WO2005062328A1 - Mittelspannungsschaltanlage - Google Patents

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    • H01H33/666—Operating arrangements
    • H01H33/6661—Combination with other type of switch, e.g. for load break switches

Definitions

  • the invention relates to a medium-voltage switchgear assembly with at least one disconnector, according to the preamble of claim 1.
  • electrical switchgear in particular in medium-voltage switchgear, there is also a disconnector in addition to a mostly permanently installed circuit breaker, which is supposed to take three positions: switch-on position, switch-off position and earthing position; i.e. is designed as a three-position switch.
  • the three-position switch can be equipped with a load or circuit breaker function.
  • the switch-on position In the switch-on position, a connection is made to the live busbar and in the earthing position to earth. In the switch-off position, the movable contact piece of the isolator is in a middle position between the switch-on and grounding position.
  • Disconnectors are generally used as an independent device in the same gas space as the load switch or circuit breaker or in a separate gas space, in particular in the case of double busbar arrangements.
  • the electrical part of these devices is always part of the gas space and is connected to the drive by means of a gas-tight bushing, which is located inside and outside the gas space and is usually designed as a mechanical or magnetic drive in medium-voltage applications.
  • a disconnector as a stand-alone device requires - if arranged in the same
  • the invention is therefore based on the object of developing a switchgear of the generic type to the effect that it is more compact and more functional.
  • the essence of the invention is that the isolating switch is designed as a three-position vacuum chamber switch.
  • the three-position vacuum switching chamber is designed such that it carries out the leads, forms or replaces from within the gas space to the outside of the gas space and forms a direct connection to the busbar.
  • the gas space can be three-phase or single-phase as a gas-insulated or solid-insulated busbar. Instead of a gas space, one half and the device can also be cast on both sides in a further solid.
  • the three-position vacuum switching chamber is designed such that it is integrated in an annular seal which leads from inside the said gas space to the outside of the gas space.
  • the three-position vacuum switching chamber is integrated in a cast resin bushing, i.e. is provided with a cast resin body.
  • the three-position vacuum switching chamber can be designed in such a way that it - with its ceramics - itself forms the feedthrough.
  • the three-position switch is designed such that it can also perform the functions of the load or power circuit in addition to the isolating function.
  • the isolator - designed as a three-position vacuum interrupter - directly into functionally relevant parts, such as a cast resin bushing or to design the three-position vacuum interrupter so that it (with its ceramics) itself Implementation forms.
  • the casting technology in particular of vacuum interrupters, is well known and is state of the art.
  • the task of the implementation is usually to connect the live current paths of different gas spaces and to isolate them from the grounded encapsulation. At the same time, the implementation can mechanically stabilize different housings against one another or also keep them at a distance.
  • the load or circuit breaker is connected to one side of the three position disconnector. This side represents the supply line to the movable contact carrier of the three-position vacuum interrupter.
  • the vacuum interrupter as the electrical part of the isolator can be completely cast in resin, the resin body being designed as a bushing.
  • the mechanical part of the isolator (drive) is outside the gas space, it is connected to the vacuum interrupter via a gas-tight bushing and a linkage.
  • This gas compartment can be designed as a three-phase as a classic busbar compartment or as a single-phase as a gas-insulated busbar.
  • a block in turn consists of several panels with a common gas space. There are no moving parts in this gas space. No switching operations are carried out in this gas space.
  • connection of the three-position vacuum interrupter chamber can be plugged into a solid-insulated rail, or can even be cast into a solid on one or both sides.
  • the bushing on the side assigned to the busbar is designed to be touch-proof, ie provided with a conductive coating.
  • the connection of the Busbar can be done via a plug contact, which is part of the bushing.
  • the implementation with the three-position vacuum interrupter (DSK) itself is designed so that the connection to the busbar is realized when the vacuum interrupter is switched on.
  • the switch-off position of the vacuum interrupter, i.e. Even the middle position between the switch-on position and the earthing position, different potentials can be isolated. This arrangement has isolating capacity.
  • Figure 1 Disconnector according to the invention.
  • Figure 2 Disconnector according to the invention with a direct function of a bushing.
  • FIG. 3 Feed-break disconnector with load and power switching capacity.
  • the earthing position requires an integrated connection from a “earthing point” to the metallic middle part 2 of the vacuum interrupter 1, which is located between the insulating ceramics 3, 4 according to FIG. 1.
  • an edge board 5 is attached to the metal middle part 2 of the DSK, which enables the connection to the “grounding point”.
  • the edge board 5 can also be equipped with a seal 6 which seals the gas space.
  • the electrical earth connection forms a unit with the mechanical connection, so that the earth connection is ensured by installing the bushing.
  • the arrangement of the isolator bushing described can be used for both single and double busbar applications.
  • the three-position vacuum interrupter designed as a feed-through isolator can be configured as follows based on even higher functional integration.
  • Flg. 3 shows a corresponding feed-through disconnector which, in addition to the functions switch-on position, switch-off position and earthing position, can also perform the function of the load switch or power switch, i.e. it also has load and power switching capacities.
  • a vacuum interrupter which, as shown in FIG. 3, has a second space 10, or at least one shielded area within a vacuum interrupter, which can also be arranged separately on the vacuum interrupter in which this switching path is located. This ensures that, practically when switching off load or short-circuit currents, no plasma can get from this switching path into the area of the grounding path.
  • Evaporation of the insulating sections is thus reduced or prevented entirely using a separate room. This ensures safe isolation in the middle position. This is achieved by separating the two sections using bellows or a labyrinth of nested shield components.
  • a contact system consisting of flat contacts can be located in the load switching area.
  • the features of a circuit breaker vacuum interrupter are required for a short-circuit current breaking capacity. Both RMF and AMF contact systems can be used for this.
  • RMF stands for radial magnetic field and AMF for axial magnetic field.

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  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)
  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Mittelspannungsschaltanlage mit mindestens einem Trennschalter, deren Antrieb innerhalb und oder außerhalb eines Gasraumes angeordnet ist, gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1. Um hierbei eine Schaltanlage der gattungsgemäßen Art dahingehend weiterzubilden, dass diese kompakter und funktioneller gestaltet ist, ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Trennschalter als Dreistellungsvakuumkammerschalter ausgeführt ist.

Description

Mittelspannungsschaltanlage
Die Erfindung betrifft eine Mittelspannungs-Schaltanlage mit mindestens einem Trennschalter, gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.
In elektrischen Schaltanlagen, insbesondere in Mittelspannungs-Schaltanlagen, findet sich zusätzlich zu einem, meist fest eingebauten Leistungsschalter auch ein Trenner, der drei Stellungen einnehmen soll: Einschaltstellung, Ausschaltstellung und Erdungsstellung; d.h. als Dreistellungsschalter ausgebildet ist. Darüber hinaus kann der Dreistellungsschalter mit einer Last- bzw. Leistungsschalterfunktion ausgerüstet sein.
In der Einschaltstellung wird eine Verbindung zur spannungsführenden Sammelschiene und in der Erdungsstellung zur Erde hergestellt. In der Ausschaltstellung befindet sich das bewegliche Kontaktstück des Trenners in einer Mittelstellung zwischen Einschalt- und Erdungsstellung.
Herkömmliche Dreistellungs-Trenner sind als Schub- bzw. Messerschalter bekannt. Außerdem ist bekannt, dass eine analoge Funktionalität vorteilhaft auch mit einer "Dreistellungs-Vakuumschaltkamrner" erfüllt werden kann. Im allgemeinen werden Trenner als eigenständiges Gerät in demselben Gasraum wie der Last- bzw. Leistungsschalter oder in einem separaten Gasraum, insbesondere bei Doppelsammelschienen-Anordnungen, eingesetzt. Der elektrische Teil dieser Geräte ist stets Bestandteil des Gasraümes und ist mittels einer gasdichten Durchführung mit dem Antrieb verbunden, der sich innerhalb als auch außerhalb des Gasraumes befindet und üblicherweise in Mittelspannungs- Anwendungen als mechanischer oder magnetischer Antrieb ausgeführt wird.
Ein Trenner als eigenständiges Gerät erfordert - im Falle der Anordnung in demselben
Raum wie der Last- oder Leistungsschalter - ein entsprechend großes Gehäuse oder bei separater Anordnung einen eigenen Gasraum. Das Letztgenannte bedeutet wiederum zusätzliche Durchführungen zwischen den unterschiedlichen Gasräumen.
In beiden Fällen sind zusätzliche Aufwendungen für Material, Montage und Prüfung erforderlich. Die Abmessungen der Schaltanlage sind entsprechend groß. Dies ist von Nachteil.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Schaltanlage der gattungsgemäßen Art dahingehend weiterzubilden, dass diese kompakter und funktioneller gestaltet ist.
Die gestellte Aufgabe ist bei einer Schaltanlage der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen hierzu sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Kern der Erfindung ist hierbei, dass der Trennschalter als Dreistellungsvakuumkammerschalter ausgeführt ist.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Dreistellungsvakuumschaltkammer so ausgebildet ist, dass sie die Durchführung die von innerhalb des besagten Gasraumes zu ausserhalb des Gasraumes führt, bildet bzw. ersetzt und einen direkten Anschluss zur Sammelschiene bildet.
Der Gasraum kann dreiphasig aber auch einphasig als gasisolierte bzw. feststoffisolierte Sammelschiene ausgeführt sein. Anstatt eines Gasraumes kann auch eine Hälfte als auch die Einrichtung beidseitig in einen weiteren Feststoff eingegossen werden.
Weiterhin vorteilhaft ist eine Ausgestaltung bei welcher die Dreistellungsvakuumschaltkammer so ausgebildet ist, dass sie in eine Ringdichtung integriert ist, die von innerhalb des besagten Gasraumes zu ausserhalb des Gasraumes führt.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Dreistellungsvakuumschaltkammer in eine Gießharz - Durchführung integriert, d.h. mit einem Gießharzkörper versehen ist.
Dabei kann die Dreistellungsvakuumschaltkammer so ausgestaltet sein, dass diese - mit ihren Keramiken - selbst die Durchführung bildet.
Weiterhin besteht eine vorteilhafte Ausgestaltung darin, dass der Dreistellungsschalter so ausgebildet ist, dass er neben der Trennfunktion auch die Funktionen der Last- bzw. Leistungsschaltung ausführen kann.
In letzter vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die beschriebenen Anforderungen der Trennerdurchführungen sowohl für Einfach- als auch Doppelsammelschienen - Applikation anwendbar sind.
Für kompakte Mittelspannungs- Schaltanlagen hoher Funktionsintegration erscheint es vorteilhaft, den Trenner - ausgeführt als Dreistellungs- Vakuumschaltkammer - direkt in funktionsrelevante Teile, wie z.B. eine Gießharz-Durchführung zu integrieren oder die Dreistellungs-Vakuumschaltkammer so auszugestalten, dass sie (mit ihren Keramiken) selbst die Durchführung bildet. Im erstgenannten Fall ist die Eingießtechnologie insbesondere von Vakuumschaltkammern gut bekannt und Stand der Technik. Aufgabe der Durchführung ist üblicherweise, die spannungsführenden Strombahnen verschiedener Gasräume zu verbinden und gegen die geerdete Kapselung zu isolieren. Gleichzeitig kann die Durchführung unterschiedliche Gehäuse mechanisch gegeneinander stabilisieren bzw. auch auf Abstand halten.
Der Last- oder Leistungsschalter ist mit der einen Seite des Dreistellungs-Trenners verbunden. Diese Seite stellt die Zuleitung zum beweglichen Kontaktträger der Dreistellungs- Vakuumschaltkammer dar. Die Vakuumschaltkammer als elektrischer Teil des Trenners kann vollständig in Gießharz eingegossen sein, wobei der Gießharzkörper als Durchführung ausgebildet ist.
Befindet sich der mechanische Teil des Trenners (Antrieb) außerhalb des Gasraumes ist dieser über eine gasdichte Durchführung und ein Gestänge mit der Vakuumschaltkammer verbunden.
Die andere Seite der Dreistellungs- Vakuumschaltkammer, die Zuleitung zum
Festkontaktträger der Vakuumschaltkammer, bildet den direkten Anschluß zur Sammelschiene. Dieser Anschluß kann unter einem Isoliergas realisiert werden. Dann ist ein kleinräumig gestalteter Gasraum zur Aufnahme dieser Verbindung und zur Fortführung der Sammelschiene zum Gasraum des nächsten Schaltfeldes oder Blockes (Sammelschienen über mehrere Feldteilungen zusammengefaßt) erforderlich.
Dieser Gasraum kann dreiphasig als klassischer Sammelschienenraum oder einphasig als gasisolierte Sammelschiene ausgeführt werden.
Ein Block wiederum besteht aus mehreren Schaltfeldern mit einem gemeinsamen Gasraum. In diesem Gasraum befinden sich keinerlei bewegliche Teile. Auch werden keine Schalthandlungen in diesem Gasraum vorgenommen.
Des Weiteren kann der Anschluß der Dreistellungs- Vakuumschaltkammer an eine feststoff isolierte Schiene steckbar angebunden werden oder sogar z.B. einseitig oder auch beidseitig wiederum in einen Feststoff eingegossen werden. In diesem Falle ist die Durchführung auf der der Sammelschiene zugeordneten Seite berührungssicher ausgeführt, d.h. mit einer leitfähigen Beschichtung versehen. Der Anschluß der Sammelschiene kann über einen Steckkontakt geschehen, welcher Teil der Durchführung ist.
Die Durchführung mit der Dreistellungs- Vakuumschaltkammer (DSK) selbst ist so ausgeführt, dass im eingeschalteten Zustand der Vakuumschaltkammer die Verbindung zur Sammelschiene realisiert ist. In der "Ausschaltstellung" der Vakuumschaltkammer, d.h. auch Mittelstellung zwischen Einschaltstellung und Erdungstellung, können unterschiedliche Potentiale isoliert werden. Diese Anordnung besitzt Trennstrecken- Isoliervermögen.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.
Es zeigt:
Figur 1 : Erfindungsgemäßer Trennschalter.
Figur 2: Erfindungsgemäßer Trennschalter mit direkter Funktion einer Durchführung.
Figur 3: Durchführungstrennschalter mit Last- und Leistungsschaltvermögen.
Die Erdungsstellung erfordert eine in die Durchführung integrierte Verbindung von einem "Erdungspunkt" an das metallische Mittelteil 2 der Vakuumschaltkammer 1, welches sich zwischen den Isolierkeramiken 3, 4 gemäß Fig.1 befindet.
In dem Fall gemäß Figur 1, wie im Fall gemäß Figur 2 bei dem ein direkter Einsatzes der DSK als Durchführung selbst dient, ist am metallischen Mittelteil 2 der DSK ein Randboard 5 angebracht, das die Verbindung zum "Erdungspunkt" ermöglicht. Das Randboard 5 kann außerdem mit einer Dichtung 6 ausgerüstet sein, die die Abdichtung zum Gasraum vornimmt.
Dies ist am zweckmäßigsten dadurch zu erreichen, dass die elektrische Erdverbindung mit der mechanischen Verbindung eine Einheit bildet, so dass durch die Montage der Durchführung die Erdverbindung sichergestellt ist. Die beschriebene Anordnung der Trennerdurchführung ist sowohl für Einfach- als auch Doppelsammeischienen- Applikationen anwendbar.
Die als Durchführungstrenner ausgebildete Dreistellungs- Vakuumschaltkammer lässt sich basierend auf noch höherere Funktionsintegration wie folgt ausgestalten.
In Flg. 3 ist ein entsprechender Durchführungstrennschalter gezeigt, der neben den Funktionen Einschaltstellung, Ausschaltstellung und Erdungsstellung auch die Funktion der Lastschaltung bzw. Leistungsschaltung ausführen kann, d.h. er besitzt zusätzlich Last- und Leistungsschaltvermögen.
Dazu findet eine Vakuumschaltkammer Verwendung, die wie in Fig.3 dargestellt über einen 2. Raum 10 verfügt, bzw. zumindest einen abgeschirmten Bereich innerhalb einer Vakuumschaltkammer, der auch separat an der Vakuumschaltkammer angeordnet sein kann, in dem sich diese Schaltstrecke befindet. Damit kann sichergestellt werden, dass praktisch beim Ausschalten von Last- bzw. Kurzschlussströmen kein Plasma aus dieser Schaltstrecke in den Bereich der Erdungsstrecke gelangen kann.
Somit wird eine Bedampfung der Isolierstrecken verringert bzw. unter Verwendung eines separaten Raumes in Gänze verhindert. Die sichere Isolation in der Mittelstellung ist damit gegeben. Erreicht wird dieses über eine Trennung der beiden Strecken mittels eines Faltenbalges oder durch ein Labyrinth aus ineinandergeschachtelten Schirmbauteilen.
Im Lastschaltungsbereich kann sich ein Kontaktsystem befinden, dass aus Flachkontakten besteht. Für ein Kurzschlussstrom- Ausschaltvermögen sind die Merkmale einer Leistungsschalter- Vakuumschaltkammer erforderlich. Es können dazu sowohl RMF- als auch AMF- Kontaktsysteme Verwendung finden.
RMF steht für Radialmagnetfeld und AMF für Axialmagnetfeld. lm Unterschied zur Dreistellungs- Vakuumschaltkammer ohne Ausschaltvermogen, benötigt diese Schaltkammer mit Ausschaltvermögen einen Antrieb, der zumindest beim Trennen der Schaltkontaktstücke diese in bekannter Weise rasch auf Abstand bringt, zumindest bis in den Bereich der Ausschaltstellung (Mittelstellung).

Claims

Patentansprüche.
1. Mittelspannungsschaltanlage mit mindestens einem Trennschalter, deren Antrieb innerhalb und / oder außerhalb eines Gasraumes angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennschalter als Dreistellungsvakuumkammerschalter (1 ) ausgeführt ist.
2. Mittelspannungsschaltanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Dreistellungsvakuumschaltkammer (1) so ausgebildet ist, dass sie die Durchführung die von innerhalb des besagten Gasraumes zu ausserhalb des Gasraumes führt, bildet bzw. ersetzt und einen direkten Anschluss zur Sammelschiene bildet.
3. Mittelspannungsschaltanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Dreistellungsvakuumschaltkammer (1) so ausgebildet ist, dass sie in eine Ringdichtung integriert ist, die von innerhalb des besagten Gasraumes zu ausserhalb des Gasraumes führt.
4. Mittelspannungsschaltanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dreistellungsvakuumschaltkammer (1) so ausgestaltet ist, dass diese - mit ihren Keramiken - selbst die Durchführung bildet.
5. Mittelspannungsschaltanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dreistellungsvakuumschaltkammer in eine Gießharz - Durchführung integriert ist, d.h. mit einem Gießharzkörper versehen ist
6. Mittelspannungsschaltanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Dreistellungsschalter so ausgebildet ist, dass er neben der Trennfunktion auch die Funktionen der Last- bzw. Leistungsschaltung ausführen kann.
7. Mittelspannungsschaltanlage nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beschriebenen Anforderungen der Trennerdurchführungen sowohl für Einfach- als ach Doppelsammelschienen - Applikation anwendbar sind.
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