DE4111586C2 - Elektrische Schaltanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrräumig gekapselte elek­ trische Schaltanlage mit Störlichtbogenbegrenzer.

Es sind Schaltgerätekombinationen zur Speisung von mit Hochspannung arbeitenden Betriebsmitteln mit druckfesten Gehäusen und darin angeordneten Trennschaltern bekannt, deren Aufgabe es ist, die Speiseleitungen von Verbrau­ chern unmittelbar anschließend an das Spannungsfreimachen gefahrlos kurzzuschließen und zu erden, ohne daß es zu­ sätzlicher Überwachungsmaßnahmen bedarf. Dazu werden in­ nerhalb des druckfesten Gehäuses angeordnete, zu betäti­ gende Schalteinrichtungen zum Schließen des Entladestrom­ kreises vorgeschlagen. Diesen Vorrichtungen haftet der Nachteil an, daß die gefährliche Ladung durch eine von außen vorzunehmende Schalthandlung beseitigt werden muß.

Des weiteren sind Schaltanlagen bekannt, in denen eine direkte mechanische Übertragung der Druckauswirkung einer Schaltzellenkapselung auf ein Auslöseelement eines Schaltkraftspeichers vorgesehen ist, wodurch eine sofor­ tige Unterbrechung der Lichtbogenenergiezufuhr herbeige­ führt wird. Jedoch betreffen diese Vorrichtungen ledig­ lich aus einem Raum bestehende Schaltanlagen.

Aufgrund des im Falle innerer Lichtbogenfehler auftreten­ den Überdrucks durch thermische Wirkung und der damit einhergehenden Gefahr des Austretens von Gasen aus Türen, Sichtfenstern usw. werden bei bekannten Leistungsschal­ ter-Anlagen die einzelnen Schaltanlagenabschnitte voll­ kommen gegeneinander abgeschottet und mit Druckentla­ stungsvorrichtungen versehen. Dies führt zu einem erheb­ lichen konstruktiven Aufwand sowohl für die Schaltanlage selbst als auch für das Schaltanlagengebäude, um äußere Auswirkungen eines Störlichtbogens zu begrenzen.

In "elektrotechnik" Heft 7, April 1978, wird im Aufsatz "Störlichtbögen im Griff" ausführlich beschrieben, welche Maßnahmen im Zusammenhang mit dem erforderlichen Perso­ nenschutz, der Betriebssicherheit und der Festigkeit der Schaltanlagengebäude zu ergreifen sind. Insbesondere wer­ den in diesem Aufsatz umfassende Angaben zur konstrukti­ ven Ausführung lichtbogenfester Schaltanlagen in Wort und Bild gemacht (vgl. dort Seiten 16 ff.). Dabei sind auch, wie dort auf Seite 20 angegeben wird, VDE-Vorschriften für die Kapselung zu beachten.

Mit all diesen sehr aufwendigen Maßnahmen, die zwar einen selektiven Schutz aller Anlagenabschnitte bei Störlicht­ bogenfehlern bieten, kann in der Regel ein Störlichtbogen im einspeisenden Bereich vom eigenen Leistungsschalter jedoch nicht begrenzt werden. Es ist daher schon vorge­ schlagen worden, diese Fehler über komplizierte Meßwerterfassungs-, Übertragungs- und Auswerteeinrichtungen auf den einspeisenden bzw. übergeordneten Leistungsschalter weiterzugeben. Bei den Meßwerterfassungs- und Übertragungseinrichtungen handelt es sich um Komponenten, die von außen zwar leicht zu beeinflussen sind, wie zum Beispiel Lichtbogenwächter mit faseroptischer Signalübertragung, jedoch ergibt sich dadurch ebenfalls ein erheblicher, konstruktiver Aufwand, der zur Gewährleistung eines sicheren Ansprechens betrieben werden muß, nicht nur weil ein mit faseroptischer Signalübertragung arbeitender Lichtbogenwächter beispielsweise wegen seiner Lichtempfindlichkeit auch auf anderes starkes Licht anspricht, etwa auf Blitz-, Sonnen- und Lampenlicht oder die Schaltlichtbögen anderer Schalter. Es sind daher in der Regel zusätzliche Stromwächter erforderlich, deren Meldeschwelle mäßigerweise auf einen Wert etwas oberhalb des auftretenden Betriebsstromes eingestellt wird, sowie aufwendige Relaiskombinationen usw.

Im Zusammenhang mit dieser Problematik gibt es noch zahlreiche andere Vorschläge zur Gewährleistung der erforderlichen Sicherheit, die sämtlich einen hohen baulichen und technischen Aufwand erfordern, ohne daß die jahrelangen Bemühungen zu einer wirklichen Sicherheits-Kosten-Optimierung führen konnten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Anlage der eingangs genannten Art eine Einrichtung zur sicheren Beseitigung von Störlichtbögen in jedem Anlagenabschnitt zu schaffen, die die Nachteile bekannter Einrichtungen nicht besitzt, vielmehr insbesondere bei höchster Sicherheit mit minimalem Aufwand sowohl in baulicher als auch in Schaltungs-- und Komponenten-Hinsicht auskommt.

Die Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Lösung bietet insbesondere für hin­ sichtlich ihrer Räume geschottete, metallgekapselte und gasisolierte Leistungsschalter-Anlagen den erheblichen Vorteil, daß ohne aufwendige Zusatzaggregate der Lei­ stungsschalter selbst geschützt werden kann, und zwar durch Begrenzungen von Störungen im Leistungsschalter­ raum, während der Leistungsschalter beim Stand der Tech­ nik im Falle einer Störung im Leistungsschalterraum selbst nicht wirksam werden kann, um die Nachfolgeanlagen vor Kurzschlüssen zu schützen.

Mit der Erfindung wird trotz des Problems, daß jede Zelle der Anlage aus mindestens drei separaten, gegeneinander abgeschotteten Teilabschnitten besteht, jeder Bereich vor den Auswirkungen eines Störlichtbogens geschützt. Bei einer Leistungsschalter-Anlage weist jede Zelle minde­ stens einen Sammelschienenraum, mindestens einen Lei­ stungsschalterraum und mindestens einen Kabelanschlußraum auf, für welchen Aufbau die Erfindung eine Ausbildung der Leistungsschalter-Anlage bietet, mit der im Störlichtbo­ genfall der Sammelschienenraum und Kabelanschlußraum se­ lektiv durch Zuschalten von Kurzschließern geschützt sind und bei einem Lichtbogenfehler im Leistungsschalterraum dieser durch Kurzschließen des Kurzschließers sowohl hin­ ter dem gestörten Bereich - also im Kabelabgang - als auch vor dem gestörten Bereich - also in der Einspei­ sung - geschützt ist.

In bevorzugter, praktischer Ausbildung weist jeder der genannten Räume mindestens einen nachgiebigen Abschnitt in seiner Kapselung auf, die - beispielsweise als Druckentlastungsklappe - im Falle einer Lichtbogenstörung eine nach außen gerichtete, druckentlastende Bewegung ausführt. Die vorgesehenen Kurzschließer können in einfacher und wirkungsvoller Weise jeweils mit dem nachgiebigen Abschnitt des jeweils zugeordneten Raums verbunden sein, so daß eine Bewegung jedes nachgiebigen Abschnitts mindestens einen Kurzschließer auslöst.

Eine weitere Vereinfachung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Anlage ergibt sich nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch, daß in ausgestalteter Ausführung einer der Kurzschließer der für Leistungsschalter-Anlagen ohnehin vorhandene Erder ist, der vorzugsweise im Kabelanschlußraum untergebracht ist. Bei dieser Vorzugsausführung werden in weiterer Ausgestaltung zwei Kurzschließer vorgesehen, von denen der eine als Erder im Kabelanschlußraum und der andere Kurzschließer im Sammelschienenraum untergebracht ist.

Die Kopplung der Kurzschließer, die vorzugsweise mechanisch, insbesondere durch Gestänge und/oder Seilzug realisiert werden kann, ist für die erfindungsgemäß optimierte Anlage derart getroffen, daß der Kurzschließer (Erder) des Kabelanschlußraums sowohl mit dem nachgiebigen Abschnitt des Kabelanschlußraums als auch mit dem nachgiebigen Abschnitt des Leistungsschalterraums und der Kurzschließer des Sammelschienenraums sowohl mit dem nachgiebigen Abschnitt des Sammelschienenraums als auch mit dem des Leistungsschalterraums verbunden ist. Damit wird in einfacher und zuverlässiger Weise erreicht, daß bei einem Störfall im Leistungsschalterraum sowohl der Kurzschließer des Sammelschienenraums als auch gleichzeitig der Erder (dann als Kurzschließer) des Kabelanschlußraums zugeschaltet wird, während bei einem Störfall im Sammelschienenraum bzw. im Kabelanschlußraum jeweils nur der Kurzschließer des Sammelschienenraums bzw. der Erder (Kurzschließer) des Kabelanschlußraums zugeschaltet wird und die beiden Anlagenbereiche somit selektiv geschützt sind.

Nachfolgend wird die Erfindung am Beispiel eines in der Zeichnung dargestellten Teils (Zelle) einer Leistungsschal­ ter-Anlage erläutert.

Die insgesamt mit 1 bezeichnete Zelle besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus drei gegeneinander abgeschotteten, metallgekapselten, gasisolierten Räumen, nämlich dem Sammelschienenraum 2, dem Leistungsschalterraum 3 und dem Kabelanschlußraum 4, sowie dem Steuerkasten 5, die mit ihrer Kapselung 6 derart an- bzw. ineinandergefügt sind, daß die Zelle insgesamt räumlich optimal ausgebildet ist.

In der Seitenwand der Kapselung 6 ist sowohl für den Sammelschienenraum 2 als auch für den Kabelanschlußraum 4 je ein nachgiebiger Abschnitt 7 bzw. 8 in Form einer beweglichen Druckentlastungsklappe vorgesehen, während der Leistungsschalterraum 3 in seiner oberen Kapselungswand einen entsprechenden beweglichen Abschnitt 9 ebenfalls in Form einer Druckentlastungsklappe aufweist. Im Sammelschienenraum befindet sich nahe dessen beweglichem Abschnitt 7 an der Innenseite der Kapselungswand 6 ein Kurzschließer (Kurzschlußschalter) 11 mit einem vorgespannten Kraftspeicherantrieb. Ein zweiter Kurzschließer 12 - ebenfalls mit einem Kraftspeicherantrieb - der Zelle 1 befindet sich im Kabelanschlußraum 4, wobei in diesem Fall der ohnehin dort vorgesehene Erder (Erdungsschalter) als Kurzschließer 12 vorgesehen ist. Beide Kurzschließer 11 und 12 sind in ausgeschalteter, d. h. nicht eingelegter Position dargestellt und fallen im entsprechenden Störfall in jeweils eine Kurzschlußposition, die sich am anderen Ende der durch den gestrichelt gezeigten Bogen angedeuteten Bewegungsbahn des beweglichen Endes des Schaltmessers befindet.

Zwischen dem Kurzschließer 11 und der Klappe 7 besteht eine mechanische Verbindung, beispielsweise in Form eines Gestänges oder eines Seilzugs 13, während ein entsprechendes Gestänge bzw. ein entsprechender Seilzug 14 den Kurzschließer (Erder) 12 mit der Klappe 8 des Kabelanschlußraums 4 verbindet. Weiterhin ist sowohl der Kurzschließer 11 des Sammelschienenraums 2 als auch der Kurzschließer 12 des Kabelanschlußraums 4 jeweils mechanisch mit der Klappe 9 des Leistungschalterraums 3 verbunden, und zwar wiederum über ein geeignetes Gestänge bzw. einen geeigneten Seilzug 15 vom Kurzschließer 11 zur Klappe 9 bzw. ein Gestänge oder einen Seilzug 16 vom Kurzschließer 12 zur Klappe 9. Wenn, wie im vorliegenden Fall, der Kurzschließer 12 des Kabelanschlußraums als Erder ausgebildet ist bzw. der dort ohnehin vorhandene Erder als Kurzschließer eingesetzt wird, besitzt dieser außerdem eine nicht dargestellte, manuelle Betätigungsmöglichkeit von außen über einen Sprungantrieb für die Erderfunktion, so daß der Kurzschließer 12 des Kabelanschlußraums 4 sowohl willkürlich manuell über den Sprungantrieb als auch automatisch im Störlichtbogenfall über das Gestänge bzw. den Seilzug 14 ausgelöst werden kann bzw. wird.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Anordnung ermöglicht somit eine selektive Betätigung der Kurzschließer im Fall eines Störlichtbogens entweder im Sammelschienenraum 2 oder im Kabelanschlußraum 4 aufgrund von Bewegungen entweder der Klappe 7 oder der Klappe 8 und darüber hinaus eine gleichzeitige Betätigung beider Kurzschließer 11 und 12 im Falle eines Störlichtbogens im Leistungsschalterraum aufgrund einer druckentlastenden Bewegung der Klappe 9, da in diesem Fall der Fehler im Zu- und/oder Abgang liegen kann. Der Kurzschließer 11 ist sowohl im Falle eines Fehlers in der Zuleitung über den nachgiebigen Abschnitt bzw. die Platte 7 des Sammelschienenraums 2 als auch durch eine Bewegung der Klappe 9 des Leistungsschalterraums 3 zu betätigen, die in diesem Fall dann gleichzeitig auch den Kurzschließer 12 des Kabelanschlußraums 4 betätigt, der unabhängig davon im Falle eines Fehlers im Kabelanschlußraum 4 von der Platte 8 betätigt wird.

Claims (11)

1. Mehrräumig gekapselte, elektrische Schaltanlage mit Störlichtbogenbegrenzer, gekennzeichnet durch min­ destens einen nachgiebigen Abschnitt (7, 8, 9) in der Kapselung jedes Raums (2, 3, 4) und durch mindestens zwei Kurzschließer (11, 12), die zumindest indirekt miteinander und jeweils mit dem nachgiebigen Ab­ schnitt (7 bzw. 8) des jeweils zugeordneten Raums (2 bzw. 4) gekoppelt sind.

2. Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mechanische Kopplung.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch separate (Metall-)Kapselung und (Gas-)Isolierung.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie als Leistungsschalter-Anlage ausgebildet ist.

5. Anlage nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch minde­ stens einen Sammelschienenraum (2), mindestens einen Leistungsschalterraum (3) und mindestens einen Kabelanschlußraum (4) jeder Zelle (1), wobei sämt­ liche Räume voneinander geschottet sind.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mindestens einer der Kurzschließer (12) ein Erder ist.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der als Kurzschließer vorgesehene Erder (12) im Ka­ belanschlußraum (4) untergebracht ist.

8. Anlage nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch zwei Kurzschließer (11, 12), von denen der eine (12) als Erder im Kabelanschlußraum (4) und der andere (11) im Sammelschienenraum (2) untergebracht ist.

9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jeder Kurzschließer (11, 12) einen vorgespannten Kraftspeicherantrieb besitzt.

10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der als Erder ausgeführte Kurz­ schließer (12) des Kabelanschlußraums (4) sowohl mit dem nachgiebigen Abschnitt (8) des Kabelanschluß­ raums (4) als auch mit dem nachgiebigen Abschnitt (9) des Leistungsschalterraums (3) und der Kurz­ schließer (11) des Sammelschienenraums (2) sowohl mit dem nachgiebigen Abschnitt (7) des Sammelschie­ nenraums (2) als auch mit dem (9) des Leistungs­ schalterraums (3) verbunden ist.

11. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekenn­ zeichnet durch mechanische Verbindungen, vorzugsweise Gestänge und/oder Seilverbindungen (13, 14, 15).