebel lediglich in vertikaler Richtung in unterschiedlicher Hubhöhe ausgelenkt . Dies geschieht im Zusammenwirken mit dem drehbar gelagerten Schwenkhebel, der seinerseits durch einen die verschiedenen Funktionssteilungen repräsentierenden Hubsteuerhebel radial schwenkbar ist. Die unterschiedlichen Steuerungs- konturen an den freien Ende des Hubhebels bewegen dabei im Zusammenwirken mit den verschiedenen Gleitrollen die entsprechenden Betätigungshebel der Ein- und Ausschaltklinken, so dass damit die für die entsprechenden Schaltvorgänge zuständigen Federn - für das Einschalten die Einschaltfeder und für das Ausschalten die Ausschaltfeder - hinsichtlich ihrer ge- spannten oder entspannten Federzustände funktionsgerecht gesteuert werden können.
Die Gleitrollen werden dabei gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung von dem vertikal auslenkten Hubhebel mittels Schubschrägen derart bewegt, dass die Ein- und Aus- schaltklinke jeweils radialen Auslenkungen folgen.
Mit dem Schiebestift wird darüber hinaus eine zuvor notwendige Verriegelung der Einschaltklinke wieder rückgängig gemacht, um die beim Überführen des Schaltermoduls in die „Ausfahrstellung" erforderlichen Entspannungszustände sämtlicher für den Antrieb vorgesehenen Federn - der Einschaltfeder und der Ausschaltfeder - sicherzustellen.
Der Hubhebel ist in Richtung seiner Hubauslenkung beidseitig mit einem Langloch versehen, in dem der zweite Betätigungshebel mit seiner Drehlagerung am Hubhebel lagefixiert ist.
Die Steuerungseinrichtung ist also in ihrer Gesamtheit derart konzipiert, dass beim Herausfahren des Schaltermoduls aus dem gekapselten Schaltfeld in die „Ausfahrstellung" zwangsweise der geforderte Entspannungszustand der Ein- und Ausschaltfedern herbei geführt ist.
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Desweiteren wird in allen Funktionssteilungen des Trennteils, also in der „Betriebsstellung", in der „Teststellung" und in der „Trennstellung", bei sich zeitlich überlappenden Ein- und Ausschaltversuchen - ob manuell durch eine Bedienungsperson
15 vor Ort oder automatisch fernab durch eine Schaltwarte ausgelöst - ein bevorzugtes Ausschalten der Schaltkontakte des Schaltermoduls wirksam, solange der Ausschaltversuch ansteht. Ist der Ausschaltversuch wirksam eingeleitet, so bewirkt die Hubauslenkung des Hubhebels mit dem Entlanggleiten einer 0 Gleitrolle an seiner Schubschräge eine Gleitauslenkung mit der Folge, dass ein Betätigungshebel der Ausschaltklinke eine Radialauslenkung erfährt . Dadurch wird der fest mit der drehbaren Einschaltklinkenverriegelung in Verbindung stehende Stifthebel radial so ausgelenkt, dass die Einschaltklinken- 5 Verriegelung von der Freistellung in die Verriegelungsstellung überführt ist.
Die Einschaltklinke ist damit in ihrer Radialauslenkung blockiert und kann nicht mehr betätigt werden. Solange dieser Zustand anhält, trifft dies auch für die manu- 0 eil über einen Taster oder automatisch durch eine Schaltwarte ausgelöste Betätigung der Einschaltklinke zu. Jeder Einschaltversuch ist damit erfolglos .
Überdauert der Einschaltversuch den Ausschaltversuch, oder 5 wird der Einschaltversuch nach Beendigung des Ausschaltversuchs erneut eingeleitet, so ist wieder die Ausgangssituation erreicht, sodass mit der in der Freistellung stehenden Ein-
schaltklinke das Einschalten der Schaltkontakte erneut wirksam wird.
Stehen dagegen beide Kriterien - Einschaltversuch und Aus- schaltversuch - zeitgleich an und die Einschaltfeder weist noch den gespannten Federzustand auf, so läuft wegen der sich zunächst in der Freistellung befindlichen Einschaltklinke kurzfristig der Einschaltvorgang ab. Anschließend wird aber sofort - wie vorab beschrieben - die Einschaltklinkenverrie- gelung in die Verriegelungsstellung der Einschaltklinke überführt .
Dieser unmittelbar hintereinander ablaufende Ein- und Ausschaltvorgang ist zulässig und kann zur Überwachung der im Schaltfeld ablaufenden Schaltvorgänge herangezogen werden.
Ist nur der Einschaltvorgang wirksam eingeleitet, wird mit der Hubauslenkung des Hubhebels der Ausschaltvorgang - wie bereits beschrieben - wieder in Gang gesetzt.
Die Erfindung wird durch ein in zwei Figuren dargestelltes
Ausführungsbeispiel näher erläutert, wobei die Fig. 1 die Vorderansicht der Steuerungseinrichtung SE mit dem hierbei wesentlichen Hubhebel HH in der Schnittebene B-B der Fig. 2 zeigt, während die Fig. 2 die Lage des Hubhebels HH innerhalb des Antriebsgehäuses AG der Steuerungseinrichtung SE in der Seitenansicht darstellt.
Durch die in beiden Ansichten teilweise verdeckten, zum Verständnis der Erfindung hinsichtlich ihrer Konturen aber notwendigen Teile sind diese lediglich in unterbrochenen Linien- zügen angedeutet.
Desweiteren sind zum besseren Verständnis der einzelnen Funktionsabläufe sowohl die Stellung der Einschaltklinkenverriegelung EV in der Freistellung FS der Einschaltklinke als auch die Stellung der Einschaltklinkenverriegelung EV in der Ver- riegelungsstellung VS der Einschaltklinke schattiert dargestellt. Dies gilt auch für den zweite Betätigungshebel BH2 und den Stifthebel TH (Fig.l), wobei die unterbrochenen
schattierten Liniezüge den Zustand der Freistellung FS der Einschaltklinkenverriegelung EV und die durchgehenden schattierten Linienzüge den Zustand der Verriegelungsstellung VS der Einschaltklinkenverriegelung EV dokumentieren.
Aus der Fig. 2 ist außerdem der vertikale Antrieb des Hubhebels HH durch den unterschiedliche FunktionsStellungen repräsentierenden Hubsteuerhebel HS ersichtlich, der entlang einer nicht dargestellten Winkelprofilstange innerhalb eines eben- falls nicht dargestellten Schaltermoduls gleitgeführt ist.
Durch die dort vorhandenen, stellungsabhängigen Ausnehmungen und Erhöhungen wird der Hubhebel (HH) vertikal ausgelenkt. Darüber hinaus ist aus dieser Fig. 2 auch erkennbar, dass der U-förmig querschnittsprofilierte Hubhebel HH innerhalb des Antriebsgehäuses AG einseitig drehgelagert und gegenüber seiner Drehlagerung im Schwenkhebel SH an seinen freien Enden mit verschiedenen funktionsbezogenen Steuerungskonturen SKI, SK2 versehen ist .
Die Ausgangsposition der Steuerungseinrichtung SE, die hier die "Betriebsstellung" des Schaltermoduls repräsentieren soll, sieht vor, dass der Hubhebel HH mit der zweiten Gleitrolle GR2 gerade am Beginn der sich nach unten hin erweiternde zweiten Schubschräge SS2 liegt, bei der der zweite Be- tatigungshebel BH2 noch nicht durch die Radialauslenkung RA beeinflusst ist.
Die Einschaltklinke EK ist dann nicht gesperrt, während die Stecker-Kontakte mit den Gegenstecker-Kontakten im Niederspannungsbereich elektrisch leitend verbunden sind. Gleich- zeitig stehen auch die Trennkontakte mit den Gegenkontakten im Hauptspannungsbereich in elektrisch leitender Verbindung.
Beim Übergang des Trennteils von der "Betriebsstellung" hin zur "Trennstellung" ist zunächst die dazwischen liegende „Teststellung" erreicht.
Mit der zweiten Steuerungskontur SK2 des Hubhebels HH wird bei Beginn seiner nach oben gerichteten vertikalen Auslenkung
in einer ersten Schaltfolge mit seiner zweiten Schubschräge SS2 die zweite Gleitrolle GR2 entlang der Gleitauslenkung GA geführt. Der mit der zweiten Gleitrolle GR2 starr verbundene, drehgelagerte zweite Betätigungshebel BH2 erfährt dabei die Radialauslenkung RA und schaltet damit die Ausschaltklinke AK frei .
Danach gelangt der zweite Betätigungshebel BH2 mit dem Stifthebel TH derart in Eingriff, dass die Einschaltklinkenverriegelung EV von der Freistellung FS der Einschaltklinke EK in die Verriegelungsstellung VS der Einschaltklinke EK ausgelenkt ist.
Die Einschaltklinke EK, und somit das Wirksamwerden der Einschalfeder für die Schaltkontakte, ist in diesem Zustand gesperrt . Bei der weiteren Auslenkung des Hubhebels HH beim Übergang von der „Trennstellung" in die „Ausfahrstelle" - die zweite Gleitrolle GR2 befindet sich dann im Bereich der Schubgeraden SG des Hubhebels HH - kommt deren zweite Steuerungskontur SK2 mit ihrem Schiebestift ST in Verbindung mit der Einschalklin- kenverriegelung EV, bei der sich die Einschaltklinke EK in der Verriegelungsstellung VS befindet.
Diese zweite Schaltfolge wird erst beendet, wenn der Schiebestift ST der zweiten Steuerungskontur SK2 die Einschaltklinkenverriegelung EV in die ursprüngliche Ausgangsposition, der Freistellung FS der Einschaltklinke EK, zurückgeführt und damit die Sperrung der Einschaltklinke EK aufgehoben ist. Mit dieser Schaltfolge sowie dem nachfolgenden Aufbrechen der Einschaltklinke EK durch Einwirken der ersten Steuerungskontur SSI auf die erste Gleitrolle GR1 und der damit verbunde- nen Auslenkung des ersten Betätigungshebels BH1 entspannt sich die Einschaltfeder, um unmittelbar danach mit der im ersten Schaltvorgang freigeschalteten Ausschaltklinke AK das Ausschalten der Schaltkontakte bewirken zu können.
Dieser Zustand ist erreicht, wenn das Schaltermodul in die
"Ausfahrstellung" überführt ist, also sich nicht mehr in der „Trennstellung" befindet.
Entsprechende Sicherheitsvorschriften, die das Entspannen sämtlicher Federantriebe der Schaltkontakte in dieser Funktionsstellung vorschreiben, wie die amerikanische ANSI Vor- schrift C 37.04., Paragraphen 6.7.3 und 6.9, sind also mit dieser Steuerungseinrichtung erfüllt .