WO2020193505A1 - Schnelles schaltelement - Google Patents

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WO2020193505A1
WO2020193505A1 PCT/EP2020/058073 EP2020058073W WO2020193505A1 WO 2020193505 A1 WO2020193505 A1 WO 2020193505A1 EP 2020058073 W EP2020058073 W EP 2020058073W WO 2020193505 A1 WO2020193505 A1 WO 2020193505A1
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switching
fast
switching element
compensating
container
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PCT/EP2020/058073
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Kerem BAYRAM
Martin BINDRICH
Gerhard Drechsler
Jürgen EINSCHENK
Karsten Freundt
Sujata PARANJAPE
Christoph RÖHLING
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Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • H01H33/02—Details
    • H01H33/53—Cases; Reservoirs, tanks, piping or valves, for arc-extinguishing fluid; Accessories therefor, e.g. safety arrangements, pressure relief devices
    • H01H33/55—Oil reservoirs or tanks; Lowering means therefor
    • H01H33/555—Protective arrangements responsive to abnormal fluid pressure, liquid level or liquid displacement, e.g. Buchholz relays
    • H—ELECTRICITY
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B13/00—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle
    • H02B13/02—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle with metal casing
    • H02B13/025—Safety arrangements, e.g. in case of excessive pressure or fire due to electrical defect
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    • H01H33/30—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using fluid actuator
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/68—Liquid-break switches, e.g. oil-break

Definitions

  • the invention relates to a fast switching element and an arc extinguishing system, in particular a system for short-circuiting or grounding of low-voltage systems and / or medium-voltage systems with such a fast switching element.
  • Open arcs in switchgear in low and medium-voltage technology generally cause high levels of damage, so they have a high potential for damage, especially if a switchgear fails for a long time.
  • a short circuit or earth fault can be generated in order to divert the electrical energy that feeds the open arc.
  • Another important factor is a short time delay between the detection of an arc and a short circuit or grounding that has occurred.
  • the object is achieved by a system for short-circuiting or the low-voltage systems and / or medium-voltage systems according to the independent claim 1 and the claims dependent thereon.
  • One embodiment relates to a fast switching switching element, the fast switching switching element having an insulating fluid, in particular an insulating oil, in a switching room as an insulating medium, the insulating medium completely filling the switching room with built-in components, such as switching contacts, whereby in the switch room between tween a closed switch position, so one
  • Electrically separated switching position can be switched by means of a switching process, in particular by moving a moving contact into contact with a fixed contact or by moving the moving contact away from the fixed contact, with a compensating container for the insulating fluid connected to the switching room and the compensating container having a changeable volume , the variable volume being generated by a compensating piston present in the compensating container and a predeterminable variable volume being filled with the insulating fluid, the piston being loaded with a pressure element such that a force acts on the compensating piston in such a way that an expansion of the insulating medium works against the force acting on the compensating piston and with a reduction in the volume of the insulating fluid, the compensating piston so in the Compensating container is pressed so that the variable volume is completely filled with the insulating fluid, the compensating piston cooperating with a signaling element, in particular a microswitch, that a warning signal is triggered or can be triggered if a value for the variable volume is not reached.
  • a signaling element in particular
  • switching of the fast-switching switching element can also be prevented if the predetermined value for the changeable volume and thus the volume of the insulating fluid is fallen below or reached, or a further predetermined value for the changeable volume and thus the volume of the insulating fluid below or reached.
  • a further bellows in particular corrugated bellows or bellows, is used, which replaces parts or the entire compensating container or connects to a free end of the compensating container.
  • the signaling element is then provided analogous to the arrangement with the compensating piston.
  • the signaling element is formed by a microswitch.
  • the signaling element can also be formed by or with an optical switch (120).
  • An optical component is to be understood here as a component that optically detects the position of the compensating piston or the additional bellows and thus triggers the signaling when the predetermined value for the variable volume and thus the volume of the insulating fluid is reached or not reached, or the signaling is triggered can be triggered.
  • warning signal can be passed on to a connectable control unit and that the control unit indicates the presence of a warning signal and thus a potential oil loss.
  • control unit indicates the presence of a warning signal and thus a potential oil loss.
  • At least one signal processing unit for processing signals of the at least one error detection unit, wherein the signal processing unit is or can be connected to the error detection unit for signal transmission,
  • At least one control unit which is connected or can be connected to the signal processing unit for signal transmission, with an electrical energy storage device in or on the control unit, and
  • fast-switching switching element With at least one fast-switching switching element with a mechanical energy store, wherein the fast-switching switching element is connected or can be connected to the control unit for the transmission of electrical triggering energy from the electrical energy storage device and with the electrical triggering seenergy triggers a switching process of the fast-switching switching element is, wherein a drive energy stored in the mechanical energy storage causes the switching process or this can be brought about.
  • the tripping energy is designed to be high, in particular high in comparison to potentially occurring electromagnetic interference, or if it can be designed, in particular in relation to the electromagnetic compatibility of a connectable or connected switchgear.
  • Highly designed in this context means at least a factor of 2, preferably at least a factor 5, especially preferably at least a factor 10 or at least a factor 100, is designed higher than the corresponding reference value of the potentially occurring electromagnetic interference or the electromagnetic compatibility of the Trains- belonging switchgear or associated low and / or medium voltage system.
  • the electrical energy store is spatially separated from the mechanical energy store, for example a spring store or plate spring store, is arranged.
  • the control unit with the electrical energy store is arranged in a low-voltage space, while the fast-switching switching element with the mechanical energy store in the area of a busbar and / or switchgear, low-voltage and / or medium-voltage system to be protected, with which the system connectable or connected, is arranged.
  • control unit has an interface for connecting a computer or a data transmission unit. This is particularly advantageous for setting up and / or maintaining the control unit.
  • control unit (30) have inputs for blocking or triggering a switching process. It is also preferred that an emergency power supply can be provided or is arranged at an input, an input for an optional emergency power supply.
  • the system is integrated in a low- and / or medium-voltage installation, switchgear, or can be integrated into this, in particular is permanently or removably integrated.
  • Figure 1 Schematic structure of the system for short-circuiting or grounding of low-voltage systems and / or medium-voltage systems.
  • Figure 2 Schematic structure of a fast switching
  • Figure 1 shows an exemplary schematic structure of the system for short-circuiting or grounding of low-voltage systems and / or medium-voltage systems 1.
  • a fault detection unit 10 is used to detect an arc by means of various sensors, in particular optical sensors 4 and current sensors 6. Detect the individual sensors of the Error detection unit 10 a signal, this is passed from the error detection unit 10 to a signal processing unit 20 for evaluation. The signal processing unit 20 then determines, also for example on the basis of the correlation of the individual measured values of the individual sensors, whether there is a fault that requires grounding or short-circuiting. If such a fault, in particular an electric arc, is detected, a signal, in particular an error signal, is passed from the signal processing unit 20 to a control unit 30.
  • the control unit 30 then supplies rapidly switching switching elements 40, 42, 44 with electrical triggering energy from an electrical energy storage device 35.
  • the electrical triggering energy triggers a mechanical energy store in the fast-switching switching elements 40, 42, 44, which provides drive energy for the fast-switching switching elements 40, 42, 44 for switching operations, in particular short-circuiting or earthing, or a central one triggered mechanical energy storage 45, which provides drive energy for the fast-switching switching elements 40, 42, 44 for switching operations, in particular short-circuiting or earthing.
  • the control unit 30 here has an electrical energy storage device 35 built into the control unit 30, but the electrical energy storage device 35 can also be arranged in spatial proximity to the control unit 30.
  • the control unit 30 optionally has an interface for connecting a computer or a data transmission unit 15.
  • Inputs 18 and 19 for blocking or triggering the triggering of a switching process are also optionally available.
  • An emergency power supply can also optionally be provided or arranged at the optional input 17.
  • FIG. 2 shows an exemplary schematic structure of a fast-switching switching element 40 with an oil loss warning.
  • the fast-switching switching element 40 here has a switching room 50 in which a moving contact 70 is movably arranged and a fixed contact is arranged.
  • the moving contact is movably arranged in the switch room 50, for example by means of a bellows 55 or through a hermetically sealed passage.
  • a compensating container 90 is connected to the switching room 50, so that the insulating fluid can change between the switching room 50 and the compensating container 90.
  • the expansion tank 90 is closed on a non-communicating with the switching room 50 side by a movable but sealingly mounted compensation piston 100 ver.
  • the control room 50 is filled with its internals and the compensating container 90 is fully dig with the insulating fluid 60 up to the compensating piston.
  • a pressure element 110 acts, which causes a force on the compensating piston 100 such that it goes out
  • the compensating piston 100 against the force of the pressure element 110 pushes out of the compensating container 90 and thus a change in volume of the Iso lierfluides 60 compensated. If the volume of the isolating fluid falls below a predetermined or predeterminable value, the compensating piston interacts with a signaling element 120, here it presses a microswitch as a signaling element 120. Thus, if the volume of the isolating fluid falls below a predefined or predeterminable value 60 triggered a warning signal and / or the readiness for switching canceled or blocked.
  • insulating fluid in particular insulating oil

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein schnell schaltendes Schaltelement und ein System zum Kurzschließen oder Erden von Nieder- und/oder Mittelspannungsanlagen mit einem solchen Schaltelement.

Description

Beschreibung
Schnelles Schaltelement
Die Erfindung bezieht sich auf ein schnelles Schaltelement und ein Lichtbogenlöschsystem, insbesondere ein System zum Kurzschließen oder Erden von Niederspannungsanlagen und/oder Mittelspannungsanlagenmit einem solchen schnellen Schaltele ment .
Offene Lichtbögen in Schaltanlagen der Nieder- und Mit telspannungstechnik richten in der Regel hohe Schäden an, ha ben also ein hohes Schadenspotential, insbesondere durch ei nen längerfristigen Ausfall einer Schaltanlage. Um die Folgen eines offenen Lichtbogens wie Ruß, Hitze und Druck zu redu zieren kann ein Kurzschluss oder Erdschluss erzeugt werden um die elektrische Energie, welche den offenen Lichtbogen speist umzuleiten .
Durch diese Maßnahme wird die Brenndauer des offenen Lichtbo gens deutlich reduziert und Schäden können reduziert oder so gar ganz vermieden werden, zumindest soweit, dass die Schalt anlage wieder in Betrieb genommen werden kann.
Dabei müssen Vorkehrungen getroffen werden, um eine uner wünschte Erdung im regulären Betrieb zu vermeiden.
Das geschieht beispielsweise durch Druckmessungen, Lichtde tektoren oder Strommessungen oder Kombinationen der genannten Verfahren .
Ein weiterer wichtiger Faktor ist eine geringe Zeitverzöge rung zwischen der Detektion eines Lichtbogens und einer er folgten Kurzschließung oder Erdung.
Auch ist es interessant für die Wiederinbetriebnahme, dass die kurzschließende Einheit nicht ausgetauscht werden muss, der Prozess also reversibel ist. Aus dem Stand der Technik sind insbesondere pyrotechnische Lösungen und elektromagnetische Lösungen zum schnellen Schal ten bekannt.
Daher ist es Aufgabe der Erfindung ein schnell schaltendes Schaltelement und ein System zum Kurzschließen oder Erden von Nieder- und/oder Mittelspannungsanlagen bereit zu stellen, welches die Nachteile aus dem Stand der Technik behebt.
Die Aufgabe wird durch ein System zum Kurzschließen oder Er den von Niederspannungsanlagen und/oder Mittelspannungsanla gen gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 und den von diesem ab hängigen Ansprüchen gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein schnell schal tendes Schaltelement, wobei das schnell schaltende Schaltele ment als Isoliermittel ein Isolierfluid, insbesondere ein Isolieröl, in einem Schaltraum aufweist, wobei das Isolierme dium den Schaltraum mit Einbauten, wie zum Beispiel Schalt kontakten, vollständig füllt, wobei in dem Schaltraum zwi schen einer geschlossenen Schaltstellung, also einer
elektrisch leitenden, und einer offenen, also einer
elektrisch getrennten Schaltstellung mittels eines Schaltvor gangs umgeschaltet werden kann, insbesondere durch Bewegen eines Bewegkontaktes in Kontakt mit einem Festkontakt oder durch Bewegen des Bewegkontaktes weg vom Festkontakt, wobei sich an den Schaltraum ein Ausgleichsbehältnis für das Iso lierfluid anschließt und das Ausgleichsbehältnis ein verän derbares Volumen aufweist, wobei das veränderbare Volumen durch einen in dem Ausgleichsbehältnis vorhandenen Aus gleichskolben erzeugt wird und ein vorbestimmbares veränder bares Volumen mit dem Isolierfluid gefüllt ist, wobei der Kolben mit einem Druckelement derart belastet wird, dass eine Kraft derart auf den Ausgleichskolben wirkt, dass eine Aus dehnung des Isoliermediums gegen die auf den Ausgleichskolben wirkende Kraft arbeitet und bei einer Verringerung des Volu mens des Isolierfluides der Ausgleichskolben derart in das Ausgleichsbehältnis gedrückt wird, dass das veränderbare Vo lumen vollständig mit dem Isolierfluid befüllt ist, wobei der Ausgleichskolben derart mit einem Signalisierungselement, insbesondere einem Mikroschalter, zusammenwirkt, dass bei ei ner Unterschreitung eines Wertes für das veränderbare Volumen ein Warnsignal ausgelöst wird oder auslösbar ist. Alternativ oder zusätzlich zum Warnsignal kann auch ein Schalten des schnell schaltenden Schaltelementes unterbunden werden, wenn der vorbestimmte Wert für das veränderbare Volumen und damit des Volumens des Isolierfluides unterschritten oder erreicht wird oder ein weiterer vorbestimmter Wert für das veränderba re Volumen und damit des Volumens des Isolierfluides unter schritten oder erreicht wird.
Alternativ wird anstelle des Ausgleichskolbens ein weiterer Balg, insbesondere Wellenbalg oder Faltenbalg verwendet, der Teile oder das gesamte Ausgleichbehältnis ersetzt oder sich an ein freies Ende des Ausgleichbehältnisses anschließt. An einem freien Ende des weiteren Balgs ist dann das Signalisie rungselement analog zur Anordnung mit dem Ausgleichskolben vorgesehen .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Signalisie rungselement von einem Mikroschalter gebildet.
Alternativ kann das Signalisierungselement auch von einem o- der mit einem optischen Schalter (120) gebildet werden. Ein optischer ist hier als ein Bauteil zu verstehen, dass die Po sition des Ausgleichskolbens oder des weiteren Balgs optisch detektiert und so die Signalisierung beim Erreichen oder Un terschreiten des vorbestimmten Wertes für das veränderbare Volumen und damit des Volumens des Isolierfluides auslöst o- der die Signalisierung auslösbar ist.
Bevorzugt wird, dass das Warnsignal an eine verbindbare Steu ereinheit weiterleitbar ist und die Steuereinheit das vorhan den sein eines Warnsignals, und damit einen potentiellen Öl verlust, anzeigt. Ein weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich auf das vorste hende schnell schließende Schaltelement in einem System zum Kurzschließen oder Erden von Nieder- und/oder Mittelspan nungsanlagen, kurz Schaltanlagen,
- mit mindestens einer Fehlererfassungseinheit zum Detek- tieren eines Lichtbogens,
- mindestens einer Signalverarbeitungseinheit zur Verar beitung von Signalen der mindestens einen Fehlererfas sungseinheit, wobei die Signalverarbeitungseinheit mit der Fehlererfassungseinheit zur Signalübertragung ver bunden oder verbindbar ist,
- mindestens einer Steuereinheit, die mit der Signalverar beitungseinheit zur Signalübertragung verbunden oder verbindbar ist, mit einer elektrischen Energiespeicher vorrichtung in oder an der Steuereinheit, und
- mit mindestens einem schnell schaltenden Schaltelement mit einem mechanischen Energiespeicher, wobei das schnell schaltende Schaltelement mit der Steuereinheit zur Übertragung einer elektrischen Auslöseenergie aus der elektrischen Energiespeichervorrichtung verbunden oder verbindbar ist und mit der elektrischen Auslö seenergie ein Auslösen eines Schaltvorgangs des schnell schaltenden Schaltelements bewirkt oder bewirkbar ist, wobei einem im mechanischen Energiespeicher gespeicherte Antriebsenergie den Schaltvorgang bewirkt oder dieser bewirkbar ist.
Vorteilhaft ist es, wenn die Auslöseenergie hoch ausgelegt wird, insbesondere hoch im Vergleich zu potenziell auftreten den elektromagnetischen Störungen ausgelegt ist oder ausleg- bar ist, insbesondere im Verhältnis zur elektromagnetischen Verträglich einer verbindbaren oder verbundenen Schaltanlage. Hoch ausgelegt bedeutet in diesem Zusammenhang mindestens ei nen Faktor 2, bevorzugt mindestens einen Faktor 5, insbeson dere bevorzugt mindestens einen Faktor 10 oder mindestens ei nen Faktor 100, höher ausgelegt ist als der entsprechende Re ferenzwert der potenziell auftretenden elektromagnetischen Störungen oder der elektromagnetischen Verträglich der zuge- hörigen Schaltanlage oder zugehörigen Nieder- und/oder Mit telspannungsanlage .
Auch ist es vorteilhaft, wenn der elektrische Energiespeicher räumlich getrennt vom mechanischen Energiespeicher, bei spielsweise einem Federspeicher oder Tellerfederspeicher, an geordnet ist. Insbesondere wird bevorzugt, dass die Steuer einheit mit dem elektrischen Energiespeicher in einem Nieder spannungsraum angeordnet ist, während das schnell schaltende Schaltelement mit dem mechanischen Energiespeicher im Bereich einer zu schützenden Sammelschiene und/oder Schaltanlage, Nieder- und/oder Mittelspannungsanlage, mit der das System verbindbar oder verbunden ist, angeordnet ist. Dadurch können Fehlauslösungen durch elektromagnetische Störungen im Bereich der Sammelschiene verhindert werden und Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit des Systems zum Kurz schließen oder Erden von Niederspannungsanlagen und/oder Mit telspannungsanlagen sind einfacher herzustellen.
Weiter ist es vorteilhaft, dass die Fehlererfassungseinheit zum Detektieren eines Lichtbogens einen optischen Sensor zum optischen Erfassen eines Lichtbogens aufweist und einen
Stromsensor, der den Stromverlauf an einer oder mehrere zu schützenden Sammelschienen, mit denen das System verbunden oder verbindbar ist, überwacht.
Auch ist es vorteilhaft, dass die Steuereinheit über eine Schnittstelle zum Anschluss eines Computers oder einer Daten übermittlungseinheit verfügt. Das ist insbesondere für das Einrichtung und/oder die Wartung der Steuereinheit vorteil haft.
Weiter bevorzugt sind an der Steuereinheit (30) sind Eingänge zum Blockieren oder Auslösen einer Auslösung eines Schaltvor ganges vorhanden. Bevorzugt wird auch, dass eine Notstromversorgung an einem Eingang, einem Eingang für eine optionale Notstromversorgung, vorsehbar ist oder angeordnet ist.
Besonders bevorzugt wird, dass das System in einer Nieder- und/oder Mittelspannungsanlage, Schaltanlage, integriert ist oder in diese integrierbar ist, insbesondere fest oder ent fernbar integriert ist.
Im Folgenden werden die Ausführungsbeispiele anhand von Figu ren erläutert.
Figur 1: Schematischer Aufbau des Systems zum Kurzschließen oder Erden von Niederspannungsanlagen und/oder Mit telSpannungsanlagen .
Figur 2: Schematischer Aufbau eines schnell schaltenden
Schaltelementes mit Ölverlustwarnung
Die Figur 1 zeigt einen beispielhaften schematischen Aufbau des Systems zum Kurzschließen oder Erden von Niederspannungs anlagen und/oder Mittelspannungsanlagen 1. Eine Fehlererfas sungseinheit 10 dient dem Detektieren eines Lichtbogens mit tels verschiedener Sensoren, insbesondere optischen Sensoren 4 und Stromsensoren 6. Erfassen die einzelnen Sensoren der Fehlererfassungseinheit 10 ein Signal, wird dieses von der Fehlererfassungseinheit 10 zu einer Signalverarbeitungsein heit 20 zur Auswertung geleitet. Die Signalverarbeitungsein heit 20 bestimmt dann, auch beispielsweise an Hand der Korre lation der einzelnen Messwerte der einzelnen Sensoren, ob ein Störfall vorliegt, der ein Erden oder kurzschließen erfor dert. Wird ein solcher Störfall, insbesondere Lichtbogen, er kannt, so wird ein Signal, insbesondere ein Fehlersignal von der Signalverarbeitungseinheit 20 an eine Steuereinheit 30 geleitet. Die Steuereinheit 30 versorgt dann schnell schal tende Schaltelemente 40, 42, 44 mit einer elektrischen Auslö- seenergie aus einer elektrischen Energiespeichervorrichtung 35. Durch die elektrischen Auslöseenergie wird ein mechani scher Energiespeicher in den schnell schaltenden Schaltele mente 40, 42, 44 ausgelöst, der eine Antriebsenergie für die schnell schaltenden Schaltelemente 40, 42, 44 für Schaltvor gänge, insbesondere Kurzschließen oder Erden, bereitstellt oder ein zentraler mechanischer Energiespeicher 45 ausgelöst, der eine Antriebsenergie für die schnell schaltenden Schalt elemente 40, 42, 44 für Schaltvorgänge, insbesondere Kurz schließen oder Erden, bereitstellt .
Die Steuereinheit 30 weist hier eine in der Steuereinheit 30 verbaute elektrische Energiespeichervorrichtung 35 auf, die elektrische Energiespeichervorrichtung 35 kann aber auch in räumlicher Nähe zu der Steuereinheit 30 angeordnet sein. Zur Einrichtung und/oder Wartung der Steuereinheit 30 verfügt die Steuereinheit 30 optional über eine Schnittstelle zum An schluss eines Computers oder einer Datenübermittlungseinheit 15. Weiter optional sind Eingänge 18 und 19 zum Blockieren oder Auslösung der Auslösung eines Schaltvorganges vorhanden. Ebenfalls optional kann eine Notstromversorgung an dem optio nalen Eingang 17 vorgesehen oder angeordnet sein.
Die Figur 2 zeigt einen beispielhaften schematischen Aufbau eines schnell schaltenden Schaltelementes 40 mit einer Ölver lustwarnung. Das schnell schaltende Schaltelement 40 weist hier einen Schaltraum 50 auf, in dem ein Bewegkontakt 70 be weglich angeordnet ist und ein Festkontakt angeordnet ist.
Der Bewegkontakt ist beispielsweise mittels eines Balges 55 oder durch eine hermetisch dichte Durchführung beweglich im Schaltraum 50 angeordnet. An den Schaltraum 50 schließt sich ein Ausgleichsbehältnis 90 an, so dass das Isolierfluid zwi schen dem Schaltraum 50 und dem Ausgleichsbehältnis 90 wech seln kann. Der Ausgleichsbehälter 90 ist auf einer nicht mit dem Schaltraum 50 in Verbindung stehenden Seite durch einen beweglich aber dichtend gelagerten Ausgleichskolben 100 ver schlossen. Der Schaltraum 50 ist mit seinen Einbauten und das Ausgleichsbehältnis 90 ist bis zum Ausgleichskolben vollstän dig mit dem Isolierfluid 60 befüllt. Auf den Ausgleichskolben 100 wirkt ein Druckelement 110, das eine Kraft derart auf den Ausgleichskolben 100 bewirkt, dass dieser in das Aus
gleichsbehältnis 90 gedrückt wird und bei einer Verringerung des Volumens des Isolierfluides 60 den Ausgleichskolben in das Ausgleichbehältnis 90 drückt oder bei einer Vergrößerung des Volumens des Isolierfluides 60 den Ausgleichskolben 100 gegen die Kraft des Druckelementes 110 aus dem Ausgleichsbe hältnis 90 herausdrückt und so eine Volumenänderung des Iso lierfluides 60 kompensiert. Verringert sich das Volumen des Isolierfluides unter einen vorbestimmten oder vorbestimmbaren Wert, so interagiert, der Ausgleichskolben mit einem Signali sierungselement 120, hier drückt er auf einen Mikroschalter als Signalisierungselement 120. So wird bei einem Unter schreiten eines vorbestimmten oder vorbestimmbaren Wertes für das Volumen des Isolierfluides 60 ein Warnsignal ausgelöst und/oder die Schaltbereitschaft aufgehoben, bzw. blockiert.
Bezugszeichenliste
1 System zum Kurzschließen oder Erden von Niederspannungs anlagen und/oder Mittelspannungsanlagen;
4 optischer Sensor;
6 Stromsensor;
10 Fehlererfassungseinheit;
15 Computer oder Datenübermittlungseinheit;
17 Eingang für optionale Notstromversorgung;
18 optionaler Eingang;
19 optionaler Eingang;
20 Signalverarbeitungseinheit;
30 Steuereinheit;
35 elektrische Energiespeichervorrichtung;
40 schnell schaltendes Schaltelement;
42 schnell schaltendes Schaltelement;
44 schnell schaltendes Schaltelement;
45 optionaler zentraler mechanischer Energiespeicher.
50 Schaltraum;
55 hermetisch dichter Balg;
60 Isolierfluid, insbesondere Isolieröl;
70 Bewegkontakt;
80 Festkontakt;
90 Ausgleichsbehältnis;
100 Ausgleichskolben;
110 Druckelement, insbesondere Federelement;
120 Signalisierungselement.

Claims

Patentansprüche
1. Schnell schaltendes Schaltelement (40), wobei das schnell schaltende Schaltelement (40) als Isoliermedium ein Iso lierfluid (60) in einem Schaltraum (50) aufweist, wobei das Isoliermedium den Schaltraum (50) mit Einbauten (70,
80) vollständig füllt, wobei in dem Schaltraum (50) zwi schen einer geschlossenen Schaltstellung und einer offenen Schaltstellung mittels eines Schaltvorgangs umgeschaltet werden kann, insbesondere durch Bewegen eines Bewegkontak tes (70) in Kontakt mit einem Festkontakt (80) bringbar oder durch Bewegen des Bewegkontaktes weg vom Festkontakt bewegt bewegbar ist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s sich an den Schaltraum (50) ein Ausgleichsbehältnis (90) für das Isolierfluid (60) anschließt und das Ausgleichsbe hältnis (90) ein veränderbares Volumen aufweist, wobei das veränderbare Volumen durch einen in dem Ausgleichsbehält nis (90) vorhandenen Ausgleichskolben (100) erzeugt wird und ein vorbestimmbares veränderbares Volumen mit dem Iso lierfluid (60) gefüllt ist, wobei der Ausgleichskolben (100) mit einem Druckelement (110) derart belastet wird, dass eine Kraft derart auf den Ausgleichskolben (100) wirkt, dass eine Ausdehnung des Isolierfluides (60) gegen die auf den Ausgleichskolben (100) wirkende Kraft arbeitet und bei einer Verringerung des Volumens des Isolierfluides (60) der Ausgleichskolben (100) derart in das Aus
gleichsbehältnis gedrückt wird, dass das veränderbare Vo lumen vollständig mit dem Isolierfluid (60) befüllt ist, wobei der Ausgleichskolben (100) derart mit einem Signali sierungselement (120) zusammenwirkt, dass bei einer Unter- schreitung eines vorbestimmbaren Wertes für das veränder bare Volumen ein Warnsignal ausgelöst wird oder auslösbar ist .
2. Schnell schaltendes Schaltelement nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das Isolierfluid (60) ein Isolieröl (60) ist oder dieses enthält .
3. Schnell schaltendes Schaltelement nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s anstelle des Ausgleichskolben (100) ein weiterer Balg, insbesondere Wellenbalg oder Faltenbalg, verwendet wird, der Teile oder das gesamte Ausgleichbehältnis (90) ersetzt oder sich an ein freies Ende des Ausgleichbehältnisses (90) anschließt.
4. Schnell schaltendes Schaltelement (40) nach einem der vor stehenden Ansprüche 1 bis 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das Signalisierungselement (120) von einem Mikroschalter (120) gebildet wird.
5. Schnell schaltendes Schaltelement (40) nach einem der vor stehenden Ansprüche 1 bis 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das Signalisierungselement (120) von einem optischen
Schalter (120) gebildet wird.
6. Schnell schaltendes Schaltelement (40) nach einem der vor stehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das Warnsignal an eine mit dem schnell schaltenden Schalt element (40) verbundene Steuereinheit übermittelt wird o- der übermittelbar ist.
7. System (1) zum Kurzschließen oder Erden von Nieder- und/oder Mittelspannungsanlagen, Schaltanlagen, mit einem oder mehr schnell schaltenden Schaltelementen (40) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das System (1) mit
- mindestens einer Fehlererfassungseinheit (10) zum Detek- tieren eines Lichtbogens, - mindestens einer Signalverarbeitungseinheit (20) zur Verarbeitung von Signalen der mindestens einen Fehlerer fassungseinheit (10), wobei die Signalverarbeitungsein heit (20) mit der Fehlererfassungseinheit (10) zur Sig nalübertragung verbunden oder verbindbar ist,
- mindestens einer Steuereinheit (30), die mit der Signal verarbeitungseinheit (20) zur Signalübertragung verbun den oder verbindbar ist, mit einer elektrischen Energie speichervorrichtung (35) in oder an der Steuereinheit
( 30 ) , und
- mit mindestens einem schnell schaltenden Schaltelement (40, 42, 44) mit einem mechanischen Energiespeicher, wo bei das schnell schaltende Schaltelement (40, 42, 44) mit der Steuereinheit (30) zur Übertragung einer elektrischen Auslöseenergie aus der elektrischen Ener giespeichervorrichtung (35) verbunden oder verbindbar ist und mit der elektrischen Auslöseenergie ein Auslösen eines Schaltvorgangs des schnell schaltenden Schaltele ments (40, 42, 44) bewirkt oder bewirkbar ist, wobei ei ne im mechanischen Energiespeicher gespeicherte An triebsenergie den Schaltvorgang bewirkt oder dieser durch die im mechanischen Energiespeicher gespeicherte Antriebsenergie bewirkbar ist,
versehen ist.
8. System (1) nach Anspruch 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das System für eine drei phasige Vorrichtung ausgelegt ist und über mindestens ein schnell schaltendes Schaltelement (40, 42, 44) je Phase verfügt.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1640215A1 (de) * 1966-04-15 1970-05-27 Gratzmuller Jean Louis Elektrischer Schalter
US4130850A (en) * 1977-01-12 1978-12-19 Gould Inc. High speed fault diverter switch for gas-insulated systems
EP3016123A1 (de) * 2014-10-31 2016-05-04 GE Energy Power Conversion Technology Ltd Schaltervorrichtung für hochdruckumgebungen und system damit

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3545782A1 (de) * 1985-12-20 1987-06-25 Siemens Ag Hydraulische antriebsvorrichtung fuer einen elektrischen druckgasschalter
US5534858A (en) * 1994-01-14 1996-07-09 System Analysis & Integration, Inc. Poletop switch automation system
US5933308A (en) * 1997-11-19 1999-08-03 Square D Company Arcing fault protection system for a switchgear enclosure
EP1971007A1 (de) * 2007-03-16 2008-09-17 ABB Technology AG System und Verfahren zum Fehlerschutz bei kompakten sekundären Umspannstationen
DE102011080136B3 (de) * 2011-07-29 2012-11-15 Siemens Aktiengesellschaft Lichtbogenfreiraum für Schaltanlagen
US8964344B2 (en) 2012-08-24 2015-02-24 Schneider Electric USA, Inc. Circuit breaker signaling system for control of an arc fault detection system
CN105374615B (zh) * 2015-12-09 2017-07-11 中国西电电气股份有限公司 一种高压大电流的选相合闸装置
US10305262B2 (en) * 2016-09-26 2019-05-28 Bethel Idiculla Johnson Medium voltage switchgear enclosure

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1640215A1 (de) * 1966-04-15 1970-05-27 Gratzmuller Jean Louis Elektrischer Schalter
US4130850A (en) * 1977-01-12 1978-12-19 Gould Inc. High speed fault diverter switch for gas-insulated systems
EP3016123A1 (de) * 2014-10-31 2016-05-04 GE Energy Power Conversion Technology Ltd Schaltervorrichtung für hochdruckumgebungen und system damit

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