WO2005083732A1 - Schaltgerät mit trenn- und/oder erdungsfunktion - Google Patents

Schaltgerät mit trenn- und/oder erdungsfunktion Download PDF

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WO2005083732A1
WO2005083732A1 PCT/CH2005/000111 CH2005000111W WO2005083732A1 WO 2005083732 A1 WO2005083732 A1 WO 2005083732A1 CH 2005000111 W CH2005000111 W CH 2005000111W WO 2005083732 A1 WO2005083732 A1 WO 2005083732A1
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contact
switching device
housing
holding body
conductor
Prior art date
Application number
PCT/CH2005/000111
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French (fr)
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Bojan Pavlovic
Daniel Bleiker
Diego Sologuren-Sanchez
Walter Holaus
Martin Wieser
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Abb Technology Ag
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Publication date
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Definitions

  • the invention is based on a switching device according to the preamble of claim 1.
  • a switching device can perform both separation and grounding functions and is used in gas-insulated, single-phase or multi-phase encapsulated switchgear for voltages from several kV to several hundred kV. This takes advantage of the fact that the switchgear and disconnect functions are often required at the same location.
  • the switching device has an encapsulation housing which is filled with an insulating gas, for example nitrogen, air, sulfur hexafluoride (SF 6 ), alone or in a mixture, of up to a few bar pressure and to which an earth contact is fastened inside.
  • an insulating gas for example nitrogen, air, sulfur hexafluoride (SF 6 ), alone or in a mixture, of up to a few bar pressure and to which an earth contact is fastened inside.
  • a disconnect contact attached to a current conductor and a movable contact element which can be displaced along an axis and can either be brought into or out of engagement with the disconnector or with the earthing contact.
  • a conductor tube fastened in a current-conducting manner to a further current conductor is provided in the housing, which receives the movable contact element to form a current transition and, in particular, comprises it coaxially.
  • the movable contact element is driven with force by a drive guided through the housing.
  • the invention relates to a state of the art of switching devices, as it results, for example, from Hitachi Review Vol. 51 (2002) No.5 pp. 169 to 173 or from EP 1 068 624 B1.
  • the switching devices for gas-insulated, metal-encapsulated switchgear described in these prior publications each have a three-position switch which, with a single drive, has all the functions of an isolating switch and an earthing switch can perform.
  • a movable contact element arranged in an encapsulation housing is displaced along an axis, which axis is guided through a disconnector contact and through an earth contact. With a linear movement of the contact element, three switching positions of the switching device can be achieved.
  • the contact element In a first of these three positions, the contact element is neither in engagement with the disconnector nor with the earth contact (neutral position), ie both an angle isolator integrated in the switching device and an earth electrode integrated in the switching device are open. In a second position, the contact element engages in the isolating contact. The isolating switch of the isolator is now closed when the earth electrode is open. In the third position, the contact element engages in the earth contact. The earth electrode is now closed when the disconnector is open.
  • Driving force for the movable contact element is transmitted transversely to its direction of movement.
  • the encapsulation housing requires additional space transversely to the axis (Hitachi Review) or a specially designed current conductor and a lever gear mechanism is required (EP 1 068 624 B1).
  • a threaded spindle of the gear is fastened to a rotating shaft guided gas-tight through the wall of the encapsulation housing
  • Movable isolating contact is linearly displaced in the housing and can thus be brought into or out of engagement with a fixed isolating counter contact arranged in the encapsulating housing a sliding body of the movable contact s interacts.
  • the invention solves the problem of specifying a switching device of the type mentioned at the outset, which can be converted with little effort in such a way that it can perform the functions of disconnecting and earthing, only disconnecting or only earthing as required ,
  • the drive provided in the switching device according to the invention has a holding body which can be displaced along an axis and is guided in a conductor tube and which is designed to accommodate two contact tubes, of which a first one has the mating contact of an earthed ground contact and a second one has the mating contact Isolator containing isolating contact forms.
  • a movable contact element of the switching device comprises at least one of the two contact tubes.
  • the movable contact element thus has at least one contact tube which is connected to the holding body and in particular is driven by the latter and which either has the mating contact of an earthing device containing the fixed earth contact or the mating contact of an isolator containing the isolating contact or both the counter contact of an earthing device containing the fixed earth contact and also forms the mating contact of a isolator containing the isolating contact.
  • the at least one contact tube is releasably connectable or firmly connected to the holding body.
  • the three switching devices with the functions disconnect and earth, only disconnect or only earth can be formed.
  • the holding body is preferably guided axially in the conductor tube and secured radially.
  • the switching device is designed as a combined disconnector and earthing switch (combination isolator).
  • a gas-insulated, encapsulated switchgear the functions of disconnection and earthing can then be carried out using a switchgear that has only a single drive.
  • the disconnection and earthing point in the system are closely adjacent.
  • the separation and earthing points are far apart removed and only one grounding or separation task is to be solved, only one of the contact tubes needs to be removed, e.g. B. by opening one of the two releasable connections, so as to create a switching device with isolating or earthing function. Therefore, in gas-insulated, enclosed switchgear, the electrical functions disconnect and earth, only disconnect or only earth can be covered with a single switchgear type. This reduces the cost of storage and assembly of the system.
  • the switching device is particularly compact if the drive has a spindle gear with an axially and centrally guided through the ground contact threaded spindle and with a spindle nut supporting or forming the holding body.
  • Driving force is now transmitted exclusively in the direction of movement of the movable contact element. No additional space is required across the direction of movement.
  • the driving force is only transmitted in the form of a rotating rotary movement from the outside through the wall of the encapsulation housing.
  • a shaft required for this can be easily sealed on the wall bushing. Since this shaft is guided centrally through the earth contact, no further bushing is required for the earth contact in addition to the wall bushing which is present anyway, and space is thus saved which can be used to feed a high-voltage conductor.
  • the spindle gear produces a linear movement of the movable contact element only in the interior of the encapsulation housing. This additionally saves space inside the encapsulation housing.
  • the spindle nut is advantageously formed by a threaded nut and the ring-shaped holding body which is fastened to the outer edge of the threaded nut.
  • the holding body can then be designed independently of the threaded nut required to carry out the gear function of the spindle and can easily be provided with two connecting parts, such as external threads, which are required for producing detachable connections with the two contact tubes.
  • the switchgear can not only be installed with little effort the three electrical functions "disconnect and earth", “disconnect alone” or “earth alone” are carried out, but it is then possible for all three electrical functions to install the switchgear at an angle in the switchgear.
  • Combination isolators, isolators or earth electrodes then work on an angled current path and the earth electrode can optionally be installed in the system without a connection function.
  • FIG. 1 is a plan view of a section through a switching device according to the invention, which can be installed as a combined disconnector and earthing switch in an encapsulated switchgear,
  • FIG. 2 shows a detailed illustration of an area U marked in FIG. 1 by a border
  • FIG. 3 shows a development of the switching device according to FIG. 1, which can be installed as an earthing switch in an encapsulated switchgear,
  • FIG. 4 shows a further development of the switching device according to FIG. 1, which can be installed as an isolating switch in an encapsulated switchgear,
  • FIG. 5 shows two embodiments of the switching device according to FIG. 1, which can be built into the encapsulated switchgear to form an angle connection (a) or an angle and longitudinal connection (b),
  • FIG. 6 shows four embodiments of the switching device according to FIG. 3, which can be installed in the encapsulated switchgear without a power connection (c), forming a longitudinal connection (d), an angular connection (e) or an angular and longitudinal connection (f), and
  • FIG. 7 shows two embodiments of the switching device according to Figure 4, which may be incorporated in the encapsulated switchgear to form an angular connection (g) or an angular and longitudinal ⁇ compound (h). WAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION
  • the switching device shown in Fig. 1 is designed as a module of a gas-insulated metal-enclosed switchgear and has an insulating gas-filled metal housing 1 with three openings 2, 3 and 4, which are each delimited by a flange, not shown.
  • the flanges each serve to connect to a counter-flange (not shown) of a subsequent module of the switchgear.
  • the openings 2 and 3 are each sealed gas-tight by a partition insulator, not designated, which carries an electrically insulated current conductor 5 and 6, respectively, from the housing 1.
  • the opening 4 can be closed gas-tight either with a blind flange or with a bulkhead insulator which also carries a current conductor 7.
  • support insulators with gas passage openings can also be used instead of partition insulators.
  • An axis 8 leads centrally through the opening 3 and determines the direction of movement of a movable contact element 9 of the switching device and along which the current conductor 6 is guided from the outside into the interior of the housing 1.
  • the openings 2 and 4 face each other in the housing 1 in such a way that the current conductor 5 and the optionally provided current conductor 7 are aligned along a line 10 guided centrally through the openings.
  • Axis 8 and line 10 form a right angle with one another and thus determine the geometry of a current path containing the current conductors 5 and 6.
  • a conductor tube 11 or hollow support 11 is fastened in a current-conducting manner, which or which receives or engages around the contact element 9, preferably comprises it coaxially, and forms a current transfer with it regardless of its position via two sliding contacts, not designated ,
  • the contact element 9 of the switching device which can be guided along the axis 8 is fastened to a holding body 12 and is preferably detachably fastened.
  • the holding body 12 is part of a drive 13 which is guided gas-tight along the axis 8 through the wall of the housing 1 and can be displaced along the axis 8.
  • the at least one contact tube is therefore driven by the holding body.
  • the position of the contact element 9 thus changes accordingly. In a first position shown in FIG. 1, the contact element 9 is only in an electrically conductive connection with the contact tube 11. In a second (not shown in Fig.
  • the contact element 9 contains two contact tubes 9 ′ or 9 ′′ coaxially surrounding the axis 8, each of which is releasably connectable or firmly connected to the holding body 12.
  • the holding body thus has means for receiving the two contact tubes.
  • the means can be receiving means or also fastening means
  • the contact tubes extend from the holding body 12 to the left (direction of the fixed ground contact 14) or to the right (direction of the fixed disconnector contact 15).
  • the single drive 13 can thus save the functions of the earthing E and the disconnector T after removal of the contact tube 9 "only the function of the earth E and after removal of the contact tube 9 'only the function of the disconnector T are carried out.
  • the switching device can therefore be designed as a combined earthing conductor E and disconnector T, or only as a simple earthing conductor E or disconnector T.
  • An example of such a simple earthing conductor E is FIG. 3 and that of such a simple disconnector T can be seen in FIG. 4.
  • connection functions can also be implemented for all three types of switching devices.
  • this is shown for an earth electrode E in which no current path is led through the device and the earth electrode E only acts on the current conductor 5 led through the opening 2.
  • the angular connection function is achieved with the switching device shown in FIG. 5 a) with a combined earthing and isolating function, in which the isolator T has an angled current path which is guided through the openings 2, 3 and contains the current conductors 5, 6.
  • an angular connection function is also achieved with the earth E which can be removed from FIG. 6 e) or the isolator T which can be removed from FIG. 7 g).
  • an angled, earthable or separable current path is provided in the housing 1, which is also guided through the openings 2 and 3.
  • a longitudinal connection function can also be implemented for all three types of switching devices in addition to the functions earth and disconnect, only earth or only disconnect and the angle connection function.
  • the current conductor 7 is guided through the opening 4 and, together with the current conductor 5 guided through the opening 2, forms a longitudinal connection.
  • This longitudinal connection can obviously be grounded, connected to the current conductor 6 via the isolator T when the earth electrode E is open, or can be guided through the housing in an isolated manner when the earth electrode E is open and the isolator T is open. 6d) only the earthable longitudinal connection provided by the current conductors 5 and 7 is provided, whereas in the earthing according to FIG. 6 f) a star point formed by the longitudinal connection and the current conductor 6 and in the isolator according to FIG. 7 h) the Longitudinal connection of the angled current conductor 6 can be separated or connected to it.
  • the drive 13 of the movable contact element 9 can comprise a push rod which is guided through the wall of the housing 1 or a lever, since these means enable the contact element 9 to be displaced.
  • a spindle gear integrated in the drive which has a threaded spindle 16 guided axially and centrally through the ground contact 14 and a spindle nut 17 which supports or forms the holding body 12 (FIG. 1).
  • the threaded spindle 16 has three adjoining sections 18, 19 and 20.
  • the section 19 is made of insulating material and thus insulates the metal section 18 from the section 20, which is guided through the wall of the housing 1 and is rotatably mounted in the earth contact 14.
  • the section 20 carries an external thread which interacts with the spindle nut 17.
  • three sliding bodies 21 are provided, each of which cooperate with one of three guide rails 22 axially aligned in the conductor tube 11.
  • the sliding bodies 21 and accordingly also the guide rails are evenly distributed in the circumferential direction (only two of the three sliding bodies 21 or rails 22 can be seen from FIG. 1).
  • the actuation of the movable contact element during a switching operation takes place by a rotation of the threaded spindle 16 initiated outside the housing 1 at section 18. Torque is now transmitted via the insulating middle section 19 to the thread provided in section 20 and via the spindle nut 17 into a longitudinal movement of the contact element 9 implemented.
  • the movable contact element 9 can be “on” and disconnector T “off”, earth electrode E and in each of the three positions Disconnector T “off” (neutral position) or earth electrode E “off” and disconnector T “on”.
  • the spindle nut 17 is prevented from rotating by one or two sliding bodies 21 and the corresponding number of guide rails 22, it has proven expedient to provide three or possibly even more sliding bodies and guide rails. A precise and secure guidance or radial securing of the contact element 9 which is subjected to great forces when the switching device is actuated is thus achieved.
  • the spindle nut 17 is formed by a threaded nut 23 and the holding body 12.
  • the holding body 12 is designed as a support ring and is fastened, for example, by a screw connection to the outer edge of the threaded nut 23.
  • the contact tubes 9 'and 9 "of the movable contact element 9 are detachably fastened to the holding body 12, for example by screwing.

Abstract

Das Schaltgerät enthält ein isoliergasgefülltes Kapselungsgehäuse (1). Im Inneren des Gehäuses (1) sind ein Erdungskontakt (14) sowie ein Trennerkontakt (15) feststehend gehalten. Im Gehäuseinneren ist ferner ein längs einer Achse (8) verschiebbares und mit mindestens einem der beiden Kontakte (14, 15) in oder ausser Eingriff bringbares, bewegliches Kontaktelement (9) angeordnet. Auf das bewegliche Kontaktelement (9) wirkt ein durch die Wand des Gehäuse (1) geführter und von aussen mit Kraft beaufschlagbarer Antrieb (13). Dieser Antrieb (13) weist einen längs der Achse (8) vierschiebbaren und im Leiterrohr (11) radial geführten Haltekörper (12) auf. Das bewegliche Kontaktelement (9) umfasst mindestens eines von zwei mit dem Haltekörper (12) vorzugsweise lösbar verbindbaren Kontaktrohren (9', 9'). Ein erstes (9') der beiden Kontaktrohre bildet den Gegenkontakt eines den Erdungskontakt (14) enthaltenden Erders (E), ein zweites (9') den Gegenkontakt eines den Trennerkontakt (15) enthaltenden Trenners (T). Dieses Schaltgerät kann durch Zufügen oder Entfernen der Kontaktrohre (9', 9') leicht umgerüstet werden, so dass es je nach Bedarf die Funktionen Trennen und Erden, nur Trennen oder nur Erden ausführen kann.

Description

BESCHREIBUNG Schaltgerät mit Trenn - und/oder Erdungsfunktion
TECHNISCHES GEBIET
Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem Schaltgerät nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ein solches Schaltgerät kann sowohl Trenn- als auch Erdungsfunktionen erfüllen und wird in gasisolierten, ein- oder mehrphasig gekapselten Schaltanlagen für Spannungen von mehren kV bis zu mehreren hundert kV eingesetzt. Hierbei wird ausgenutzt, dass in den Schaltanlagen die Funktionen Trennen und Erden häufig am gleichen Ort benötigt werden. Das Schaltgerät weist ein Kapselungsgehäuse auf, das mit einem Isoliergas, beispielsweise Stickstoff, Luft, Schwefelhexafluorid (SF6) allein oder in Mischung, von bis zu einigen bar Druck gefüllt ist und an dem im Inneren ein Erdungskontakt befestigt ist. Im Gehäuseinneren angeordnet sind ferner ein an einem Stromleiter befestigter Trennerkontakt sowie ein längs einer Achse verschiebbares und entweder mit dem Trenner- oder mit dem Erderkontakt in oder ausser Eingriff bringbares bewegliches Kontaktelement. Zudem ist im Gehäuse ein an einem weiteren Stromleiter stromleitend befestigtes Leiterrohr vorgesehen, welches das bewegliche Kontaktelement unter Bildung eines Stromübergangs aufnimmt und insbesondere koaxial umfasst. Das bewegliche Kontaktelement wird von einem durch das Gehäuse geführten Antrieb mit Kraft angetrieben. Mit einem einzigen Antrieb können so die Funktionen des Trennens und des Erdens realisiert werden.
STAND DER TECHNIK
Mit dem Oberbegriff nimmt die Erfindung auf einen Stand der Technik von Schaltgeräten Bezug, wie er sich beispielsweise aus Hitachi Review Vol. 51 (2002) No.5 S.169 bis 173 oder aus EP 1 068 624 B1 ergibt. Die in diesen Vorveröffentlichungen beschriebenen Schaltgeräte für gasisolierte, metallgekapselte Schaltanlagen weisen jeweils einen Dreistellungsschalter auf, der mit einem einzigen Antrieb alle Funktionen eines Trenn- und eines Erdungsschalters ausführen kann. Hierbei wird ein in einem Kapselungsgehäuse angeordnetes, bewegliches Kontaktelement längs einer Achse verschoben, welche Achse durch einen Trenner- und durch einen Erdungskontakt geführt ist. Mit einer linearen Bewegung des Kontaktelements können so drei Schaltstellungen des Schaltgerätes erreicht werden. In einer ersten dieser drei Positionen ist das Kontaktelement weder mit dem Trenner- noch mit dem Erderkontakt in Eingriff (neutrale Position), d. h. sowohl ein ins Schaltgerät integrierter Winkeltrenner als auch ein ins Schaltgerät integrierter Erder sind geöffnet. In einer zweiten Position greift das Kontaktelement in den Trennerkontakt ein. Die Trennschaltstelle des Trenners ist nun bei geöffnetem Erder geschlossen. In der dritten Position greift das Kontaktelement in den Erdungskontakt ein. Der Erder ist nun bei geöffnetem Trenner geschlossen.
Antriebskraft für das bewegliche Kontaktelement wird quer zu dessen Bewegungsrichtung übertragen. Dazu benötigt das Kapselungsgehäuse quer zur Achse zusätzlich Raum (Hitachi Review) oder es wird ein speziell ausgeführter und ein Hebelgetriebe aufnehmender Stromleiter benötigt (EP 1 068 624 B1).
In der Druckschrift Nr. CH-HS 1215 87 D „SF6-Gas-isolierte Schaltanlagen (GIS) Typ ELK" der Fa. BBC Brown Boveri AG Hochspannungstechnik, CH-5401 Baden Schweiz, ist auf S.9 ein Winkeltrennschalter vom Typ ELK T beschrieben, bei dem der in einem Kapselungsgehäuse angeordnete, bewegliche Trennerkontakt an einer Mutter eines Spindelgetriebes befestigt ist. Eine Gewindespindel des Getriebes ist an einer gasdicht durch die Wand des Kapselungsgehäuses geführten Drehwelle befestigt. Bei Drehung der Welle wird die Spindelmutter und damit auch der daran befestigte bewegliche Trennerkontakt linear im Gehäuse verschoben und kann so in oder ausser Eingriff mit einem im Kapselungsgehäuse angeordneten, feststehenden Trennergegenkontakt gebracht werden. Ein Mitdrehen der Spindelmutter wird durch eine Führungsschiene verhindert, die in einem Kontaktträger angeordnet und in Bewegungsrichtung des beweglichen Trennerkontakts ausgerichtet ist und die mit einem Gleitkörper des beweglichen Kontakts zusammenwirkt. DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung, wie sie im unabhängigen Patentanspruch definiert ist, löst die Aufgabe, ein Schaltgerät der eingangs genannten Art anzugeben, welches mit geringem Aufwand derart umgerüstet werden kann, dass es je nach Bedarf die Funktionen Trennen und Erden, nur Trennen oder nur Erden ausführen kann.
Der beim Schaltgerät nach der Erfindung vorgesehene Antrieb weist einen längs einer Achse verschiebbaren und in einem Leiterrohr geführten Haltekörper auf, der zur Aufnahme von zwei Kontaktrohren ausgestaltet ist, von denen ein erstes den Gegenkontakt eines den feststehenden Erdungskontakt enthaltenden Erders und ein zweites den Gegenkontakt eines den Trennerkontakt enthaltenden Trenners bildet. Zudem umfasst ein bewegliches Kontaktelement des Schaltgeräts mindestens eines der beiden Kontaktrohre. Das bewegliche Kontaktelement weist also mindestens ein Kontaktrohr auf, das mit dem Haltekörper verbunden und insbesondere von diesem angetrieben ist und das entweder den Gegenkontakt eines den feststehenden Erdungskontakt enthaltenden Erders oder den Gegenkontakt eines den Trennerkontakt enthaltenden Trenners oder sowohl den Gegenkontakt eines den feststehenden Erdungskontakt enthaltenden Erders als auch den Gegenkontakt eines den Trennerkontakt enthaltenden Trenners bildet. Diese Massnahmen ermöglichen es, mit nur einem einzigen Basisschaltgerät drei Schaltgeräte mit den Funktionen Trennen und Erden, nur Trennen oder nur Erden zu bilden. Insbesondere ist das mindestens eine Kontaktrohr mit dem Haltekörper lösbar verbindbar oder fest verbunden. Im ersten Fall können durch Öffnen oder Schliessen höchstens zweier lösbarer Verbindungen mit nur einem einzigen Basisschaltgerät die drei Schaltgeräte mit den Funktionen Trennen und Erden, nur Trennen oder nur Erden gebildet werden. Vorzugsweise ist der Haltekörper im Leiterrohr axial geführt und radial gesichert.
Enthält das Kontaktelement beide Kontaktrohre, so ist das Schaltgerät als kombinierter Trenn- und Erdungsschalter (Kombitrenner) ausgebildet. Es können dann in einer gasisolierten, gekapselten Schaltanlage die Funktionen Trennen und Erden mit einem lediglich einen einzigen Antrieb aufweisenden Schaltgerät ausgeführt werden. Allerdings bedingt dies, dass Trenn- und Erdungsstelle in der Anlage eng benachbart sind. Liegen Trenn- und Erdungsstelle weit voneinander entfernt und ist nur eine Erdungs- oder Trennaufgabe zu lösen, so braucht nur eines der Kontaktrohre entfernt zu werden, z. B. durch Öffnen einer der beiden lösbaren Verbindungen, um so ein Schaltgerät mit Trenner- oder Erderfunktion zu schaffen. Daher können in gasisolierten, gekapselten Schaltanlage die elektrischen Funktionen Trennen und Erden, nur Trennen oder nur Erden mit einem einzigen Schaltgerätetyp abgedeckt werden. Es werden so die Kosten für Lagerhaltung und Montage der Anlage reduziert.
Das Schaltgerät nach der Erfindung ist besonders kompakt ausgebildet, wenn der Antrieb ein Spindelgetriebe aufweist mit einer axial und zentrisch durch den Erdungskontakt geführten Gewindespindel und mit einer den Haltekörper tragenden oder bildenden Spindelmutter. Antriebskraft wird nun ausschliesslich in Bewegungsrichtung des beweglichen Kontaktelements übertragen. Es wird so quer zur Bewegungsrichtung kein zusätzlich Raum benötigt. Zudem wird die Antriebskraft lediglich in Form einer rotierender Drehbewegung von aussen durch die Wand des Kapselungsgehäuses übertragen. An der Wanddurchführung kann eine dafür benötigte Welle leicht abgedichtet werden. Da diese Welle zentrisch durch den Erdungskontakt geführt ist, wird über die sowieso vorhandene Wanddurchführung für den Erdungskontakt hinaus keine weitere Durchführung benötigt und wird so Platz eingespart, der zur Durchführung eines hochspannungsführenden Stromleiters ausgenutzt werden kann. Das Spindelgetriebe erzeugt eine lineare Bewegung des beweglichen Kontaktelements erst im Inneren des Kapselungsgehäuses. Hierdurch wird zusätzlich Platz im Inneren des Kapselungsgehäuses eingespart.
Mit Vorteil ist die Spindelmutter gebildet von einer Gewindemutter und dem ringförmig ausgebildeten und am Aussen rand der Gewindemutter befestigten Haltekörper. Der Haltekörper kann dann unabhängig von der zur Ausübung der Getriebefunktion der Spindel benötigten Gewindemutter ausgebildet und leicht mit zwei Verbindungsteilen, wie etwa Aussengewinden, versehen werden, die zur Herstellung von lösbaren Verbindungen mit den beiden Kontaktrohren benötigt werden.
Die lineare Bewegung der Spindelmutter und damit auch der Kontaktrohre wird dadurch aufrechterhalten, dass an einem Aussenrand des Haltekörpers ein Gleitkörper angeordnet ist, der mit einer axial im Leiterrohr ausgerichteten Führungsschiene zusammenwirkt.
Obwohl bereits durch einen oder zwei Gleitkörper und die entsprechende Anzahl an Führungsschienen ein Mitdrehen der Spindelmutter verhindert wird, hat es sich als zweckmässig erwiesen, in Umfangsrichtung gleichmässig verteilt am Aussenrand des Haltekörpers neben dem einen noch mindestens zwei weitere Gleitkörper anzuordnen, welche mit einer entsprechenden Anzahl von axial im Leiterrohr ausgerichteten Führungsschienen zusammenwirken. Durch diese Massnahmen ist eine präzise und sichere Führung des Kontaktelements gewährleistet, das bei der Betätigung des Schaltgeräts grossen Kräften ausgesetzt ist.
Weist das Gehäuse zwei Öffnungen auf, von denen eine erste von der Achse durchdrungen ist und der Durchführung des ersten Stromleiters dient und die zweite gegenüber der Achse gewinkelt angeordnet ist und der Durchführung des zweiten Stromleiters dient, so können mit dem Schaltgerät mit geringem Montageaufwand nicht nur die drei elektrischen Funktionen „Trennen und Erden", „allein Trennen" oder „allein Erden" ausgeführt werden, sondern es ist dann für alle drei elektrischen Funktionen der Einbau des Schaltgerätes unter einem Winkel in die Schaltanlage möglich. Kombitrenner, Trenner oder Erder wirken dann auf eine gewinkelt geführte Strombahn und der Erder kann gegebenenfalls ohne Verbindungsfunktion in die Anlage eingebaut werden .
Längsverbindungsfunktion wird erreicht, wenn das Gehäuse eine dritte Gehäuseöffnung aufweist, welche der Durchführung eines in Linie mit dem zweiten Stromleiter angeordneten und mit Hochspannung beaufschlagbaren dritten Stromleiters dient. Durch das Schaltgerät ist dann eine Längsverbindung der Schaltanlage geführt, welche bei der Ausführungsform als Kombitrenner mit dem dazu gewinkelt geführten ersten Stromleiter verbunden, davon getrennt oder geerdet werden kann, bei der Ausführungsform als nur Trenner mit dem ersten Stromleiter verbunden oder davon getrennt und bei der Ausführungsform nur als Erder geerdet werden kann. Bei der Ausbildung des erfindungsgemässen Schaltgerätes nur als Erder kann dann sogar die Längsverbindung mit dem gewinkelt angeordneten ersten Stromleiter in einem erdbaren Sternpunkt verbunden sein. Weitere Ausführungen, Vorteile und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, aus den Anspruchskombinationen und aus der nun folgenden Beschreibung und den Figuren. In allen Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen auch gleichwirkende Teile.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Aufsicht auf einen Schnitt durch ein Schaltgerät nach der Erfindung, welches als kombinierter Trenn- und Erdungsschalter in eine gekapselte Schaltanlage eingebaut werden kann,
Fig. 2 eine detaillierte Darstellung eines in Fig.1 durch eine Umrandung markierten Bereichs U,
Fig.3 eine Weiterbildung des Schaltgerätes nach Fig.1 , welches als Erdungsschalter in eine gekapselte Schaltanlage eingebaut werden kann,
Fig.4 eine Weiterbildung des Schaltgerätes nach Fig.1 , welches als Trennschalter in eine gekapselte Schaltanlage eingebaut werden kann,
Fig.5 zwei Ausführungsformen des Schaltgerätes nach Fig.1 , welche unter Bildung einer Winkelverbindung (a) oder einer Winkel- und Längsverbindung (b) in die gekapselte Schaltanlage eingebaut werden können,
Fig.6 vier Ausführungsformen des Schaltgerätes nach Fig.3, welche ohne eine Stromverbindung (c), unter Bildung einer Längsverbindung (d), einer Winkelverbindung (e) oder einer Winkel- und Längsverbindung (f) in die gekapselte Schaltanlage eingebaut werden können, und
Fig.7 zwei Ausführungsformen des Schaltgerätes nach Fig.4, welche unter Bildung einer Winkelverbindung (g) oder einer Winkel- und Längs¬ verbindung (h) in die gekapselte Schaltanlage eingebaut werden können. WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Das in Fig. 1 dargestellte Schaltgerät ist als Modul einer gasisolierten metallgekapselten Schaltanlage ausgebildet und weist ein isoliergasgefülltes metallenes Gehäuse 1 auf mit drei Öffnungen 2, 3 und 4, welche jeweils von einem nicht bezeichneten Flansch begrenzt sind. Die Flansche dienen jeweils der Verbindung mit einem nicht dargestellten Gegenflansch eines sieht anschliessen- den Moduls der Schaltanlage. Die Öffnungen 2 und 3 sind jeweils durch einen nicht bezeichneten Schottungsisolator gasdicht abgeschlossen, der gegenüber dem Gehäuse 1 elektrisch isoliert jeweils einen mit Hochspannung beaufschlagbaren Stromleiter 5 bzw. 6 trägt. Die Öffnung 4 ist wahlweise mit einem Blindflansch oder mit einem ebenfalls einen Stromleiter 7 tragenden Schottungsisolator gasdicht verschliessbar. Gegebenenfalls können anstelle von Schottungsisolatoren auch Stützisolatoren mit Gasdurchlassöffnungen eingesetzt werden. Zentral durch die Öffnung 3 führt eine Achse 8, welche die Bewegungsrichtung eines beweglichen Kontaktelements 9 des Schaltgerätes bestimmt und entlang welcher der Stromleiter 6 von aussen ins Innere des Gehäuses 1 geführt ist. Die Öffnungen 2 und 4 stehen einander im Gehäuse 1 derart gegenüber, dass der Stromleiter 5 und der gegebenenfalls vorgesehene Stromleiter 7 längs einer zentral durch die Öffnungen geführten Linie 10 ausgerichtet sind. Achse 8 und Linie 10 schliessen miteinander einen rechten Winkel ein und bestimmen so die Geometrie eines die Stromleiter 5 und 6 enthaltenden Strompfades. Am Stromleiter 5 und dem gegebenenfalls vorgesehenen Stromleiter 7 ist stromleitend ein Leiterrohr 11 bzw. Hohlträger 11 befestigt, welches oder welcher das Kontaktelement 9 aufnimmt oder umgreift, bevorzugt koaxial umfasst, und mit diesem unabhängig von dessen Position über zwei nicht bezeichnete Gleitkontakte beständig einen Stromübergang bildet.
Das längs der Achse 8 führbare Kontaktelement 9 des Schaltgerätes ist an einem Haltekorper 12 befestigt und vorzugsweise lösbar befestigt. Der Haltekörper 12 ist Teil eines längs der Achse 8 gasdicht durch die Wand des Gehäuses 1 geführten Antriebs 13 und kann längs der Achse 8 verschoben werden. Das mindestens eine Kontaktrohr ist also durch den Haltekörper angetrieben. Entsprechend ändert sich so die Position des Kontaktelements 9. In einer aus Fig.1 ersichtlichen ersten Position steht dann das Kontaktelement 9 lediglich mit dem Kontaktrohr 11 in elektrisch leitender Verbindung. In einer zweiten (aus Fig.1 nicht ersichtlichen) Position ist es nach links verschoben und greift dann in elektrisch leitender Weise in einen Erdungskontakt 14 ein, der - gegebenenfalls elektrisch isoliert - am Gehäuse 1 befestigt ist und den Antrieb 13 koaxial umgibt. Das Schaltgerät wirkt dann als Erder E. In einer aus Fig.1 ebenfalls nicht zu ersehenden dritten Position ist das Kontaktelement 9 nach rechts verschoben und greift dann in elektrisch leitender Weise in einen das Kontaktelement 9 umgebenden und am Stromleiter 6 befestigten Trennerkontakt 15 ein. Das Schaltgerät wirkt dann als Trenner T.
Das Kontaktelement 9 enthält zwei die Achse 8 koaxial umgebende Kontaktrohre 9' bzw. 9", welche jeweils mit dem Haltekörper 12 lösbar verbindbar oder fest verbunden sind. Der Haltekörper weist also Mittel zur Aufnahme der beiden Kontaktrohre auf. Die Mittel können Aufnahmemittel oder auch Befestigungsmittel umfassen. Die Kontaktrohre erstrecken sich vom Haltekörper 12 nach links (Richtung feststehender Erdungskontakt 14) bzw. nach rechts (Richtung feststehender Trennerkontakt 15). Durch den einzigen Antrieb 13 können so in platzsparender Weise die Funktionen des Erders E und des Trenner T, nach Entfernen des Kontaktrohrs 9" lediglich die Funktion des Erders E und nach Entfernen des Kontaktrohrs 9' lediglich die Funktion des Trenners T ausgeführt werden. Das Schaltgerät kann daher je nach Verwendungszweck in der Schaltanlage zürn einen als kombinierter Erder E und Trenner T ausgeführt sein, oder aber nur als einfacher Erder E oder Trenner T. Ein Beispiel eines solchen einfachen Erders E ist Fig.3 und das eines solchen einfachen Trenners T ist Fig.4 entnehmbar.
Durch die geeignet getroffene Anordnung der beiden Öffnungen 2 und 3 im Gehäuse 1 können zugleich auch für alle drei Typen von Schaltgeräten neben den drei Funktionen Erden und Trennen, nur Erden oder nur Trennen zusätzlich noch unterschiedliche Verbindungsfunktionen realisiert werden. Beim Schaltgerät nach Fig.6 c) ist dies für einen Erder E gezeigt, bei dem kein Strompfad durch das Gerät geführt ist und der Erder E lediglich auf den durch die Öffnung 2 geführten Stromleiter 5 wirkt. Ausschliesslich Winkelverbindungsfunktion wird hingegen mit dem in Fig.5 a) dargestellten Schaltgerät mit kombinierter Erder- und Trennerfunktion erreicht, bei dem der Trenner T eine gewinkelte, durch die Öffnungen 2, 3 geführte und die Stromleiter 5, 6 enthaltende Strombahn aufweist. Ausschliesslich Winkelverbindungsfunktion wird auch mit dem aus Fig.6 e) entnehmbaren Erder E bzw. dem aus Fig.7 g) entnehmbaren Trenner T erreicht. Bei diesen Ausführungs- formen ist im Gehäuse 1 jeweils eine gewinkelte, erdbare bzw. auftrennbare Strombahn vorgesehen, die ebenfalls durch die Öffnungen 2 und 3 geführt ist. Durch die Öffnung 4 kann zugleich für alle drei Typen von Schaltgeräten neben den Funktionen Erden und Trennen, nur Erden oder nur Trennen und der Winkelverbindungsfunktion zusätzlich eine Längsverbindungsfunktion realisiert werden. Beim kombinierten Schaltgerät nach Fig.5 b) ist durch die Öffnung 4 der Stromleiter 7 geführt, der zusammen mit dem durch die Öffnung 2 geführten Stromleiter 5 eine Längsverbindung bildet. Diese Längsverbindung kann ersichtlich wahlweise geerdet, über den Trenner T mit dem Stromleiter 6 bei geöffnetem Erder E verbunden oder bei geöffnetem Erder E und geöffnetem Trenner T isoliert durch das Gehäuse geführt werden. Beim Erder gemäss Figuren 6 d) ist lediglich die durch die Stromleiter 5 und 7 realisierte erdbare Längsverbindung vorgesehen, wohingegen beim Erder nach Fig.6 f) ein durch die Längsverbindung und den Stromleiter 6 gebildeter Sternpunkt und beim Trenner nach Fig.7 h) die Längsverbindung vom gewinkelt dazu angeordneten Stromleiter 6 getrennt oder mit diesem verbunden werden kann.
Grundsätzlich kann der Antrieb 13 des beweglichen Kontaktelements 9 eine durch die Wand des Gehäuses 1 geführte Schubstange oder einen Hebel umfassen, da durch diese Mittel das Verschieben der Kontaktelements 9 ermöglicht wird. Aus Gründen von Platzersparnis empfiehlt es sich jedoch, das Kontaktelement 9 über ein in den Antrieb integriertes Spindelgetriebe zu verschieben, welches eine axial und zentrisch durch den Erdungskontakt 14 geführte Gewindespindel 16 aufweist sowie eine den Haltekörper 12 tragende oder bildende Spindelmutter 17 (Fig.1). Die Gewindespindel 16 weist drei aneinander anschliessende Abschnitte 18, 19 und 20 auf. Der Abschnitt 19 ist aus Isoliermaterial und isoliert so den durch die Wand des Gehäuses 1 geführten, im Erdungskontakt 14 drehbar gelagerten, metallenen Abschnitt 18 vom Abschnitt 20. Der Abschnitt 20 trägt ein mit der Spindelmutter 17 zusammenwirkendes Aussengewinde. Am Aussenrand des Haltekörpers 12 sind drei Gleitkörper 21 vorgesehen, die jeweils mit einer von drei axial im Leiterrohr 1 1 ausgerichteten Führungsschienen 22 zusammenwirken. Die Gleitkörper 21 und dementsprechend auch die Führungsschienen sind in Umfangsrichtung gleichmässig verteilt (aus der Fig.1 sind nur zwei der drei Gleitkörper 21 bzw. Schienen 22 zu ersehen). Die Betätigung des beweglichen Kontaktelements bei einem Schaltvorgang erfolgt durch eine ausserhalb des Gehäuses 1 am Abschnitt 18 eingeleitete Drehung der Gewindespindel 16. Drehmoment wird nun über den isolierenden Mittelabschnitt 19 auf das im Abschnitt 20 vorgesehene Gewinde übertragen und über die Spindelmutter 17 in eine Längsbewegung des Kontaktelements 9 umgesetzt. Die Gewindespindel 16 ist fliegend gelagert, da die axiale Führung der Spindel 16 durch die Spindelmutter 17 erfolgt. Hierbei gleiten die Gleitkörper 21 entlang den Führungsschienen 22 und verhindern so ein Mitdrehen der Spindelmutter 17. Mit einer entsprechenden Antriebssteuerung kann das bewegliche Kontaktelement 9 in einfacher Weise in jede der drei Positionen Erder E „ein" und Trenner T „aus", Erder E und Trenner T „aus" (neutrale Stellung) oder Erder E „aus" und Trenner T „ein" gefahren werden.
Obwohl bereits durch einen oder zwei Gleitkörper 21 und die entsprechende Anzahl an Führungsschienen 22 ein Mitdrehen der Spindelmutter 17 verhindert wird, hat es sich als zweckmässig erwiesen, drei oder gegebenenfalls sogar noch mehr Gleitkörper und Führungsschienen vorzusehen. Es wird so eine präzise und sichere Führung bzw. radiale Sicherung des bei der Betätigung des Schaltgeräts grossen Kräften ausgesetzten Kontaktelements 9 erreicht.
Wie Fig.2 entnommen werden kann, ist die Spindelmutter 17 von einer Gewindemutter 23 und dem Haltekörper 12 gebildet. Der Haltekörper 12 ist als Tragring ausgeführt und etwa durch eine Schraubverbindung am Aussenrand der Gewindemutter 23 befestigt. Die Kontaktrohre 9' und 9" des beweglichen Kontaktelements 9 sind beispielsweise durch Verschrauben lösbar am Haltekörper 12 befestigt.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Kapselungsgehäuse
2, 3, 4 Öffnungen
5, 6, 7 Stromleiter
8 Achse
9 Kontaktelement
9', 9" Kontaktrohre
10 Linie
1 1 Leiterrohr
12 Haltekörper
13 Antrieb
14 Erdungskontakt
15 Trennerkontakt
16 Gewindespindel
17 Spindelmutter
18, 19, 20 Spindelabschnitte
21 Gleitkörper
22 Führungsschiene
23 Gewindemutter
E Erder
T Trenner

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Schaltgerät mit Trenn- und/oder Erdungsfunktion, umfassend ein isoliergas- gefülltes Kapselungsgehäuse (1), einen am Gehäuse (1) befestigten Erdungskontakt (14), einen Trennerkontakt (15), der an einem mit Hochspannung beaufschlagbaren ersten Stromleiter (6) befestigt ist, ein bewegliches Kontaktelement (9), das längs einer Achse (8) verschiebbar und mit mindestens einem der beiden feststehenden Kontakte (14, 15) in oder ausser Eingriff bringbar ist, ein Leiterrohr (11 ), welches an einem mit Hochspannung beaufschlagbaren zweiten Stromleiter (5) befestigt ist und das bewegliche Kontaktelement (9) unter Bildung eines Stromübergangs aufnimmt, und einen durch das Gehäuse (1) geführten und das bewegliche Kontaktelement (9) mit Kraft antreibenden Antrieb (13), dadurch gekennzeichnet, dass a) der Antrieb (13) einen längs der Achse (8) verschiebbaren und im Leiterrohr (11) geführten Haltekörper (12) aufweist, b) der Haltekörper (12) zur Aufnahme von zwei Kontaktrohren (9', 9") ausgestaltet ist, von denen ein erstes (9') den Gegenkontakt eines den feststehenden Erdungskontakt (14) enthaltenden Erders (EΞ) und ein zweites (9") den Gegenkontakt eines den Trennerkontakt (15) enthaltenden Trenners (T) bildet und c) das bewegliche Kontaktelement (9) mindestens eines der beiden Kontaktrohre (9', 9") enthält.
2. Schaltgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kontaktrohr (9', 9") durch den Haltekörper (12) angetrieben ist .
3. Schaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kontaktrohr (9', 9") mit dem Haltekörper (12) lösbar verbindbar oder fest verbunden ist.
4. Schaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekörper (12) im Leiterrohr (11) axial geführt und radial gesichert ist.
5. Schaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (9) beide Kontaktrohre (9', 9") enthält.
6. Schaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (13) ein Spindelgetriebe aufweist.
7. Schaltgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Spindelgetriebe eine axial und zentrisch durch den Erdungskontakt (14) geführte Gewindespindel (16) und eine den Haltekörper (12) tragende und/oder bildende Spindelmutter (17) aufweist.
8. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 6-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (17) gebildet ist von einer Gewindemutter (23) und dem ringförmig ausgebildeten und am Aussenrand der Gewindemutter (23) befestigten Haltekörper (12).
9. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Aussenrand des Haltekörpers (12) ein Gleitkörper (21 ) angeordnet ist, der mit einer axial im Leiterrohr (11) ausgerichteten Führungsschiene (22) zusammenwirkt.
10. Schaitgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in Umfangs- richtung gleichmässig verteilt am Aussenrand des Haltekörpers (12) neben dem einen (21 ) noch mindestens zwei weitere Gleitkörper (21 ) angeordnet sind, welche mit einer entsprechenden Anzahl von axial im Leiterrohr (11 ) ausgerichteten Führungsschienen (22) zusammenwirken.
1 1. Schaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1 ) zwei Öffnungen (2, 3) aufweist, von denen eine erste (3) von der Achse (8) durchdrungen ist und der Durchführung des ersten Stromleiters (6) dient und die zweite (2) gegenüber der Achse (8) gewinkelt angeordnet ist und der Durchführung des zweiten Stromleiters (5) dient.
2. Schaltgerät nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) eine dritte Gehäuseöffnung (4) aufweist, welche der Durchführung eines in Linie (10) mit dem zweiten Stromleiter (5) angeordneten und mit Hochspannung beaufschlagbaren dritten Stromleiters (7) dient.
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