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Raumsparende Schaltzelle mit aus-
ziehbarer Schalteinheit
Die
Erfindung bezieht sich auf eine raumsparende Schaltzelle mit ausziehbarer Schalteinheit
der Schub-Zasttrenner-Bauweise, deren Schalterpole in Aüsfahrrichtung hintereinander
angeordnet sind, die aus je einer- Trennstelle und einer Rohrlöschkammer als Lastschaltstelle
bestehen, in der der Lichtbogen der Stromunterbrechung nach dem Hartgasprinzip unter
ständiger Löschmitteleinwirkung gelöscht wird, wonach die Hilfsschaltstelle stromlos
öffnet und eine sichtbare Trennstrecke herstellt..
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Bei der Konstruktion von Hochspannungs-Schaltanlagen insbesondere
der gekapselten Bauweise, wie sie besonders für Innenraumanlagen Verwendung finden,
besteht das Bestreben:, möglichst raumsparend zu bauen und besonders die Baubreite
der Schaltzellen. zu verringern. Hierbei erweist es sich als verhältnismäßig schwierig,
die Schalteinrichtungen zweckmäßig unterzubringen.
Um kostbaren
Raum bei Hochspannungs-Schaltanlagen, insbesondere der gekapselten Bauweise einzusparen,
werden zum Schalten von Betriebsströmen an Stelle von,Zasttrennschaltern mit ausschwingenden
Messern Schub-Zasttrennschalter verwendet. Nachteilig ist dabei immer noch, daß
die Trenn- und Löscheinrichtung über den einen festen Kontakt hinausgeschoben werden
muß, was Bauhöhe kostet. Noch raumaufwendiger wird die Kombination mit oben oder
unten angebauten Hochleistungssicherungen.
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Es werden bekanntlich schmale Schaltzellen insbesondere bei gekapselten
Schaltanlagen angestrebt, weshalb dreipolige Schub-Trennschalter und Schub-Zasttrennschalter
herkömmlicher Bauart auf Stützisolatoren nicht parallel zur Vorderfront sondern
mit senkrecht zu derselben hintereinander angeordneten Schalterpolen eingebaut werden.
Der Vorteil geringer Baubreite und günstiger Zeitungsführung wird durch immer noch
große Bauhöhe und den besonderen Nachteil der Unzugänglichkeit der hinteren Schalterpole
zwecks Wartung aufgehoben. Die Lösung, den Schalter ausziehbar zu gestalten, ist
mit viel zu kostspieligen Maßnahmen verbunden. Gemäß einer bekanntgewordenen Ausführung
werden deshalb die Lichtbogenlöscheinrichtungen der drei Schalterpole des senkrecht
zur Vorderfront fest eingebauten Schub-Zasttrennschalters, von vorn gesehen, neben
den Kabelendverschlüssen und getrennt von den Hauptkontakten und deren Gegenkontakten
angeordnet. Um eine. Revision bzw. den-Ein- und Ausbau der Lichtbogenlöscheinrichtungen
der drei hintereinander angeordneten Schalterpole zu ermöglichen, werden die Löscheinrichtungen
in einem Kunststoffgehäuse befestigt, das im Schaltfeld nach vorn ausfahrbar angeordnet
ist. Diese kostspielige und aufwendige Justierarbeiten fordernde Maßnahme veranschaulicht
die sich in der Praxis ergebenden Schwierigkeiten.
Die Erfindung
hat sich die Aufgabe gestellt, eine Schalteinrichtung zu schaffen, die mit wirtschaftlich
vertretbarem Aufwand das sichere und zuverlässige Schalten bei allen auftretenden
Betriebszuständen gestattet und eine besonders raumsparende Bauweise von Schaltzellen
ermöglicht:, Erfindungsgemäß werden die vorgenannten Nachteile vermieden und die
gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daB jeder Schalterpol des Schub-lasttrennschalters
kompakter Bauweise mit zwei sich beim Ausschalten teleskopartig gegeneinander bewegenden
und derart den Schalterpol verkürzenden Trennelementen versehen ist, von denen das
eine mit einer lastschaltstelle bekannter Bauweise ausgestattet ist.
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Die zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung ist den Ansprüchen und
der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles zu entnehmen.
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Die Erfindung macht eine besonders raumsparende d.h. kostensparende
Bauweise von Schaltzellen mit ausziehbarer Schalteinrichtung möglich, da sich die
in Ausfahrrichtung hintereinander angeordneten Schalterpole beim Ausschalten verkürzen
und zu-beiden Seiten derselben sichtbare Trennstrecken bilden, so daß die Schalter
in vorteilhafter Weise ohne konstruktiven Aufwand ausziehbar bzw: ausfahrbar sind:
Die Schaltzelle kann mit einem Minimum an Baubreite und Höhe gebaut werden, so daß
sich gegenüber den bekannten, mehr oder weniger raumsparenden Ausführungen eine
ganz erhebliche bis zu 50 A-tige Raumersparnis ergibt: Die Schalteinheit
ist in ihrem Aufbau einfach und bietet eine kompakte Einheit. Von besonderem Vorteil
ist noch, daß zu den Sammelschienen und den Kabelendverschlüssen keine Anschlußleitungen
erforderlich sind, de die Trennelemente in Energieflußrichtung
mit
direkt an den Sammelschienen im oberen Teil der Schalt-, angeordneten Gegenkontakten
und solchen auf den senkrecht zur Vorderfront hintereinander angeordneten Kabelendverschlüssen
aufgebauten zusammenwirken. Die Erfindung bietet noch den Vorteil, daß sie auch
bei eingeschobenem Schalter eine Übersicht über die Trennstellen ermöglicht. Wenn
dabei die frontseitigen Abdeckungen der Schaltfelder noch mit Einsätzen aus Sicherheitsglas
versehen sind, so ist die Übersicht auch bei geschlossener Schaltzelle gewährleistet.
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In weiterer Ausgestaltung bietet die Kombination der Schalteinrichtung
mit `Sicherungen eine Raumersparnis von besonderer Bedeutung gegenüber dem Bekannten,
da dieselben nicht wie bei den herkömmlichen Ausführungen oben oder unten angebaut
werden, sondern parallel zu den Schalterpolen ohne dieselben zu überragen angebaut
und elektrisch in Reihe zwischen die Trennelemente des Schalters geschaltet sind.
Die Erfindung und eine Ausgestaltungsmöglichkei t werden im folgenden anhand einer
schematischen. Darstellung eines Aus-' führungsbeispieles näher erläutert.
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Fig. 1 - Querschnitt der Schaltzelle mit Seitenansicht des Schalters
Fig. 2 - Querschnitt des Schalterpoles Fig. 3 - Schalterpol mit angebauter Sicherung
In der Zeichnung zeigt Fig,1 den Querschnitt einer stahl-,blechgekapselten Schaltzelle
1 und die Seitenansicht eines eingeschobenen, dreipoligen Schalters 2, an dessen
Rahmen
eine Abschlußplatte 3 befestigt ist, die bei eingeschobenem
Schalter die Schaltzelle vorderseitig abschließt. An der Decke der Schaltzelle sind
die Sammelschienen R, S, T in einer wagerechten, zur Vorderfront senkrechten Ebene
hintereinander angeordnet. Für gleiche Teile werden gleiche Bezugszeichen verwendet.
Die oberen Gegenkontaktstücke sind direkt an den Sammelschienen in becherförmigen
Isolierabschirmungen 4 angeordnet, während die unteren Gegenkontaktstücke auf den
senkrecht zur Vorderfront hintereinander angeordneten Kabelendversehlüssen 5ebenfalls
in becherförmigen Isolierabschirmungen 6 befestigt sind. Der Schub-Zasttrennschalter
besteht aus den-drei in Ausziehrichtung hintereinander angeordneten Schalterpolen
7, die durch Traversen 8 zu einer Einheit als dreipoliger Schalter zusammengefaßt
sind. Der Schalter ist mit Hilfe einer der bekannten Vorrichtungen, die hier nicht
näher beschrieben wird, ausziehbar oder ausfahrbar gestaltet. Der Antrieb des Schalters
besteht aus der Handkurbel 9 oder einem Motor als Betätigungsorgan und zwei durch
Zahnräder 10, 11 miteinander gekoppelten Antriebswellen 12, 13, die über Kurbeln
14, Schubstangen 15 und Isoliertraversen 16,, 17 die oberen und unteren
beweglichen Schaltteile der Schalterpole betätigen.
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Der Aufbau eines Schalterpoles ist schematisch im Querschnitt in Fig.2
dargestellt. Der mittlere, feste Teil des Schalterpoles besteht aus einem von den
Traversen 8 getragenen Isolierstoffrohr 18, in dem ein Rohrleiter 19 angeordnet
ist. Das obere bewegliche Schaltteil des Poles besteht aus einem rohrförmigen Trennmesser
20, das in dem Rohrleiter 19 gleitet und mit dem Gegenkontaktstück 21 zusammenwirkt,
das an der Sammelschiene 22 in der becherförmigen Isolierrohrabschirmung 4 befestigt
ist. In dem Trennmesser 20 ist eine Z.chtbogenlöscheinrichtung bekannter Bauweise
als Lastschaltstelle
hier nicht beschrieben und auch nicht dargestellt
ist, da sie nicht Gegenstand der Erfindung ist. Das Trennmesser'20 wird über Verbindungselemente
23 von dem Isolierrohr 24 geführt und betätigt, das auf dem Isolierrohr 18 des Poles
gleitet und zwischen zwei Isolierstofftraversen 16 befestigt ist. Diese Traversen
16 verbinden die-oberen beweglichen Schaltteile der drei Schalterpole zwecks gleichzeitiger
Schaltbewegung und sind über Schubstangen 15 mit dem Antrieb des Schalters kraftschlüssig
verbunden.
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Das untere bewegliche Schaltteil ist im Aufbau gleich dem oberen Schaltteil
jedoch ohne Lastschaltstelle, weshalb es lediglich als Trennelement wirkt: Es besteht
aus einem rohrförmigen Trennmesser 25, das in dem Rohrleiter 19 gleitet, einem Verbindungselement
26, einem Isolierrohr 27 betätigt durch Isolierstofftraversen 17, die die drei unteren
beweglichen Schaltteile verbinden und betätigen. Das untere Gegenkontaktstück 28,
mit dem das Trennmesser 25 p. zusammenwirkt, ist in der becherförmigen Isolierabschirmung
6 auf dem Kabelendverschluß 5 befestigt. Die Verbindung Sammelschiene - $abelendverschluß
ist also geradlinig in Energieflußrichtung von der Sammelschiene 22 über den Gegenkontakt-21,
das Trennmesser 20, den Rohrleiter 19, das Trennmesser 25, den Gegenkontakt 28 zum
KabelendverschluB 5: Die Wirkungsweise ist von der dargestellten Einschaltstellung
ausgehend folgende. Wird die Handkurbel 9 zum Ausschalten des Schalters betätigt,
so werden den beiden Antriebswellen 12, 13 über die Zahnräder 10 und 11 gegensinnige
Drehbewegungen vermittelt, so daß sich die Traversen 16 und 17 zeitlich gestaffelt
gegeneinander bewegen, d.h. daß die Traverse 17 nacheilt. Die Traverse 16 bewegt
dabei zuerst die oberen Schalt=
teile abwärtsr so daB sich das Rohr
24 auf dasjenige 18 des Poles schiebt. Das Trennmesser 20-wird von dem Rohr 24 mitgenommen,
so daß es das Gegenkontaktstück 21 verläßt-und die eingebaute hastschalteinrichtung
die Unterbrechung .des Stromes übernimmt. Der auftretende Lichtbogen wird dabei
in einer in diesem Schaltteil vorgesehenen, gasabgebenden Lichtbogenlöseheinrichtung
gelöscht. Während dieser Abwärtsbewegung des oberen Schaltteiles wird das untere
Schaltteil erst. jetzt durch die Traverse 17 in einer Aufwärtsbewegung mitgenommen.
Das Rohr 27 schiebt sich auf das Polrohr 18 und nimmt das Trennmesser 25 mit, das
jetzt nach erfolgter Lastabschaltung stromlos den Gegenkontakt 28 verläßt und die
zweite sichtbare Trennstrecke bildet. Hat der Schalter die Ausschaltstellung erreicht,
so ergeben sich je Pol zwei sichtbare, luftisolierte Trennstrecken. Der Schalter
ist in .der Ausschaltstellung spannungslos ünd kann dank der verkürzten Schalterpole
unbehindert, ohne besondere Vorkehrungen ausgezogen bzw. ausgefahren werden. Es
entfallen die bekannten raumaufwendigen und kostspieligen Maßnahmen besonderer Zeitungsführungen
und umständlicher Anordnungender Gegenkontakte.
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Das Bedürfnis einer Kombination des Schub-hasttrennschalters mit Hochlestungs-Sicherungen
zum Abschalten von Über- und Kurzschlußströmen wird durch den in Fig.3 gezeigten
Änbau erfüllt. Der Schalterpol wird im Teilschnitt und die angebaute Sicherung im
Schnitt gezeigt. In der gezeigten Ausschaltstellung des Schalterpoles befinden sich
die beweglichen Schaltteile 24 und 27 in der Endstellung der teles--kopartigenBewegung
gegeneinander. Für den Anschluß der Sicherung 29 ist der Rohrleiter 19 des Poles
in zwei Hälften 19a und I9b unterteilt, die durch eine Isclierstoffbrücke 30
gegeneinander
isoliert sind. Zur Aufnahme der Sicherung 29 ist ein Isolierrohr 31 parallel zum
Pol angeordnet und mit dem Isolierrohr 18 desselben fest verbunden. In dem Lsolierrohr
31 sind zwei Kontaktringe 32 und 33 zur Aufnahme der Sicherung vorgesehen, die letztere
über Leiter 3¢ und 35 mit den Rohrleiterhälften 19a und 19b des Poles elektrisch
leitend verbinden, so daß die Sicherung 29 zwischen die beiden Brennelemente des
Schalterpoles in Reihe geschaltet ist.
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Durch diese Anordnung der Sicherungen an den Schalterpolen ergibt-sich
eine äußerst raumsparende, kompakte Bauweise-des Schalters, da sie die Pole nicht
überragen und keine Verlängerung derselben :ergeben.
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Die Kontrolle des Schaltzustandes, die Wartung des Schalters und der
Austausch der Sicherungen ist bei dem ausziehbaren Schalter äußerst einfach. Die
ganz erhebliche Raumersparnis einer Zellenbreite von beispielsweise 150 mm: bis
350 mm je nach Schalter wird dadurch erzielt, daß die Schalterpole dank ihrer Verkürzung
beim Ausschalten ohne aufwendige Maß= nahmen in Ausziehrichtung hintereinander angeordnet
werden können und besonders schmale und niedere Schaltzellen ermöglichen. Die vorgeschlagene
Maßnahme beschränkt sich selbstverständlich nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel,
sondern findet mit Vorteil Anwendung bei .- bei entfallender Lastschaltstelle -
sowie Leistungstrenn= Schaltern und Leistungsschaltern: