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Die Erfindung betrifft ein Schaltermodul für eine Phase eines mehrphasigen Leitungsschalters.
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Ein mehrphasiger Leistungssachalter in Form eines Generatorschalters ist beispielsweise aus der
DE 197 01 827 A1 bekannt und weist drei Phasen auf, wobei für jede Phase des Generatorschalters eine Anordnung aus drei Vakuumschaltröhren in einer Dreiecksanordnung als Leistungsschalteinheit sowie fluchtend dahinter eine Trennschalteinheit zum Ausbilden einer dielektrischen Trennstrecke für jede Phase des mehrphasigen Leistungsschalters vorgesehen ist. Ein derartiger mehrphasiger Leistungsschalter in Form eines Generatorschalters ist beispielsweise vorgesehen, um im Bereich der Mittelspannung hohe Ströme zu schalten bzw. zu unterbrechen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schaltermodul für eine Phase eines mehrphasigen Leistungsschalters anzugeben, welches über einen einfachen und kostengünstigen Aufbau verfügt.
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Erfindungsgemäß gelöst wird dies durch ein Schaltermodul für eine Phase eines mehrphasigen Leistungsschalters mit einer Leistungsschalteinheit, welche drei Vakuumschaltröhren in einer Dreieckanordnung aufweist sowie eine zur Leistungsschalteinheit korrespondierend angeordneten Trennschalteinheit, welche für jede Vakuumschaltröhre jeweils eine Trennmesseranordnung aufweist, wobei Leistungsschalteinheit und Trennschalteinheit zwischen einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss des Schaltermoduls angeordnet sind und über Isolatorstützelemente auf einem Antriebsgehäuse befestigt sind, in welchem Antriebsgehäuse Antriebe für Leistungsschalteinheit und Trennschalteinheit angeordnet sind.
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Ein derartiges Schaltermodul für eine Phase eines mehrphasigen Leistungsschalters weist einen einfachen und kostengünstigen Aufbau auf, weil das Schaltermodul über alle zum Betreiben des Schaltermodules notwendigen Komponenten wie Leistungsschalteinheit, Trennschalteinheit, ersten und zweiten Anschluss, Isolatorstützelemente zur Befestigung auf einem Antriebsgehäuse sowie Antrieb und für Leistungsschalteinheit verfügt. Dadurch ist es möglich, das Modul als solches beispielsweise vor Montage an dem mehrphasigen Leistungsschalter separat und einzeln auf seine Funktion zu testen sowie ein derartiges Schaltermodul in einfacher Weise als Ganzes bei einem mehrphasigen Leistungsschalter bei Bedarf auszutauschen. Eine Dreiecksanordnung der drei Vakuumschaltröhren der Leistungsschalteinheit im Sinne der vorliegenden Erfindung meint dabei eine Anordnung, bei der sich die drei Vakuumschaltröhren an den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreieckes befinden bzw. mit anderen Worten auf einem Kreis in einer 120°-Teilung angeordnet sind. Die korrespondierende Anordnung der Trennschalteinheit zur Leistungsschaltereinheit im Sinne der vorliegenden Erfindung ist dabei durch eine fluchtende Anordnung von Trennschalteinheit zu Leistungsschalteinheit gebildet, wobei sich zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss des Schaltermodules an jede Vakuumschaltröhre fluchtend eine Trennmesseranordnung der Trennschalteinheit jeweils anschließt, so dass ein Strompfad zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss jeweils über eine Vakuumschaltröhre und eine Trennmesseranordnung der Trennschalteinheit gebildet ist, wobei durch die Parallelschaltung der drei Vakuumschaltröhren mit jeweils korrespondierend oder fluchtend angeordneten Trennmesseranordnungen die geforderte hohe Stromtragfähigkeit zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss für die eine Phase des mehrphasigen Leistungsschalters ermöglicht ist.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jede Trennmesseranordnung zum Öffnen der Trennschaltereinheit in einen Innenbereich des Schaltermoduls schwenkbar. Durch die Schwenkbarkeit jeder Trennmesseranordnung der Trennschalteinheit beim Öffnen in einem Innenbereich des Schaltermoduls ist ein kompakter und platzsparender Aufbau gewährleistet, weil keine Trennmesseranordnung nach außen verschwenkt wird. Der Innenbereich des Schaltermodules im Sinne der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen durch den Innenraum gebildet, welcher innerhalb des Kreises liegt, auf welchem die Vakuumschaltröhren in ihrer Dreiecksanordnung angeordnet sind.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine gemeinsame Trennschalterwelle für die Trennmesseranordnungen vorgesehen ist, wobei mindestens eine Trennmesseranordnung über eine Zuggestänge und mindestens eine weitere Trennmesseranordnung über eine Schubgestänge mit der Trennschalterwelle gekoppelt ist. Durch eine derartige gemeinsame Trennschalterwelle für alle Trennmesseranordnungen des Schaltermodules ist ein gegensinniges Schwenken der Trennmesseranordnungen in dem Innenbereich des Schaltermodules ermöglicht, weil zumindest eine Trennmesseranordnung über ein Zuggestänge und mindestens eine weitere Trennmesseranordnung über ein Schubgestänge mit der Trennschalterwelle gekoppelt ist, so dass durch eine Drehbewegung der einen gemeinsamen Trennschalterwelle auf mindestens eine Trennmesseranordnung eine Zugbewegung ausgeübt wird, beispielsweise auf eine bezüglich des Innenbereiches oben am Schaltermodul angeordnete Trennmesseranordnung, und auf mindestens eine weitere Trennmesseranordnung, beispielsweise zwei bezüglich des Innenbereiches des Schaltermodules unten angeordnete Trennmesseranordnungen eine Schubbewegung zum Verschwenken in den Innenbereich des Schaltermodules ausgeübt wird.
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Die Erfindung betrifft weiterhin einen mehrphasigen Leistungsschalter mit jeweils einem Schaltermodul nach einem der obigen Ausführungsformen für jede Phase des mehrphasigen Leistungsschalters.
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Ein derartiger mehrphasiger Leistungsschalter weist einen einfachen kostengünstigen Aufbau auf, weil jedes seiner Schaltermodule vor Einbau separat getestet und auf Funktion überprüft werden kann und im Betriebszustand ein einzelnes Modul in einfacher Weise ausgetauscht werden kann, ohne den gesamten Schalter zu zerlegen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung sowie eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Schaltermodules in einer ersten Schaltstellung;
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2 eine weitere schematische Seitenansicht des erfindungsgemäßen Schaltermodules der 1 in einer zweiten Schaltstellung;
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3 eine dreidimensionale Ansicht des erfindungsgemäßen Schaltermodules in der Stellung der 2;
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4 eine teilweise Ansicht der Trennschalteinheit des erfindungsgemäßen Schaltermodules in geschlossener Stellung; und
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5 eine teilweise Ansicht der Trennschalteinheit des erfindungsgemäßen Schaltermodules in geöffneter Stellung.
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1 zeigt ein Schaltermodul 1 für eine Phase eines mehrphasigen Leistungsschalters in Form eines Generatorschalters, welcher figürlich nicht weiter ausgeführt ist. Das Schaltermodul 1 umfasst einen ersten Anschluss 2 sowie einen zweiten Anschluss 3, zwischen denen eine Leistungsschalteinheit 4 sowie eine der Leistungsschalteinheit 4 in Reihe geschaltete Trennschalteinheit 5 angeordnet sind. Durch die Leistungsschalteinheit 4 und die Trennschalteinheit 5 ist zwischen dem ersten Anschluss 2 und dem zweiten Anschluss 3 ein Strompfad ausgebildet, welcher durch Isolatorstützelemente 6, 7, 8 und 9 auf einem Antriebsgehäuse 10 befestigt ist, in welchem Antriebsgehäuse 10 figürlich nicht weiter dargestellte Antriebe für die Leistungsschalteinheit 4 sowie die Trennschalteinheit 5 angeordnet sind. Das Antriebsgehäuse 10 weist dabei Befestigungselemente 11, 12 und 13 auf, mit welchen das Schaltermodul 1 an dem mehrphasigen Leistungsschalter befestigbar ist. Ein Antriebsgestänge 14 verbindet den Antrieb für die Leistungsschalteinheit mit der Leistungsschalteinheit 4, ein Schubgestänge 15 sowie ein Zuggestänge 16 verbindet den Antrieb der Trennschalteinheit mit der Trennschalteinheit 5. Die Leistungsschalteinheit 4 weist drei in einer Dreiecksanordnung angeordnete Vakuumschaltröhren 17 bis 19 auf, von denen in der 1 lediglich zwei ersichtlich sind. Die Vakuumschaltröhre 17 ist dabei im Ausführungsbeispiel oben mittig am Schaltermodul 1 angeordnet, die Vakuumschaltröhren 18 und 19 sind im Ausführungsbeispiel am Schaltermodul 1 unten hintereinander angeordnet, so dass nur die mit 18 gezeichnete Vakuumschaltröhre ersichtlich ist. Dreiecksanordnung bedeutet dabei, dass die Vakuumschaltröhre 17, 18 und 19 sich auf einem den Eckpunkten eines gedachten gleichseitigen Dreieckes befinden bzw. auf einem Kreis in einer 120°-Teilung symmetrisch angeordnet sind. Die Trennschalteinheit 5 umfasst drei Trennmesseranordnungen 20, 21 und 22, wobei jede der Trennmesseranordnungen 20, 21 und 22 in Form von Doppeltrennmesserkontakten korrespondierend oder mit anderen Worten fluchtend zu einer der Vakuumschaltröhren 17, 18 bzw. 19 angeordnet sind, so dass durch jeweils eine Vakuumschaltröhre und eine korrespondierend angeordnete Trennmesseranordnung ein Teil des Strompfades zwischen erstem Anschluss 2 und zweitem Anschluss 3 des Schaltermodules 1 gebildet ist, wobei die drei Strompfade parallel zueinander geschaltet sind, so dass insgesamt die geforderte hohe Stromtragfähigkeit des Schaltermodules gewährleistet ist. Die Vakuumschaltröhren 17, 18 und 19 weisen dabei in ihrem Inneren im Vakuum angeordnete Kontaktsysteme aus einem Festkontakt sowie einem Bewegkontakt auf, welche figürlich nicht dargestellt sind, wobei jeweils der Bewegkontakt der Vakuumschaltröhren 17 bis 19 mit dem Antriebsgestänge 14 verbunden ist, so dass über das Antriebsgestänge 14 eine Antriebsbewegung des Antriebes der Leistungsschalteinheit in die Bewegkontakte der Vakuumschaltröhre 17 bis 19 einleitbar ist zum Schalten bzw. Unterbrechen eines über das Schaltermodul 1 geführten Stromes, so dass ein Lichtbogen bei einem Schaltvorgang im Vakuum der Vakuumschaltröhre 17 bis 19 bei einem Stromnulldurchgang eines über das Schaltermodul 1 geführten Wechselstromes gelöst wird. Die Trennmesseranordnungen 20, 21 und 22 sind korrespondierend zu den Vakuumschaltröhren 17 bis 19 angeordnet, somit ist die Trennmesseranordnung 20 der Vakuumschaltröhre 17 zugeordnet, die Trennmesseranordnungen 21 bzw. 22 entsprechend den Vakuumschaltröhren 18 bzw. 19, wobei die Trennmesseranordnung 20 über das Zuggestänge 16 mit einer Trennschalterwelle verbunden bzw. gekoppelt ist, welche Trennschalterwelle auch für die Trennmesseranordnungen 21 bzw. 22 vorgesehen ist, welche über das Schubgestänge 15 mit der figürlich nicht dargestellten, allen Trennmesseranordnungen 20 bis 23 gemeinsamen Trennschalterwelle gekoppelt sind. An den Verbindungsstellen vom ersten Anschluss 2 und Leistungsschalteinheit 4, von Leistungsschalteinheit 4 mit Trennschalteinheit 5 sowie von Trennschalteinheit 5 mit zweitem Anschluss 3 sind Kühlkörper 23, 24 und 25 vorgesehen, welche über Kühlrippen verfügen und zur Abfuhr von durch den Stromfluss entstehende Wärme an die Umgebung vorgesehen sind.
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Die Leistungsschalteinheit 4 ist dabei bei dem Schaltermodul 1 vorgesehen, um einen Strom, welcher über das Schaltermodul 1 geführt ist, zu schalten bzw. unterbrechen, die Trennschalteinheit 5 ist vorgesehen, um eine dielektrische Trennstrecke auszubilden, beispielsweise um Wartungs- oder Reparaturarbeiten an einem Schaltermodul 1 ausführen zu können.
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2 zeigt das Schaltermodul 1 in einer Stellung mit geöffneter bzw. unterbrochener Trennschalteinheit 5, bei der die Trennmesseranordnungen 20, 21 und 22 durch ein Einleiten einer Antriebsbewegung in die gemeinsame Trennschalterwelle in einen Innenbereich des Schaltermodules 1 geschwenkt sind, so dass der Strompfad zwischen erstem Anschluss 2 und zweitem Anschluss 3 unterbrochen ist und eine dielektrische Trennstrecke durch die geöffnete Trennschalteinheit 5 ausgebildet ist. Die Trennmesseranordnung 20 ist dabei über das Zuggestänge 16 nach unten in den Innenbereich des Schaltermodules 1 gezogen verschwenkt worden, die Trennmesseranordnungen 21 und 22 sind über das Schubgestänge 15 zu einer Schubbewegung nach oben in den Innenbereich des Schaltermodules 1 verschwenkt worden, so dass insbesondere keine der Trennmesseranordnungen 20, 21 oder 22 in den Außenbereich des Schaltermodules 1 ragt, und auch bei geöffneter Trennschalteinheit 5 ein kompakter Aufbau des Schaltermodules 1 erhalten bleibt. Der Innenbereich des Schaltermodules 1 ist dabei im Wesentlichen gebildet durch einen äußeren Umfangskreis, innerhalb welchem die drei Vakuumschaltröhren in ihrer Dreiecksanordnung angeordnet sind bzw. innerhalb denen auch die drei Trennmesseranordnungen in einer entsprechenden Dreiecksanordnung angeordnet sind.
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3 zeigt eine dreidimensionale Ansicht des Schaltermodules 1 ebenfalls mit unterbrochener Trennschalteinheit 5, aus welcher insbesondere die Befestigung des Strompfades über die Isolatorstützelemente 6 bis 9 ersichtlich ist, welche jeweils doppelt auf beiden Seiten bezüglich einer Längsachse des Schaltermodules 1 angeordnet sind und zur Befestigung an dem Antriebsgehäuse 10 vorgesehen sind.
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4 zeigt eine teilweise Ansicht lediglich der Trennschalteinheit 5 mit der oberen Trennmesseranordnung 20 sowie der unteren vorderen Trennmesseranordnung 22 in einer geschlossenen Stellung der Trennschalteinheit 5, wobei der sich an die Trennmesseranordnungen 20, 21 bzw. 22 in Richtung der Leistungsschalteinheit 4 anschließende Teil des Strompfades zur übersichtlicheren Darstellung in den 4 und 5 nicht gezeigt ist. Das Zuggestänge 16 zur Kopplung der Trennschalterwelle 26 mit der Trennmesseranordnung 20 zum Einleiten einer Zugbewegung umfasst dabei einen ersten Mitnehmer 27, eine erste Zugstange 28 sowie eine zweite Zugstange 29, wobei die erste Zugstange 28 drehgelenkig mit dem ersten Mitnehmer 27 verbunden ist, welcher wiederum drehfest auf der Trennschalterwelle 26 angeordnet ist. Die erste Zugstange 28 ist an ihrem anderen Ende mit einem Umlenkhebel 30 drehgelenkig verbunden, welcher seinerseits drehgelenkig an einer Halterung 31 befestigt ist. Am Umlenkhebel 30 ebenfalls drehgelenkig befestigt ist die zweite Zugstange 29, welche wiederum drehgelenkig an der ersten Trennmesseranordnung 20 befestigt ist, so dass durch Drehen der Trennschalterwelle 26 im Uhrzeigersinn über die Drehbewegung des ersten Mitnehmers eine Zugbewegung über die erste Zugstange 28, den Umlenkhebel 30, die zweite Zugstange 29 auf die Trennmesseranordnung 20 eingeleitet wird und zum Verschwenken um ein Drehlager 32 der Trennmesseranordnung 20 nach unten führt. Das Schubgestänge 15 umfasst einen zweiten Mitnehmer 33, welcher drehfest an der gemeinsamen Trennschalterwelle 26 befestigt ist. Eine Schubstange 34 ist am zweiten Mitnehmer 33 drehgelenkig sowie an der Trennmesseranordnung 22 ebenfalls drehgelenkig befestigt, so dass durch die Drehbewegung der gemeinsamen Trennschalterwelle 26 im Uhrzeigersinn eine Schubbewegung über den zweiten Mitnehmer 33 und die Schubstange 34 zum Schieben auf die Trennmesseranordnung 22 und zu einer Schwenkbewegung nach oben in den Innenbereich des Schaltermodules 1 führt. Das Schubgestänge 15 umfasst im Ausführungsbeispiel weiterhin eine entsprechende Anordnung für die in den 4 und 5 nicht ersichtliche Trennmesseranordnung 21, welche sich hinter der Trennmesseranordnung 22 befindet. Die Drehbewegung im Uhrzeigersinn der Trennschalterwelle 26 führt somit wie bereits beschrieben zu der Zugbewegung auf die Trennmesseranordnung 20 sowie zur Schubbewegung auf die Trennmesseranordnung 21 und 22, so dass nach ausgeführter Schaltbewegung eine geöffnete Position bzw. eine dielektrische Trennstrecke durch die geöffnete Trennschalteinheit 5 ausgebildet ist, wie in der 5 dargestellt, bei welcher die Trennmesseranordnung 20, 21 und 22 alle in den Innenbereich des Schaltermodules 1 verschwenkt worden sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltermodul
- 2
- erster Anschluss
- 3
- zweiter Anschluss
- 4
- Leistungsschaltungseinheit
- 5
- Trennschalteinheit
- 6, 7, 8, 9
- Isolatorstützelemente
- 10
- Antriebsgehäuse
- 11, 12, 13
- Befestigungselemente
- 14
- Antriebsgestänge
- 15
- Schubgestänge
- 16
- Zuggestänge
- 17, 18, 19
- Vakuumschaltröhren
- 20, 21, 22
- Trennmesseranordnungen
- 23, 24, 25
- Kühlkörper
- 26
- Trennschalterwelle
- 27
- erster Mitnehmer
- 28
- erste Zugstange
- 29
- zweite Zugstange
- 30
- Umlenkhebel
- 31
- Halterung
- 32
- Drehlager
- 33
- zweiter Mitnehmer
- 34
- Schubstange
- 35
- Drehlager
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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