-
Die
Erfindung betrifft ein gasisoliertes Sammelschienenbauteil mit einem
geerdeten und mit Schutzgas befüllten
Gehäuse
und mit wenigstens einem sich in dem Gehäuse in einer Längsrichtung
erstreckenden Sammelschienenleiter, der über isolierende Sammelschienenstützer an
dem Gehäuse
abgestützt
ist, wobei jeder Sammelschienenleiter mit einem schutzgasisolierten
Trennschalter verbunden ist.
-
Eine
solches gasisoliertes Sammelschienenbauteil ist beispielsweise aus
der
DE 101 19 530
A1 bekannt. Eine dort offenbarte Schaltanlage ist für ein Drehstromnetz
ausgelegt und weist zwei parallel zueinander geführte Sammelschienen auf, die
jeweils aus Sammelschienenbauteilen zusammengesetzt sind, welche
stirnseitig mittels einer gasdichten Flanschverbindung miteinander
verbundenen sind. Jedes Sammelschienenbauteil verfügt über dreipolig in
einem Gehäuse
gekapselte Sammelschienenleiter und ist mit einem isolierenden Schutzgas
mit einer hohen Spannungsfestigkeit befüllt. Das auf Erdpotential liegende
Gehäuse
ist über
einen rohrförmigen Verbindungsstutzen
gasdicht mit einem Schaltgehäuse
verbunden, in dem Leistungsschalter angeordnet sind. In dem Verbindungsstutzen
sind schutzgasisolierte Trennschalter untergebracht, die in einer Kontaktstellung
jeweils einen Sammelschienenleiter mit einem der Leistungsschalter
verbinden. Zum Anschluss des Leistungsschalters an luftisolierte
Hochspannungsleitungen dienen Freiluftdurchführungen, die an dem Schaltgehäuse befestigt
sind, wobei jede Hochspannungsleitung über einen der Leistungsschalter
mit dem Trennschalter verbunden ist. Die schutzgasisolierten Sammelschienenleiter
des vorbekannten Sammelschienenbauteils können daher nur über einen
Leistungsschalter elektrisch mit den luftisolierten Leitungen verbunden
werden.
-
Weitere
mehrpolig gekapselte und einpolig gekapselte Sammelschienenbauteile
sind beispielsweise aus der
DE
31 37 783 sowie der
DE 31 41 437 A1 bekannt.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, ein gasisoliertes Sammelschienenbauteil der
eingangs genannten Art bereitzustellen, das selbst im Betriebszustand
auf einfache Art und Weise an einen luftisolierten Leiter angeschlossen
und von diesem getrennt werden kann.
-
Die
Erfindung löst
diese Aufgabe dadurch, dass der Trennschalter in einer an dem Gehäuse befestigten
Freiluftdurchführung
angeordnet ist.
-
Über die
Freiluftdurchführung
sind eine oder mehrere luftisolierte Leitungen auf einfache Art
und Weise in eine Schutzgasatmosphäre überführbar, die im Betriebszustand
des Sammelschienenbauteils im Innern des Gehäuses herrscht. Dabei ist das
Sammelschienenbauteil über
zweckmäßige Verbindungsmittel
wie beispielsweise Flanschverbindungen mit weiteren rohrförmigen Gehäusen gasdicht
verbunden, so dass ein geschlossener Gasraum entsteht, der mit einem
Schutzgas wie Schwefelhexafluorid befüllbar ist.
-
Durch Überführen des
Trennschalters von einer Kontaktstellung, in der ein Stromfluss über den Trennschalter
ermöglicht
ist, in eine den Stromfluss unterbrechende Trennstellung kann eine
luftisolierte Leitung auf einfache Art und Weise von dem ihr zugeordneten
Sammelschienenleiter getrennt werden. Somit ist erfindungsgemäß ein direktes Überführen einer
Sammelschiene von einer Luftisolation in eine Gasisolation ermöglicht.
Weitere Bauteile oder Schalter werden erfindungsgemäß nicht
benötigt. Der
Wechsel des Isolationsmediums ist beispielsweise bei sogenannten
Hybrid-Schaltanlagen vorteilhaft.
-
Bei
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Erfindung sind drei Sammelschienenleiter mit jeweils einer Freiluftdurchführung vorgesehen,
wobei die Abstände
der Freiluftdurchführungen
untereinander zur Vermeidung von Spannungsüberschlägen der spannungsabhängigen Schlagweite
entsprechen. Ein auf diese Weise weiterentwickeltes erfindungsgemäßer Sammelschienenbauteil
ist insbesondere für
dreiphasige Drehstromnetze geeignet.
-
Gemäß einer
diesbezüglich
zweckmäßigen Weiterentwicklung
sind die Freiluftdurchführungen
in einer Ebene angeordnet. Auf diese Weise können die Freiluftdurchführungen
senkrecht ausgerichtet und mit ihrem Schwerpunkt genau über dem
diese tragenden Gehäuse
angeordnet werden, wodurch die Konstruktion des Sammelschienenbauteils
vereinfacht ist.
-
Die
Freiluftdurchführungen
sind zweckmäßigerweise
rohrförmig
oder hohlzylindrisch ausgebildet. Bei mehrpolig gekapselten Sammelschienenleitern
erstrecken sich diese üblicherweise
parallel zueinander in einer horizontalen Richtung. Insbesondere
in einem solchen Fall ist es vorteilhaft, wenn die Freiluftdurchführungen
senkrecht ausgerichtet sind und sich ihr Schwerpunkt genau über der
Sammelschiene befindet, so dass die Stabilität der gasisolierten Sammelschiene
erhöht
ist.
-
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist wenigstens eine der Freiluftdurchführungen
einen Erdungsschal ter auf. Der Erdungsschalter verfügt über einen
geerdeten Schaltfinger, der in einer Erderstellung an einem Gegenkontakt anliegt,
der elektrisch mit dem Sammelschienenleiter verbunden ist. Zum Antrieb
des Erdungsschalters ist zweckmäßigerweise
eine Erderwelle vorgesehen, die in Befestigungsmitteln der Freiluftdurchführung gelagert
ist. Dabei wird die Erderwelle beispielsweise motorisch oder von
Hand angetrieben.
-
Vorteilhafterweise
ist jeder Trennschalter mittels aus Isolierstoff bestehenden Haltemitteln
in der Freiluftdurchführung
gehalten. Die Haltemittel sorgen für einen von dem Sammelschienenleiter
unabhängigen
Halt des Trennschalters in der Freiluftdurchführung. Auf diese Weise kann
die Freiluftdurchführung
als unabhängiges
Bauteil zusammen mit dem Trennschalter hergestellt und vor Ort mit dem
Gehäuse
sowie dem Sammelschienenleiter beispielsweise über einen zweckmäßigen Steckkontakt verbunden
werden. Durch den Steckkontakt oder eine sonstige Anbindung des
Trennschalters an den Sammelschienenleiter wird eine zusätzliche
Halterung des Trennschalters bereitgestellt und die Stabilität des Trennschalters
erhöht.
-
Vorteilhafterweise
sind die Haltemittel gasdicht. Als gasdichtes Haltemittel kommt
beispielsweise eine Schottdurchführung
in Betracht, die einen in der Freiluftdurchführung ausgebildeten Trennergasraum
begrenzt. Dabei durchgreift ein elektrisch mit dem Trennschalter
verbundener Verbindungsleiter die Schottdurchführung mittig und ist über zweckmäßige Dichtungsmittel
gasdicht mit der Schottdurchführung
verbunden. Der Trennergasraum bildet somit einen von dem Gehäuse begrenzten
Sammelschienenraum unabhängigen
Gasraum aus, der beispielsweise mit einem unterschiedlichen Gas
befüllbar oder
einem unterschiedlichen Druck beaufschlagbar ist.
-
Abweichend
davon sind die Haltemittel gasdurchlässig, so dass vom Inneren der
Freiluftdurchführung
sowie deren Gehäuseinnenraum
im Betriebszustand ein gemeinsamer Gasraum ausgebildet ist, der
nach der Endmontage des gasisolierten Sammelschienenbauteils in
eine zweckmäßige Anlage
durch einen gemeinsamen Dichtheitstest auf Undichtigkeiten überprüfbar ist.
Als gasdurchlässiges Haltemittel
eignet sich beispielsweise ein Stützer.
-
Vorteilhafterweise
weist der Trennschalter einander stirnseitig gegenüber liegende
Kontaktstücke
auf, wobei der Trennschalter durch Einleiten einer Hubbewegung von
einer den Stromfluss ermöglichenden
Kontaktstellung in eine Trennstellung überführbar ist, in der eine elektrisch
isolierende Trennstrecke zwischen den Kontaktstücken bereitgestellt ist. Gemäß dieser
zweckmäßigen Weiterentwicklung der
Erfindung ist der Trennschalter in seiner Ausgestaltung weitestgehend
an einen sich in einer axialen Richtung erstreckenden homogenen
zylindrischen Leiter angeglichen, so dass auf Erfahrungen mit herkömmlichen
Freiluftdurchführungen
die in ihrem Inneren keinen Trennschalter aufweisen, zurückgegriffen
werden kann. Dies gilt sowohl für
deren Bemessung, als auch für
das verwendete Material.
-
Zweckmäßigerweise
weist der Trennschalter einen ortsfesten Einfahrkontakt sowie einen über eine
hohle Verbindungsstange fest an Befestigungsmitteln der Freiluftdurchführung abgestützten Gleitkontakt
auf, wobei ein von dem Gleitkontakt beweglich geführter Schaltstift
zum Kontaktieren des Einfahrkontaktes vorgesehen ist, der über in dem
Verbindungsleiter angeordnete Antriebsmittel angetrieben ist. Die
in dem hohlen Verbindungsleiter angeordneten Antriebsmittel, beispielsweise Koppelstangen,
Schwenkhebel oder dergleichen, sind durch diesen gekapselt, so dass
Spannungsspitzen an Ecken und Kanten der Antriebsmittel auch während einer Antriebsbewegung
und somit Teilentladungen vermieden sind. Darüber hinaus weist der Trennschalter zwei
feststehende Kontaktstücke
auf, die auf einfache Art und Weise gehalten werden können. Eine aufwendige
bewegliche Lagerung eines Kontaktstücks an den Befestigungsmitteln
ist somit vermieden.
-
Bei
einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung
der Erfindung ist wenigstens eine Trennerwelle zum Einleiten einer
Antriebsbewegung in den Trennschalter vorgesehen. Dabei ist jede
Trennerwelle mittels eines zweckmäßigen Drehlagers in Befestigungsmitteln
der Freiluftdurchführung
gelagert, wobei zweckmäßige Dichtungsmittel
für eine
gasdichte Durchführung
der Trennerwelle beispielsweise durch die Außenwandung der Befestigungsmittel
der Freiluftdurchführung
sorgen. Selbstverständlich
kann die Trennerwelle auch gasdicht in dem Gehäuse gelagert sein. Die Antriebsbewegung
kann gemäß dieser
Ausführungsform
der Erfindung über
eine Drehbewegung in das bei Betrieb gasisolierte Innere der Freiluftdurchführung eingeleitet
werden.
-
Gemäß einer
zweckmäßigen Weiterentwicklung
ist eine aus einem Isolierstoff bestehende Isolierschwinge zum Einleiten
einer Antriebsbewegung vorgesehen. Die Isolierschwinge ist mechanisch
beispielsweise mit einer Koppelstange verbunden, die an ihrem von
der Isolierschwinge abgewandten Ende einen Schaltstift ausbildet,
der in einer Kontaktstellung des Trennschalters die leitende Verbindung
zwischen dessen Kontaktstücken
herstellt. Die Isolierschwinge wandelt eine Drehbewegung als Antriebsbewegung
in eine lineare Bewegung oder Hubbewegung um und leitet eine translatorische
Bewegung in den Trennschalter ein, wobei dieser entsprechend als
Schubschalter ausgestaltet ist.
-
Vorteilhafterweise
ist jede Freiluftdurchführung
mit einem Stromwandler ausgerüstet.
Der Stromwandler ist sekundärseitig
mit dem geerdeten Gehäuse
verbunden und kann als Überwurfstromwandler
ausgebildet sein, so dass ein Öffnen
des gemeinsamen oder der separaten Gasräume bei einem notwendig gewordenen
Austausch des Überwurfstromwandlers
entfällt.
-
Zweckmäßigerweise
sind Feldsteuerelementen zur Vermeidung von Teilentladungen in der Freiluftdurchführung vorgesehen.
-
Weiterhin
kann ein Anzeigeelement zur Anzeige der Stellung des Trennschalters
vorteilhaft sein.
-
Vorteilhafterweise
ist wenigstens eine an der Freiluftdurchführung abgestützte Antriebseinheit
zur Erzeugung einer Antriebsbewegung vorgesehen. Auf diese Weise
kann die Freiluftdurchführung
als funktionsfertiges Einzelbauteil unabhängig von dem Gehäuse hergestellt
werden. Eine Antriebseinheit kann entweder den Trennschalter eines
Poles oder aber die Trennschalter aller Pole antreiben.
-
Weitere
zweckmäßige Ausgestaltungen
und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen der
Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung, wobei gleiche
Bezugszeichen auf gleich wirkende Bauteile verweisen und wobei
-
1 ein Ausführungsbeispiel
des gasisolierten Sammelschienenbauteils in einer geschnittenen
Seitenansicht und
-
2 das gasisolierte Sammelschienenbauteil
gemäß 1 in einem Längsschnitt
zeigen.
-
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen gasisolierten
Sammelschienenbauteils 1 in einem Längsschnitt. Das dort gezeigte Sammelschienenbauteil 1 weist
ein kapselndes, auf Erdpotential liegendes Gehäuse 2 auf, das im
Wesentlichen rohrförmig
und hohlzylindrisch ausgebildet ist. Im Inneren des Gehäuses 2 erstrecken
sich in Längsrichtung
des Gehäuses 2 Sammelschienenleiter 3,
die über
aus einem Isolierstoff gefertigte, nicht dargestellte Stützer in
dem Gehäuse 2 gehalten
sind. Endseitig des Gehäuses 2 sind
Verbindungsflansche 5 erkennbar, mit denen das Gehäuse 2 gasdicht
mit weiteren rohrförmigen
Gehäusebauteilen
zu einem geschlossenen Gasraum verbindbar ist. Zum elektrischen
Anschluss der Sammelschienenleiter 3 sind diese endseitig
mit Steckkontakten 6a, 6b ausgerüstet, wobei
der mit 6a bezeichnete Verbindungsstift des Steckkontaktes
in die mit 6b bezeichnete Ausnehmung eines entsprechend
ausgebildeten Anschlussbauteils kontaktierend einführbar ist.
-
An
dem Gehäuse 2 sind
weiterhin Anschlussstutzen 7 angeformt, die jeweils zur
gasdichten Anbindung einer Freiluftdurchführung 8 vorgesehen
sind.
-
Die
Freiluftdurchführung 8 weist
einen hohlzylindrisch ausgestalteten Isolator 9 mit einem
Hohlraum 10 zur Aufnahme eines Trennschalters 11 auf. Der
Trennschalter 11 besteht aus einem feststehenden Einfahrkontakt 12 sowie
einem ebenfalls feststehenden Gleitkontakt 13, wobei der
Einfahrkontakt 12 über
eine Kontaktstange 14 mit einem Freiluftanschluss 15 zum Anschluss
einer luftisolierten Hochspannungsleitung verbunden ist. Der Freiluftanschluss 15 ist
endseitig am Isolator 9 angeordnet und weist eine Verschlusskappe 16 auf,
die über
Klebmittel gasdicht mit dem Isolator 9 verbunden ist und
den Hohlraum 10 des Isolators 9 gasdicht verschließt.
-
In
dem Gleitkontakt 13 ist ein Schaltstift 17 beweglich
geführt,
wobei der Gleitkontakt 13 über einen hohlen Verbindungsleiter 18,
einen in dem Gehäuse 2 angeordneten
Steckkontakt 19 und einen Querstutzen 20 mit dem
Sammelschienenleiter 3 elektrisch verbunden ist. Dabei
ist der Querstutzen 20 an dem Sammelschienenleiter 3 angeformt.
Mit anderen Worten bilden die Kontaktstange 14, der Einfahrkontakt 12,
der Schaltstift 17, der Gleitkontakt 13, der Verbindungsleiter 18,
der Steckkontakt 19 und der Querstutzen 20 in
einer Kontaktstellung des Trennschalters 11, in der der
Schaltstift 17 in den Einfahrkontakt 12 eingefahren
ist, eine leitende Verbindung zwischen dem Freiluftanschluss 15 und
dem jeweiligen Sammelschienenleiter 3 her.
-
An
dem vom Freiluftanschluss 15 abgewandten Ende des Isolators 9 weist
die Freiluftdurchführung 8 Befestigungsmittel 21 auf,
die aus einem metallischen Material, wie beispielsweise Aluminium, hergestellt
sind und einen Flanschabschnitt 22, der mit dem Isolator 9 verklebt
ist, und ein Zwischengehäuse 23 umfassen.
Die Befestigungsmittel 21 sind ebenfalls rohrförmig ausgestaltet
und weisen einen geraden Verlauf in Richtung der Längserstreckung des
Isolators 9 auf. Das Zwischengehäuse 23 ist über eine
Flanschverbindung fest mit dem Anschlussstutzen 7 verschraubt,
wobei nicht erkennbare Dichtungsmittel für eine gasdichte Anbindung
der Freiluftdurchführung 8 an
das Gehäuse 2 sorgen.
-
Zum
Einleiten einer Schaltbewegung in den Schaltstift 17 ist
eine in dem Zwischengehäuse 23 angeordnete
elektrisch nichtleitende Isolierschwinge 24 vorgesehen,
wobei seitliche Haltekappen 25 zum gasdichten Verschluss
eines von dem Zwischengehäuse 23 begrenzten
Zwischenhohlraumes 26 vorgesehen sind. Der Zwischenhohlraum 26 vergrößert den
Hohlraum 10.
-
Zum
Halten des Gleitkontaktes 13 über den Verbindungsleiter 18 ist
eine gasdichte Schottdurchführung 27 als
Haltemittel oder Halterung vorgesehen, die zwischen dem Zwischengehäuse 23 sowie dem
geerdeten Anschlussstutzen 7 fest montiert ist. Dabei durchragt
die Verbindungsstange 18 die Schottdurchführung 27 mittig,
wobei in 1 nicht erkennbare
Dichtungsmittel für
eine gasdichte Anbindung der Verbindungsstange 18 an die
Schottdurchführung 27 sorgen.
Auf diese Weise ist durch den Hohlraum 10 ein separater
und gasdichter Gasraum ausgebildet, der mit einem Lösch- oder
Isoliergas, wie beispielsweise Schwefelhexafluorid, befüllbar ist.
-
Die
Schottdurchführung 27 ist
aus einem Isolierstoff, wie beispielsweise Gießharz, hergestellt.
-
Der
Freiluftanschluss 15 ist zum Anschluss einer luftisolierten
Hochspannungsleitung vorgesehen, wohingegen das Gehäuse 2 auf
Erdpotential liegt. Um Spannungsspitzen aufgrund hoher elektrisch
Feldstärken
an Ecken und Kanten der Befestigungsmittel 21 zu vermeiden,
sind Feldsteuerungselemente 28 vorgesehen, die elektrisch
mit dem Befestigungsmitteln 21 sowie dem Gehäuse 2 verbunden
sind.
-
Zum Übertragen
der Antriebsbewegung von der Isolierschwinge 24 auf den
Schaltstift 17 ist eine Koppelstange 29 vorgesehen,
die an der Isolierschwinge 24 angelenkt ist und an ihrem von
der Isolierschwinge 24 abgewandten Ende über eine
Schaltstiftführung 30 fest
mit dem Schaltstift 17 verbunden ist. Es ist erkennbar,
dass der Schaltstift 17 sowie die Schaltstiftführung 30 innerhalb
des hohlen Verbindungsleiters 18 angeordnet sind, der aus
diesem Grunde neben einer rein elektrischen Verbindung als Führungsmittel
dient. Um eine Bewegung der Isolierschwinge 24 zu ermöglichen,
weist der Verbindungsleiter 18 eine der Isolierschwinge 24 gegenüberliegende
seitliche Öffnung 31 auf.
-
Die
Isolierschwinge 24 ist ferner drehfest mit einer Trennerwelle 32 verbunden,
die über
ein zweckmäßiges mit
Dichtungsmitteln ausgerüstetes Drehlager
aus dem Zwischengehäuse 23 geführt ist. Durch
Drehung der Trennerwelle 32 wird die Isolierschwinge 24 in
eine in 1 angedeutete
Trennstellung 33 überführt, in
welcher der Schaltstift 17 aus dem Einfahrkontakt 12 herausgeführt ist,
so dass zwischen dem Einfahrkontakt 12 und dem Gleitkontakt 13 eine
Trennstrecke bereitgestellt ist.
-
An
der Haltekappe 25 und der Isolierschwinge 24 gegenüberliegend
ist ferner ein Erdungsschalter 34 erkennbar, der nach dem Öffnen des
Trennschalters 17 zum Erden der Getriebeseite des Trennschalters 17 vorgesehen
ist. Dazu stellt der Erdungsschalter 34 eine leitende Verbindung
zwischen einem auf dem Potential des Verbindungsleiters 18 liegenden
Erdkontakt 35 sowie dem auf Erdpotential liegenden Gehäuse 2 her.
Zum Antrieb des Erdungsschalters 34 ist eine aus dem Zwischengehäuse 23 herausgeführte Erderwelle 36 vorgesehen.
Ferner ist ein an dem Zwischengehäuse 23 befestigter
Antriebskasten 37 zur Unterbringung von Antriebseinheiten vorgesehen.
Die Antriebseinheiten sind zur Erzeugung einer Antriebsbewegung
für die
Trennerwelle 32 sowie für
die Erderwelle 36 eingerichtet.
-
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen gasisolierten
Sammelschienenbauteils 1 in einer Querschnittsansicht.
In dieser Ansicht ist erkennbar, dass die Querstutzen 20, über welche
die Sammelschienenleiter 3 jeweils an einen Trennschalter 11 angeschlossen
sind, unterschiedlich und je nach Lage des jeweiligen Sammelschienenleiters 3 in
dem Gehäuse 2 ausgestaltet
sind. Dabei sind die Freiluftdurchführungen 8 in einer
Ebenen und senkrecht über
dem Gehäuse 2 angeordnet,
so dass in der Ansicht der 2 nur
eine Freiluftdurchführung 8 erkennbar
ist.
-
Darüber hinaus
weist die Freiluftdurchführung 8 einen Überwurfstromwandler 38 auf,
der sekundärseitig
mit dem auf Erdpotential liegenden Befestigungsmittel 21 verbunden
ist. Der Überstromwandler 38 kann
ohne Auftrennen des Gasraumes 10 oder ohne Abnehmen der
Freiluftdurchführung 8 von dem
Gehäuse 2 beispielsweise
im Wartungsfall entfernt beziehungsweise ausgetauscht werden.