DE19904178A1

DE19904178A1 - Schaltgerät einer Schaltanlage

Info

Publication number: DE19904178A1
Application number: DE1999104178
Authority: DE
Inventors: Siegfried Ruhland
Original assignee: Alstom Sachsenwerk GmbH
Current assignee: Schneider Electric Sachsenwerk GmbH
Priority date: 1999-02-03
Filing date: 1999-02-03
Publication date: 2000-08-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät (1) einer Schaltanlage zur Sammlung und Verteilung elektrischer Energie, mit einer Schaltstrecke (2) zum Ein- und/oder Ausschalten der Schaltanlage. Um ein Schaltgerät (1) zu schaffen, das ein besonders gutes Ausschaltvermögen und gleichzeitig ein besonders gutes Einschaltvermögen aufweist, schlägt die Erfindung vor, daß das Schaltgerät (1) eine weitere Schaltstrecke (3) zum Ein- und/oder Ausschalten der Schaltanlage aufweist, die in Reihe zu der ersten Schaltstrecke (2) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltgerät einer Schaltanlage zur Sammlung und Verteilung elektrischer Energie, mit einer Schaltstrecke zum Ein- und/oder Ausschalten der Schaltanlage. Die Erfindung betrifft außerdem eine Schaltanlage zur Sammlung und Verteilung elektrischer Energie mit einem Schaltgerät, das eine Schaltstrecke zum Ein- und/oder Ausschalten der Schaltanlage aufweist. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ausschalten bzw. zum Einschalten einer Schaltanlage zur Sammlung und Verteilung elektrischer Energie, durch ein Schaltgerät mit einer Schaltstrecke zum Ein- und/oder Ausschalten der Schaltanlage.

Schaltanlagen der eingangs genannten Art dienen der Sammlung und Verteilung elektrischer Energie. Von einer Sammelschiene aus gehen Abzweige zu Verbrauchern über die Schaltgeräte und zugeordnete Meßeinrichtungen. Die Schaltgeräte dienen zum Ein- und Ausschalten von Stromkreisen.

Die Schaltanlagen sind in unterschiedlichen Ausführungsformen aus dem Stand der Technik bekannt. Sie werden im Nieder-, Mittel- oder Hochspannungsbereich eingesetzt.

Hochspannungsschaltanlagen bis zu Spannungen von 100 kV werden in der Regel in Gebäuden untergebracht, während für höhere Spannungen Freiluftausführungen vorherrschen. In steigendem Maße werden jedoch bei hohen Spannungen gekapselte Schaltanlagen mit einem Gas, bspw. Schwefelhexafluorid (SF₆), als Isolationsmittel eingesetzt. Das Isolationsgas weist eine hohe dielektrische Festigkeit auf und erlaubt kompakte Ausführungen dort, wo die Luftisolation übergroße Abstände erfordern würde.

Die Schaltgeräte weisen unterschiedlich ausgebildete Schaltstrecken auf, die in Leistungsschalter, Lastschalter sowie Trenn- und Erdungsschalter eingeteilt werden.

Leistungsschalter sind in der Lage, Betriebs- und Kurzschlußströme zu schalten. Die Ausschaltleistung der Leistungsschalter muß so bemessen werden, daß Schäden an den Betriebsmitteln (Generatoren, Transformatoren, Schaltanlagen, Leitungen) durch die dynamischen und thermischen Wirkungen der Kurzschlußströme vermieden werden können. Lastschalter sind geeignet für das Ein- und Ausschalten ungestörter Schaltanlagen. Trennschalter werden annähernd stromlos geschaltet; sie stellen beim Ausschalten eine zuverlässig angezeigte Trennstrecke her. Sie dienen dem Schutz von Personen und Betriebsmitteln und werden in Hochspannungsanlagen in Reihe mit den Leistungsschaltern angeordnet. Aus dem Stand der Technik ist es nicht bekannt, mehrere Schaltstrecken zum Ein- und Ausschalten einer Schaltanlage, Leistungsschalter und/oder Lastschalter, in Reihe zueinander anzuordnen.

Bei der Unterbrechung eines Stromes zum Ein- und Ausschalten der Schaltanlage durch Öffnen oder Schließen der Schaltstrecke entstehen Lichtbögen, deren Löschung Aufgabe der Schaltstrecken ist. Nach dem Löschmittel werden luft-, öl- und druckgasisolierte Schaltstrecken unterschieden. Mit Hilfe einer Löschmittelströmung wird in der Schaltstrecke eine intensive Kühlung des Lichtbogens und dadurch ein schnelles Abschalten herbeigeführt. Eine andere Technik stellen die Vakuumschaltstrecken dar, die sich im Mittelspannungsbereich bis 52 kV eingeführt haben.

Beim Ausschaltvorgang sind Schaltgeräte gefordert, die ein hohes Betriebs- bzw. Kurzschlußstromausschaltvermögen aufweisen. Beim Einschaltvorgang sind dagegen Schaltgeräte gefordert, die ein hohes Kurzschlußstromeinschaltvermögen aufweisen. Nach dem Stand der Technik erfolgt der Einschalt- und der Ausschaltvorgang bei den bekannten Schaltgeräten mit einer einzigen Schaltstrecke. Diese sollte nach Möglichkeit sowohl ein gutes Ausschaltvermögen als auch ein gutes Einschaltvermögen aufweisen. Eine Verbesserung des Ausschaltvermögens kann jedoch zu einer Verschlechterung des Einschaltvermögens und umgekehrt eine Verbesserung des Einschaltvermögens zu einer Verschlechterung des Ausschaltvermögens führen.

Deshalb ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schaltgerät der eingangs genannten Art dahingehend auszugestalten und weiterzubilden, daß es ein besonders gutes Ausschaltvermögen und gleichzeitig ein besonders gutes Einschaltvermögen aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von dem Schaltgerät der eingangs genannten Art vor, daß das Schaltgerät eine weitere Schaltstrecke zum Ein- und/oder Ausschalten der Schaltanlage aufweist, die in Reihe zu der ersten Schaltstrecke angeordnet ist.

Durch das erfindungsgemäße Schaltgerät kann der Zielkonflikt zwischen möglichst gutem Ausschaltvermögen einerseits und möglichst gutem Einschaltvermögen andererseits auf besonders einfache Weise überbrückt werden, indem das Ein- und Ausschalten der Schaltanlage in getrennten Schaltstrecken erfolgt. Die eine der beiden Schaltstrecke ist in besonderer Weise für den Ausschaltvorgang und die andere Schaltstrecke für den Einschaltvorgang ausgelegt. Die eine Schaltstrecke ist somit allein für den Ausschaltvorgang der Schaltanlage und die andere Schaltstrecke allein für den Einschaltvorgang zuständig. Eine Ein- bzw. Ausschaltschwäche einer Schaltstrecke kann durch die andere Schaltstrecke ausgeglichen werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die eine Schaltstrecke ein hohes Betriebs- bzw. Kurzschlußstromausschaltvermögen und die andere Schaltstrecke ein hohes Kurzschlußstromeinschaltvermögen aufweist. Die eine Schaltstrecke ist also besonders gut für den Ausschaltvorgang und die andere Schaltstrecke besonders gut für den Einschaltvorgang geeignet.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die eine Schaltstrecke als ein Klappschalter ausgebildet ist, in dessen Schaltarm die andere Schaltstrecke ausgebildet ist. Die andere Schaltstrecke ist für den Ausschaltvorgang zuständig. Die als Klappschalter ausgebildete eine Schaltstrecke stellt eine Trennstrecke her und ist für den Einschaltvorgang zuständig. Darüber hinaus sind jedoch auch eine Vielzahl anderer Ausgestaltungen der beiden Schaltstrecken des erfindungsgemäßen Schaltgeräts denkbar. Unter Berücksichtigung von verschiedenen Gesichtspunkte, wie bspw. geringen Kosten, geringem Platzbedarf, hoher Zuverlässigkeit und Langlebigkeit, können aus den bekannten Ausgestaltungsmöglichkeiten von einzelnen Schaltstrecken beliebige Kombinationen für die Ausgestaltung der beiden Schaltstrecken des erfindungsgemäßen Schaltgeräts ausgewählt werden.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Schaltanlage der eingangs genannten Art dahingehend auszugestalten und weiterzubilden, daß das Schaltgerät der Schaltanlage ein besonders gutes Ausschaltvermögen und gleichzeitig ein besonders gutes Einschaltvermögen aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von der Schaltanlage der eingangs genannten Art vor, daß das Schaltgerät eine weitere Schaltstrecke zum Ein- und/oder Ausschalten der Schaltanlage aufweist, die in Reihe zu der ersten Schaltstrecke angeordnet ist.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die eine Schaltstrecke ein hohes Betriebs- bzw. Kurzschlußstromausschaltvermögen und die andere Schaltstrecke ein hohes Kurzschlußstromeinschaltvermögen auf.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die eine Schaltstrecke als ein Klappschalter ausgebildet, in dessen Schaltarm die andere Schaltstrecke ausgebildet ist.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Ausschalten einer Schaltanlage der eingangs genannten Art durch ein Schaltgerät dahingehend auszugestalten und weiterzubilden, daß das Schaltgerät ein besonders gutes Ausschaltvermögen aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von dem Verfahren zum Ausschalten einer Schaltanlage der eingangs genannten Art vor, daß die eine Schaltstrecke geöffnet wird, während eine zu der einen Schaltstrecke in Reihe geschaltete andere Schaltstrecke geschlossen bleibt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren weist das Schaltgerät also zwei zueinander in Reihe geschaltete Schaltstrecken zum Ein- und/oder Ausschalten der Schaltanlage auf. Vor Beginn des Ausschaltvorgangs befindet sich das Schaltgerät in einer eingeschalteten Stellung, d. h. beide Schaltstrecken sind geschlossen. Im Rahmen des Ausschaltvorgangs wird lediglich die eine Schaltstrecke geöffnet, die für den Ausschaltvorgang verantwortlich ist. Die andere Schaltstrecke bleibt geschlossen. Auf diese Weise wird der Ausschaltvorgang ausschließlich von der einen Schaltstrecke durchgeführt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß nach Abschluß des Ausschaltvorgangs. der einen Schaltstrecke die andere Schaltstrecke geöffnet wird und die eine Schaltstrecke nach dem Öffnen der anderen Schaltstrecke geschlossen wird. Nach Abschluß des Ausschaltvorgangs der einen Schaltstrecke, d. h. sobald der Lichtbogen an der einen Schaltstrecke erloschen ist, wird die andere Schaltstrecke geöffnet. Sobald die andere Schaltstrecke geöffnet ist, kann die eine Schaltstrecke wieder geschlossen werden. In dieser Stellung ist das Schaltgerät bereit für den Einschaltvorgang, der dann von der anderen Schaltstrecke durchgeführt wird, die für den Einschaltvorgang zuständig ist.

Schließlich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Einschalten einer Schaltanlage der eingangs genannten Art durch ein Schaltgerät dahingehend weiterzubilden und auszugestalten, daß das Schaltgerät ein besonders gutes Einschaltvermögen aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von dem Verfahren zum Einschalten einer Schaltanlage der eingangs genannten Art vor, daß die eine Schaltstrecke geschlossen wird und eine zu der einen Schaltstrecke in Reihe geschaltete andere Schaltstrecke nach dem Schließen der einen Schaltstrecke geschlossen wird.

Vor Beginn des Einschaltvorgangs befindet sich das Schaltgerät in einer ausgeschalteten Stellung, d. h. beide Schaltstrecken sind geöffnet. Im Rahmen des Einschaltvorgangs wird zunächst die eine Schaltstrecke geschlossen, die für den Ausschaltvorgang verantwortlich ist. Erst dann wird die andere Schaltstrecke geschlossen. Auf diese Weise wird der Einschaltvorgang ausschließlich von der anderen Schaltstrecke durchgeführt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Ausschalt- und/oder der Einschaltvorgang durch einen Kurvenschieber gesteuert. Dadurch kann der Ausschalt- und/oder der Einschaltvorgang auf einfache, kostengünstige und zuverlässige Weise realisiert werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Schaltgerät gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;

Fig. 2 einen Schaltverlauf der Schaltstrecken des Schaltgeräts aus Fig. 1 beim Ausschaltvorgang; und

Fig. 3 einen Schaltverlauf der Schaltstrecken des Schaltgeräts aus Fig. 1 beim Einschaltvorgang.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Schaltgerät gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnet. Das Schaltgerät 1 dient zum Ein- und/oder Ausschalten einer Schaltanlage zur Sammlung und Verteilung elektrischer Energie. Das Schaltgerät 1 weist zwei zueinander in Reihe geschaltete Schaltstrecken 2, 3 zum Ein- und/oder Ausschalten der Schaltanlage auf. Die Schaltstrecken 2, 3 dienen bspw. als Leistungsschalter oder als Lastschalter.

Die eine Schaltstrecke 2 ist als ein Klappschalter ausgebildet. Der Klappschalter weist einen an dem distalen Ende eines Isolators 6 verschwenkbar gelagerten Schaltarm 4 auf. An dem distalen Ende des Schaltarms 4 ist ein erster Schaltkontakt 7 ausgebildet, der in einer geschlossenen Stellung des Klappschalters mit einem zweiten Schaltkontakt 8, der an dem distalen Ende eines zweiten Isolators 9 ausgebildet ist, elektrisch leitend in Verbindung steht. In dem Schaltarm 4 des Klappschalters ist die andere Schaltstrecke 3 angeordnet. Die andere Schaltstrecke 3 weist zwei entlang der Längsachse des Schaltarms 4 verschiebbare Schaltkontakte 5, 10 auf. Durch Verschieben der Schaltkontakte 5, 10 aufeinander zu kann die andere Schaltstrecke 3 geschlossen werden. In Fig. 1 ist sowohl die eine Schaltstrecke 2 als auch die andere Schaltstrecke 3 in einer offenen Stellung dargestellt.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Schaltgeräts 1 mit zwei in Reihe geschalteten Schaltstrecken 2, 3 besteht darin, daß der Ein- und der Ausschaltvorgang des Schaltgeräts 1 in getrennten Schaltstrecken 2, 3 erfolgen kann. Dadurch kann die eine Schaltstrecke 2 für den Ausschaltvorgang und die andere Schaltstrecke 3 für den Einschaltvorgang vorgesehen werden. Die eine Schaltstrecke 2 weist ein hohes Betriebs- bzw. Kurzschlußstromausschaltvermögen, und die andere Schaltstrecke 3 weist ein hohes Kurzschlußstromeinschaltvermögen auf.

Der Schaltverlauf der Schaltstrecken 2, 3 des Schaltgeräts 1 beim Ausschaltvorgang ist in Fig. 2 dargestellt. Der Schaltverlauf der einen Schaltstrecke 3 ist durchgehend eingezeichnet, der Schaltverlauf der anderen Schaltstrecke 2 ist gestrichelt dargestellt. Vor Beginn des Ausschaltvorgangs befindet sich das Schaltgerät 1 in einer eingeschalteten Stellung, d. h. beide Schaltstrecken 2, 3 sind geschlossen (Stellung "1"). Im Rahmen des Ausschaltvorgangs wird lediglich die eine Schaltstrecke 3 geöffnet (Stellung "0"), die für den Ausschaltvorgang verantwortlich ist. Die andere Schaltstrecke 2 bleibt geschlossen. Auf diese Weise wird der Ausschaltvorgang ausschließlich von der einen Schaltstrecke 3 durchgeführt.

Nach Abschluß des Ausschaltvorgangs der einen Schaltstrecke 3 wird die andere Schaltstrecke 2 geöffnet. Die Lichtbogenzeit bei dem Schaltgerät 1 ist die Zeit zwischen dem Zeitpunkt, an dem die eine Schaltstrecke 3 öffnet, und dem Zeitpunkt an dem die andere Schaltstrecke 2 öffnet. Bei dem erfindungsgemäßen Schaltgerät 1 ist die maximale Lichtbogenzeit besonders kurz. Sobald die andere Schaltstrecke 2 geöffnet ist, kann die eine Schaltstrecke 3 wieder geschlossen werden. In dieser Stellung ist das Schaltgerät 1 bereit für den Einschaltvorgang, der dann von der anderen Schaltstrecke 2 durchgeführt wird, die für den Einschaltvorgang zuständig ist.

Zu Beginn des Einschaltvorgangs befindet sich das Schaltgerät 1 in einer ausgeschalteten Stellung, die eine Schaltstrecke 3 ist bereits geschlossen (Stellung "1"), die andere Schaltstrecke 2 ist noch geöffnet (Stellung "0"). Zum Einschalten des Schaltgeräts 1 wird dann auch die andere Schaltstrecke 2 geschlossen. Auf diese Weise wird der Einschaltvorgang ausschließlich von der anderen Schaltstrecke 2 durchgeführt.

Claims

1. Schaltgerät (1) einer Schaltanlage zur Sammlung und Verteilung elektrischer Energie, mit einer Schaltstrecke (2) zum Ein- und/oder Ausschalten der Schaltanlage, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltgerät (1) eine weitere Schaltstrecke (3) zum Ein- und/oder Ausschalten der Schaltanlage aufweist, die in Reihe zu der ersten Schaltstrecke (2) angeordnet ist.

2. Schaltgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Schaltstrecke (2) ein hohes Betriebs- bzw. Kurzschlußstromausschaltvermögen und die andere Schaltstrecke (3) ein hohes Kurzschlußstromeinschaltver mögen aufweist.

3. Schaltgerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Schaltstrecke (2) als ein Klappschalter ausgebildet ist, in dessen Schaltarm (4) die andere Schaltstrecke (3) ausgebildet ist.

4. Schaltanlage zur Sammlung und Verteilung elektrischer Energie mit einem Schaltgerät (1), das eine Schaltstrecke (2) zum Ein- und/oder Ausschalten der Schaltanlage aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltgerät (1) eine weitere Schaltstrecke (3) zum Ein- und/oder Ausschalten der Schaltanlage aufweist, die in Reihe zu der ersten Schaltstrecke (2) angeordnet ist.

5. Schaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Schaltstrecke (2) ein hohes Betriebs- bzw. Kurzschlußstromausschaltvermögen und die andere Schaltstrecke (3) ein hohes Kurzschlußstromeinschaltver mögen aufweist.

6. Schaltanlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Schaltstrecke (2) als ein Klappschalter ausgebildet ist, in dessen Schaltarm (4) die andere Schaltstrecke (3) ausgebildet ist.

7. Verfahren zum Ausschalten einer Schaltanlage zur Sammlung und Verteilung elektrischer Energie, durch ein Schaltgerät (1) mit einer Schaltstrecke (2) zum Ein- und/oder Ausschalten der Schaltanlage, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Schaltstrecke (2) geöffnet wird, während eine zu der einen Schaltstrecke (2) in Reihe geschaltete andere Schaltstrecke (3) geschlossen bleibt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach Abschluß des Ausschaltvorgangs der einen Schaltstrecke (2) die andere Schaltstrecke (3) geöffnet wird und die eine Schaltstrecke (2) nach dem Öffnen der anderen Schaltstrecke (3) geschlossen wird.

9. Verfahren zum Einschalten einer Schaltanlage zur Sammlung und Verteilung elektrischer Energie, durch ein Schaltgerät (1) mit einer Schaltstrecke (2) zum Ein- und/oder Ausschalten der Schaltanlage, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Schaltstrecke (2) geschlossen wird und eine zu der einen Schaltstrecke (2) in Reihe geschaltete andere Schaltstrecke (3) nach dem Schließen der einen Schaltstrecke (2) geschlossen wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausschalt- und/oder der Einschaltvorgang durch einen Kurvenschieber gesteuert wird.