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WO2013124034A1 - Schaltanordnung in gasisolierten oder vakuumisolierten schaltanlagen - Google Patents

Schaltanordnung in gasisolierten oder vakuumisolierten schaltanlagen Download PDF

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Publication number
WO2013124034A1
WO2013124034A1 PCT/EP2013/000303 EP2013000303W WO2013124034A1 WO 2013124034 A1 WO2013124034 A1 WO 2013124034A1 EP 2013000303 W EP2013000303 W EP 2013000303W WO 2013124034 A1 WO2013124034 A1 WO 2013124034A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
module
switching arrangement
individual contact
contact modules
modules
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2013/000303
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Franz-Josef Körber
Gregor Stengel
Lothar Heinemann
Sebastian Breisch
Sven Soetebier
Thomas Braun
Thomas Stahl
Timothy Vittor
Tobias SCHÖNBERG
Wolfgang Waldi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Technology AG
Original Assignee
ABB Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Technology AG filed Critical ABB Technology AG
Priority to EP13702747.0A priority Critical patent/EP2817814B1/de
Publication of WO2013124034A1 publication Critical patent/WO2013124034A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/42—Driving mechanisms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/666—Operating arrangements
    • H01H33/6662—Operating arrangements using bistable electromagnetic actuators, e.g. linear polarised electromagnetic actuators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/022—Details particular to three-phase circuit breakers
    • H01H2033/024—Details particular to three-phase circuit breakers with a triangular setup of circuit breakers

Definitions

  • the invention relates to a switching arrangement in gas-insulated or vacuum-insulated switchgear according to the preamble of patent claim 1.
  • Typical electromechanical switching assemblies operate contact systems of electrical circuit breakers, circuit breakers, earthing switches, or combined disconnect and earthing switches in switchgear switchgear. These are used in particular in the medium voltage range and in the high voltage range.
  • these requirements and operating conditions imply a complex set-up and high quality standard, which is associated with relatively high costs.
  • the complex structure is based on electromechanical subsystems. Once these subsystems are manufactured with cost minimization, compromises in quality and / or safety must be made.
  • each gas-insulated switchgear must be adapted to different electrical contacts and safety specifications in order to ensure a safe grounding functionality.
  • Electrical contacts can move and respond at different speeds, which means that individual contact dynamics can occur in different applications.
  • different contact systems may include different materials and contact designs.
  • each actuation mechanism currently has to be optimized individually with regard to the respective application.
  • specific housings and constructions as well as specific system topologies and arrangements result in a large number of variants and different components of the supply chain of a switching device.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a compact electromechanical switching arrangement, which is easily scalable and configurable by as few different components as possible, so that it is suitable for a large number of applications in gas-insulated or vacuum-insulated switchgear.
  • the above object is achieved by a switching arrangement with the features of claim 1.
  • the aforementioned switching arrangement is characterized in that the individual contact modules are identical and are arranged on a common base carrier module.
  • a switching arrangement can be adapted to the specific structure of circuit breakers, circuit breakers, earthing switches or combined disconnecting and grounding switches by means of already known modules.
  • high security requirements can be met using standard components.
  • This is realized according to the invention by a scalable design of a switching arrangement which replaces a usually specifically prefabricated.
  • the use of fewer components, and in particular of standard components, leads to a scalable structure that can be adapted individually to specific specifications.
  • the switching arrangement according to the invention shows a particularly good power-to-cost ratio.
  • the individual contact modules are arranged such that they can be actuated by a single drive module.
  • a significant design and labor costs and thus costs can be saved.
  • the drive module is designed as a bistable electromechanical drive module.
  • a bistable electromechanical drive module may be used to place a mechanical system, particularly a connector and connector mechanism, in a defined state or mode of operation.
  • a mechanical system may be a single contact module, which is switchable between two predefined operating states or positions.
  • Such a drive module has an electromechanical actuation and conversion unit which stores or releases energy depending on the position.
  • a mechanical device can be reliably brought into two defined states or positions.
  • a bistable mechanism is advantageously used. It is characteristic of this mechanism that a force is gradually reduced in two or three steps, but at least in two steps.
  • energy storage capability is used to safely realize a circuit through a relatively small actuator or even manually.
  • the described mechanism makes use of a set of reduction steps with a minimum of components. Therefore, a very compact drive module can be realized, which shows defined dynamic switching properties due to a low mechanical inertia.
  • the energy for the main actuation conversion of the electromechanical actuation and conversion unit can be provided in two ways.
  • An electromagnetic or hydraulic rotary motor advantageously drives a spindle device.
  • the other way advantageously provides a hand crank, with which a manual rotation can be performed.
  • Both ways of energy input can be advantageously interrupted so that only the other one can be put into effect.
  • the hand crank can be decoupled by suitable interfaces temporarily from the spindle device or coupled to this. Remote installation of the drive module is also possible in a central control room.
  • a lock between a motorized and manual mode of operation is advantageously carried out by an electromechanical locking device, which is connected to a central control device.
  • the central control device serves the status information and / or the remote control of a drive unit or of the drive module.
  • the drive module advantageously has a spring for energy storage.
  • a spring has a long life and can be easily maintained and replaced if necessary.
  • a spring and its associated spindle device can be installed separately and easily replaced.
  • a common drive module is used for a variety of applications, which unfolds in these the required working speeds, working distances and forces.
  • the design and performance of the drive module are adapted to the highest levels of safety in terms of travel distances and working speeds.
  • a common drive module is used for a variety of applications, however, the dynamics of the working speeds, working distances, torques and forces is adapted to the respective applications.
  • the same components are used for the contact system, however, the contact material may be customized and safety specific.
  • connection components are connected via connection components with the individual contact modules, wherein the connection components can be used interchangeably in several of the individual contact modules.
  • connection components can be used interchangeably in several of the individual contact modules.
  • the drive module is directly connected by a aktuatorische connection component with a single contact module, wherein the aktuatorische connection component is interchangeable used in several of the individual contact modules.
  • the actuator connection component allows the direct actuation of a single contact module by the drive module, wherein the other individual contact modules are actuated indirectly by further connection components.
  • the drive module is directly connected by a rod-like connection component with a plurality of individual contact modules, wherein the rod-like connection component is interchangeable in a plurality of the individual contact modules.
  • the rod-like connection component can pass through a plurality of individual contact modules.
  • connection components can take place via the connection components.
  • shafts with low inertia windshield shafts
  • operation with push-pull input and single-ended output are preferred.
  • the type and size of the connection components can be selected according to the respective application.
  • an integrated, central damping device is provided for the entire switching arrangement.
  • This can replace decentralized damping modules and internal damping devices of contact modules, which are arranged within an insulating gas area, with lower requirements on the dynamic movement behavior.
  • This leads to better and more stable dielectric properties. A typical source of contamination by damper abrasion can thus be countered.
  • the central damping device can support decentralized damping modules by reducing their individual stresses.
  • a single contact module has a housing open on both sides, which accommodates a movement contact carrier, wherein the housing and the movement contact carrier of the individual contact modules used are identical in construction.
  • different connection components can pass through the housing from two sides.
  • a kind of blind flange or a type of rotary feedthrough can be arranged on an opening of a housing.
  • the same components are used for the contact system.
  • the identical housing and moving contact carrier lead to the same work paths and working speeds, however, the contact material can be customized topologie- and security specification specific.
  • a single contact module advantageously consists of a housing, a moving contact carrier and a moving contact.
  • a single contact module advantageously comprises an interface of a motion converter.
  • the housing is cast advantageous.
  • the housing advantageously comprises special devices for integrating a motion converter, which converts an input movement into a movement for producing a contact connection or contact separation of the switching device.
  • the devices advantageously comprise in particular support and bearing elements for producing a low friction.
  • the movement contact carrier advantageously has an integrated damping module which carries the movable part of a contact pair, in particular a contact tulip or a connecting pin.
  • the movement contact carrier advantageously has an interface to the motion converter.
  • the motion converter advantageously has an integrated damping device.
  • the movement contact advantageously comprises a contact pair, which can be joined together.
  • the contact pair includes a contact tulip and a pin. Contacts are carried by the moving contact carrier.
  • the interface to the motion converter advantageously comprises a mechanism or a connection which controls the dynamics of an input motion on the Dynamics of a translational motion for making a contact connection or contact separation tunes.
  • the input movement of a rotary nature is an efficient gas seal possible.
  • the required movement for producing a contact connection or contact separation is advantageous translational nature.
  • the tuning of a single contact module to the respective contact tulip is possible independently of the other contacts. As a result, an improved tuning is possible with a reduction of the friction.
  • an additional linear guide for each contact is integrated into the single contact module.
  • an angular deflection or a side deflection of the contacts, whereby an increased friction, during operation are avoided.
  • a fixed mating contact module advantageously has a topology which corresponds to the individual contact module.
  • the mating contact module is connected to a base carrier module via an insulating support block. Further advantageously, the mating contact module is connected to the grounded main housing of a switchgear over at least one insulating part.
  • a mechanical geometric overlap is provided for the movement contact of the individual contact module.
  • an electrical or mechanical connection is formed between the mating contact module and the movement contact of the individual contact module.
  • the individual contact modules are arranged on a base support module with circular recesses.
  • the circular recesses form mechanical interfaces for the arrangement of the individual contact modules.
  • the pattern and size of these interfaces can be chosen according to the application.
  • the base support module has a support body. This advantageously comprises mechanical interfaces to individual contact modules and a main unit, for example to the main housing of a switchgear.
  • the base support module is designed gas-tight relative to the main housing and relative to the single contact module.
  • the mechanical interfaces correspond to triangular or linear arrangements.
  • the distance between individual interfaces for individual contact modules corresponds to specifications resulting from the electrical requirements.
  • a dynamic sealing module which has a rotary seal.
  • a dynamic sealing module can be inserted into an opening of a housing of a single contact module and thereby penetrated by a connection component.
  • the rotary seal causes a gas-tight closure of the opening of the housing.
  • a static sealing module which has a closure cap.
  • a static sealing module can be inserted into an opening of a housing of a single contact module and close this as a kind blind flange.
  • static sealing modules include gas tight covers with seals to housings of single contact modules.
  • Sealing surfaces and mechanical interfaces are advantageously provided for connection sleeves between two individual contact modules.
  • Dynamic seal modules advantageously include gas-tight covers with seals to housings of single contact modules. Further advantageous gas-tight rotary joints between an interface of a motion converter of a single contact module and connection components are provided.
  • Connection components advantageously connect individual contact modules and bistable electromechanical drive modules with each other.
  • a transfer of forces and / or torques takes place with a defined translational play or a rotation game.
  • a simple shaft-lever-Gabelgelenk- connection is provided.
  • the levers are positively, positively or materially connected to a shaft of the interface of the motion converter of the single contact module.
  • Self-tuning ball joint connections are advantageously provided. Further advantageous train-train double lever connections are provided with a compact design. By robust sliding bearings, such as sockets, a maintenance freedom is achieved advantageously.
  • lightweight compounds made of composite materials are used as levers and connections.
  • Fig. 2 is an exploded view of a first switching arrangement, wherein a
  • Base carrier module is used, which allows a triangular arrangement of single contact modules,
  • Fig. 3 is an exploded view of a second switching arrangement, wherein a
  • Base carrier module is used, which allows a linear arrangement of single contact modules
  • Fig. 4 is an exploded view of another switching arrangement, wherein a
  • Base carrier module is used, which allows a linear arrangement of single contact modules, and
  • Fig. 5 is an exploded view of another switching arrangement, wherein a
  • Base carrier module is used, which allows a linear arrangement of single contact modules
  • Fig. 1 shows constructed from the standard modules switching arrangements that meet different requirements. Three such switching arrangements are in Fig. 1 shown. From standard modules constructed switching arrangements are shown in detail in Figs. 2 to 5.
  • a base carrier module 1 for receiving individual contact modules 2.
  • a single contact module 2 consists of a housing 3 and a movement contact carrier 4.
  • the base carrier module 1 has circular recesses 5 whose centers form an equilateral triangle.
  • FIG. 2 furthermore shows a bistable electromechanical drive module 6, which can be connected to the individual contact modules 2 via an actuator connection component 7 'and two further connection components 7. Furthermore, dynamic sealing modules 8 and static sealing modules 9 are arranged on the connection components 7, 7 '.
  • FIG. 2 shows a switching arrangement which comprises a drive module 6 which closes or opens electrical contacts, and a base carrier module 1 on which individual contact modules 2 are arranged.
  • the individual contact modules 2 are identical.
  • the individual contact modules 2 are arranged such that they can be actuated by a single drive module 6.
  • the drive module 6 is designed as a bistable electromechanical drive module.
  • the drive module 6 is connected via connection components 7 with the individual contact modules 2, wherein the connection components 7 are used interchangeably in a plurality of the individual contact modules 2.
  • the drive module 6 is connected directly to an individual contact module 2 by an actuator connection component 7 ', wherein the actuator connection component 7' can be used interchangeably in a plurality of the individual contact modules 2.
  • FIG. 3 shows a base carrier module V for accommodating individual contact modules 2.
  • a single contact module 2 consists of a housing 3 and a moving contact carrier 4.
  • the base carrier module 1 has circular recesses 5' whose centers lie on a straight line.
  • FIG. 3 furthermore shows a bistable electromechanical drive module 6, which can be connected to the individual contact modules 2 via a rod-like connection component 10.
  • the drive module 6 is directly connected by a rod-like connection component 10 with a plurality of individual contact modules 2, wherein the rod-like connection component 10 can be used interchangeably in a plurality of the individual contact modules 2.
  • a base carrier module 1 for receiving individual contact modules 2.
  • a single contact module 2 consists of a housing 3 and a movement contact carrier 4.
  • the base carrier module V has circular recesses 5' whose centers lie on a straight line.
  • FIG. 4 furthermore shows a bistable electromechanical drive module 6, which can be connected to the individual contact modules 2 via a rod-like connection component 10. There are two bearing elements or connecting pieces 11 are provided, which passes through the rod-like connection component 10.
  • the bearing elements 1 1 consist of two static sealing modules 8 and connect two individual contact modules gas-tight.
  • connection components 7 are used as adjusting rods or push-pull converters.
  • the longitudinal axes of the connection components 7 are arranged parallel to one another and next to one another.
  • a single contact module 2 has a housing 3 which is open on both sides and which accommodates a movement contact carrier 4, wherein the housing 3 and the movement contact carriers 4 of the individual contact modules 2 used are identical in construction.
  • the individual contact modules 2 are arranged on a base carrier module 1 or 1 'with circular recesses 5 and 5'.
  • bistable electromechanical drive module 6 the two types of base support modules 1, 1 'and the type of single contact module 2 can be used in all currently known switching arrangements. There are various structural structures with the same components possible. Assembly and maintenance are simplified.

Landscapes

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  • Electromagnetism (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)

Description

Schaltanordnung in gasisolierten oder vakuumisolierten Schaltanlagen
Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung in gasisolierten oder vakuumisolierten Schaltanlagen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Typische elektromechanische Schaltanordnungen betätigen Kontaktsysteme von elektrischen Leistungsschaltern, Trennschaltern, Erdungsschaltern oder kombinierten Trenn- und Erdungsschaltern in Schaltgeräten von Schaltanlagen. Diese werden insbesondere im Mittelspannungsbereich und im Hochspannungsbereich eingesetzt.
An solche Schaltanordnungen werden insbesondere in den zuvor genannten Bereichen hohe Anforderungen gestellt. Sie müssen äußerst zuverlässig sein und eine Stabilität gegen Erschütterungen und Überlastungen zeigen.
Sie müssen über einen weiten Temperaturbereich betriebsstabil sein und einen sicheren automatischen und manuellen Betrieb gewährleisten. Der Betriebsmodus bzw. Schaltzustand muss zuverlässig angezeigt werden, und es müssen sowohl bei mechanischem als auch bei elektrischem Betrieb kurze Reaktions- oder Ansprechzeiten gegeben sein.
Üblicherweise implizieren diese Anforderungen und Betriebsbedingungen einen komplexen Aufbau und einen hohen Qualitätsstandard, der mit relativ hohen Kosten einhergeht. Insbesondere basiert der komplexe Aufbau auf elektromechanischen Subsystemen. Sobald diese Subsysteme unter Kostenminimierung gefertigt werden, müssen Kompromisse bei der Qualität und/ oder der Sicherheit gemacht werden.
Im Wesentlichen weltweit geltende Normen erfordern aber eine sichere Erdungsfunktionalität eines gasisolierten Schaltgeräts.
Derzeit muss jedes gasisolierte Schaltgerät anwendungsspezifisch an unterschiedliche elektrische Kontakte und Sicherheitsvorgaben angepasst werden, um eine sichere Erdungsfunktionalität zu gewährleisten.
Elektrische Kontakte können sich unterschiedlich schnell bewegen und ansprechen, wodurch bei unterschiedlichen Anwendungen jeweils eine individuelle Kontaktdynamik auftreten kann. Des Weiteren können unterschiedliche Kontaktsysteme unterschiedliche Materialien und Kontaktdesigns umfassen.
Vor diesem Hintergrund muss derzeit jeder Betätigungsmechanismus individuell im Hinblick auf die jeweilige Anwendung optimiert werden. Überdies führen spezifische Gehäuse und Konstruktionen sowie spezifische Systemtopologien und Anordnungen zu einer großen Anzahl von Varianten und unterschiedlichen Komponenten der Versorgungskette eines Schaltgeräts.
Hiermit sind relativ hohe Kosten und zusätzliche Arbeitsschritte verbunden. Auch die Komplexität bei Instandhaltungsarbeiten ist entsprechend hoch.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kompakte elektromechanische Schaltanordnung anzugeben, welche durch möglichst wenig verschiedene Komponenten problemlos derart skalierbar und konfigurierbar ist, dass sie für eine Vielzahl von Anwendungen in gasisolierten oder vakuumisolierten Schaltanlagen geeignet ist.
Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch eine Schaltanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Danach ist die eingangs genannte Schaltanordnung dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelkontaktmodule baugleich sind und auf einem gemeinsamen Basisträgermodul angeordnet sind.
Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt worden, dass baugleiche Einzelkontaktmodule einen modularen Aufbau einer Schaltanordnung erlauben. Dann ist erkannt worden, dass in einer modular aufgebauten Schaltanordnung bereits bestehende Komponenten mit verschiedenen Schaltungstopologien genutzt werden können. Erfindungsgemäß kann eine Schaltanordnung an den spezifischen Aufbau von Leistungsschaltern, Trennschaltern, Erdungsschaltern oder kombinierten Trenn- und Erdungsschaltern durch bereits bekannte Module angepasst werden. Hierbei können unter Verwendung von Standardbauteilen hohe Sicherheitsanforderungen erfüllt werden. Dies wird erfindungsgemäß durch einen skalierbaren Aufbau einer Schaltanordnung realisiert, welcher einen üblicherweise spezifisch vorgefertigten ersetzt. Die Verwendung von weniger Bauteilen und insbesondere von Standardbauteilen führt zu einem skalierbaren Aufbau, der individuell an spezifische Vorgaben angepasst werden kann. Die erfindungsgemäße Schaltanordnung zeigt ein besonders gutes Leistungs-zu-Kosten-Verhältnis.
Vorteilhaft sind die Einzelkontaktmodule derart angeordnet, dass diese durch ein einziges Antriebsmodul betätigbar sind. Hierdurch können ein erheblicher Konstruktions- und Arbeitsaufwand und damit Kosten eingespart werden.
Weiter vorteilhaft ist das Antriebsmodul als bistabiles elektromechanisches Antriebsmodul ausgestaltet. Ein bistabiles elektromechanisches Antriebsmodul kann verwendet werden, um ein mechanisches System, insbesondere einen Mechanismus mit Verbindern und Anschlüssen, in einen definierten Zustand oder Betriebsmodus zu verbringen. Ein solches mechanisches System kann ein Einzelkontaktmodul sein, welches zwischen zwei vordefinierten Betriebszuständen oder Stellungen schaltbar ist. Ein solches Antriebsmodul weist eine elektromechanische Betätigungs- und Umwandlungseinheit auf, die stellungsabhängig Energie speichert oder freisetzt. Hierdurch kann eine mechanische Einrichtung zuverlässig in zwei definierte Zustände oder Stellungen verbracht werden. Hierbei wird vorteilhaft ein bistabiler Mechanismus verwendet. Für diesen Mechanismus ist charakteristisch, dass eine Kraft in zwei oder drei Schritten, zumindest aber in zwei Schritten, schrittweise reduziert wird. Außerdem wird ein Energiespeicherungsvermögen genutzt, um eine Schaltung durch einen relativ kleinen Aktuator oder sogar manuell sicher zu realisieren.
Der beschriebene Mechanismus macht mit einem Minimum an Bauteilen von einem Satz an Reduktionsschritten Gebrauch. Daher ist ein sehr kompaktes Antriebsmodul realisierbar, welches aufgrund einer geringen mechanischen Trägheit definierte dynamische Schalteigenschaften zeigt.
Die Energie für die Hauptbetätigung bzw. Hauptbewegungsumwandlung der elektromechanischen Betätigungs- und Umwandlungseinheit kann auf zwei Wegen bereitgestellt werden. Ein elektromagnetischer oder hydraulischer Rotationsmotor treibt vorteilhaft eine Spindeleinrichtung an. Der andere Weg sieht vorteilhaft eine Handkurbel vor, mit welcher eine manuelle Rotation durchgeführt werden kann.
Beide Wege der Energieeinbringung können vorteilhaft so unterbrochen werden, dass nur der jeweils andere in Kraft gesetzt werden kann. Die Handkurbel kann durch geeignete Schnittstellen vorübergehend von der Spindeleinrichtung entkoppelt oder an diese angekoppelt werden. Auch eine Ferninstallation des Antriebsmoduls ist in einem zentralen Steuerraum möglich.
Eine Verriegelung zwischen einer motorisierten und manuellen Betriebsweise erfolgt vorteilhaft durch eine elektromechanische Verriegelungsvorrichtung, welche mit einer zentralen Kontrolleinrichtung verbunden ist. Die zentrale Kontrolleinrichtung dient der Statusinformation und/ oder der Fernbedienung einer Antriebseinheit bzw. des Antriebsmoduls.
Das Antriebsmodul weist vorteilhaft zur Energiespeicherung eine Feder auf. Eine Feder weist eine hohe Lebensdauer auf und kann problemlos gewartet und gegebenenfalls ersetzt werden. Eine Feder und eine ihr zugeordnete Spindeleinrichtung können getrennt voneinander verbaut sein und problemlos ausgetauscht werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein gemeinsames Antriebsmodul für eine Vielzahl von Anwendungsfällen verwendet, welches bei diesen die geforderten Arbeitsgeschwindigkeiten, Arbeitswege und Kräfte entfaltet. Das Design und die Leistung des Antriebsmoduls sind im Hinblick auf die Arbeitswege und Arbeitsgeschwindigkeiten an die höchsten Sicherheitsstufen angepasst.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein gemeinsames Antriebsmodul für eine Vielzahl von Anwendungsfällen verwendet, wobei allerdings die Dynamik der Arbeitsgeschwindigkeiten, Arbeitswege, Drehmomente und Kräfte an die jeweiligen Anwendungsfälle angepasst ist. Überdies werden gleiche Bauteile für das Kontaktsystem verwendet, jedoch kann das Kontaktmaterial anwendungs- und sicherheitsvorgabenspezifisch angepasst sein.
Weiter vorteilhaft ist das Antriebsmodul über Verbindungskomponenten mit den Einzelkontaktmodulen verbunden, wobei die Verbindungskomponenten in mehrere der Einzelkontaktmodule austauschbar einsetzbar sind. Hierdurch kann ein und derselbe Typ einer Verbindungskomponente mit mehreren Einzelkontaktmodulen kombiniert werden.
Weiter vorteilhaft ist das Antriebsmodul unmittelbar durch eine aktuatorische Verbindungskomponente mit einem Einzelkontaktmodul verbunden, wobei die aktuatorische Verbindungskomponente in mehrere der Einzelkontaktmodule austauschbar einsetzbar ist. Die aktuatorische Verbindungskomponente erlaubt die unmittelbare Betätigung eines Einzelkontaktmoduls durch das Antriebsmodul, wobei die anderen Einzelkontaktmodule mittelbar durch weitere Verbindungskomponenten betätigt werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Antriebsmodul unmittelbar durch eine stangenartige Verbindungskomponente mit mehreren Einzelkontaktmodulen verbunden, wobei die stangenartige Verbindungskomponente in mehrere der Einzelkontaktmodule austauschbar einsetzbar ist. Hierdurch ist eine lineare Anordnung von mehreren Einzelkontaktmodulen möglich. Die stangenartige Verbindungskomponente kann mehrere Einzelkontaktmodule durchgreifen.
Des Weiteren kann vorteilhaft eine mechanische oder hydraulische Anbindung des Antriebsmoduls an ein Einzelkontaktmodul über die Verbindungskomponenten erfolgen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden Wellen mit geringer Trägheit (Hohlwellen) oder ein Betrieb mit Gegentakteingang und Eintaktausgang bevorzugt. Die Art und Größe der Verbindungskomponenten können der jeweiligen Anwendung entsprechend gewählt werden.
Vorteilhaft ist eine integrierte, zentrale Dämpfungseinrichtung für die gesamte Schaltanordnung vorgesehen. Diese kann bei niedrigeren Anforderungen an das dynamische Bewegungsverhalten dezentrale Dämpfungsmodule sowie interne Dämpfungseinrichtungen von Kontaktmodulen, die innerhalb eines isolierenden Gasbereichs angeordnet sind, ersetzen. Dies führt zu besseren und stabileren dielektrischen Eigenschaften. Einer typischen Quelle von Verunreinigungen durch Dämpferabrieb kann so begegnet werden.
Bei höheren Anforderungen an das dynamische Bewegungsverhalten kann die zentrale Dämpfungseinrichtung dezentrale Dämpfungsmodule unterstützen, indem deren individuelle Beanspruchungen vermindert werden.
Vorteilhaft weist ein Einzelkontaktmodul ein beidseitig offenes Gehäuse auf, welches einen Bewegungskontaktträger aufnimmt, wobei die Gehäuse und die Bewegungskontaktträger der verwendeten Einzelkontaktmodule baugleich sind. Hierdurch können unterschiedliche Verbindungskomponenten die Gehäuse von zwei Seiten durchgreifen. Je nach der geforderten Topologie der Schaltanordnung kann an einer Öffnung eines Gehäuses eine Art Blindflansch oder eine Art Drehdurchführung angeordnet sein. Insoweit werden gleiche Bauteile für das Kontaktsystem verwendet. Die baugleichen Gehäuse und Bewegungskontaktträger führen zu jeweils gleichen Arbeitswegen und Arbeitsgeschwindigkeiten, jedoch kann das Kontaktmaterial topologie- und sicherheitsvorgabenspezifisch angepasst sein.
Lediglich die Abstände und geometrischen Anordnungen einzelner elektrischer Kontakte müssen anwendungsspezifisch eingestellt werden, was zu unterschiedlichen Varianten von Basisträgermodulen und von Verbindungswegen der Einzelkontaktmodule zum Antriebsmodul führen kann.
Ein Einzelkontaktmodul besteht vorteilhaft aus einem Gehäuse, einem Bewegungskontaktträger und einem Bewegungskontakt. Außerdem umfasst ein Einzelkontaktmodul vorteilhaft eine Schnittstelle eines Bewegungsumwandlers.
Das Gehäuse ist vorteilhaft gegossen. Das Gehäuse umfasst vorteilhaft besondere Einrichtungen zur Integration eines Bewegungsumwandlers, welcher eine Eingangsbewegung in eine Bewegung zur Herstellung einer Kontaktverbindung oder Kontakttrennung des Schaltgerätes umwandelt. Die Einrichtungen umfassen vorteilhaft insbesondere Trag- und Lagerelemente zur Herstellung einer geringen Reibung.
Der Bewegungskontaktträger weist vorteilhaft ein integriertes Dämpfungsmodul auf, welches den beweglichen Teil eines Kontaktpaares, insbesondere eine Kontakttulpe oder einen Anschlussstift, trägt. Der Bewegungskontaktträger weist vorteilhaft eine Schnittstelle zum Bewegungsumwandler auf. Der Bewegungsumwandler weist vorteilhaft eine integrierte Dämpfungseinrichtung auf.
Der Bewegungskontakt umfasst vorteilhaft ein Kontaktpaar, welches zusammengefügt werden kann. Das Kontaktpaar umfasst eine Kontakttulpe und einen Anschlussstift. Kontakte werden von dem Bewegungskontaktträger getragen.
Die Schnittstelle zum Bewegungsumwandler umfasst vorteilhaft einen Mechanismus oder eine Verbindung, welche die Dynamik einer Eingangsbewegung auf die Dynamik einer Translationsbewegung zur Herstellung einer Kontaktverbindung oder Kontakttrennung abstimmt.
Vorteilhaft ist die Eingangsbewegung rotatorischer Art. Hierdurch ist eine effiziente Gasabdichtung möglich. Die erforderliche Bewegung zur Herstellung einer Kontaktverbindung oder Kontakttrennung ist vorteilhaft translatorischer Art.
Das Abstimmen eines Einzelkontaktmoduls auf die jeweilige Kontakttulpe ist unabhängig von den anderen Kontakten möglich. Hierdurch ist ein verbessertes Abstimmen bei einer Verminderung der Reibung ermöglicht.
Vorteilhaft ist eine zusätzliche lineare Führung für jeden Kontakt in das Einzelkontaktmodul integriert. Hierdurch kann eine winklige Ablenkung oder eine Seitenablenkung der Kontakte, wodurch eine erhöhte Reibung entsteht, während des Betriebs vermieden werden.
Ein fixes Gegenkontaktmodul weist vorteilhaft eine Topologie auf, welche mit dem Einzelkontaktmodul korrespondiert. Vorteilhaft ist das Gegenkontaktmodul mit einem Basisträgermodul über einen isolierenden Abstützblock verbunden. Weiter vorteilhaft ist das Gegenkontaktmodul mit dem geerdeten Hauptgehäuse einer Schaltanlage über mindestens ein isolierendes Teil verbunden. Vorteilhaft ist eine mechanische geometrische Überlappung zum Bewegungskontakt des Einzelkontaktmoduls vorgesehen. Vorteilhaft wird eine elektrische oder mechanische Verbindung zwischen dem Gegenkontaktmodul und dem Bewegungskontakt des Einzelkontaktmoduls gebildet.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Einzelkontaktmodule auf einem Basisträgermodul mit kreisförmigen Aussparungen angeordnet. Die kreisförmigen Aussparungen bilden mechanische Schnittstellen zur Anordnung der Einzelkontaktmodule. Das Muster und die Größe dieser Schnittstellen können der jeweiligen Anwendung entsprechend gewählt werden. Das Basisträgermodul weist einen Tragkörper auf. Dieser umfasst vorteilhaft mechanische Schnittstellen zu Einzelkontaktmodulen und einer Haupteinheit, beispielsweise zum Hauptgehäuse einer Schaltanlage. Vorteilhaft ist das Basisträgermodul relativ zum Hauptgehäuse und relativ zum Einzelkontaktmodul gasdicht ausgeführt. Weiter vorteilhaft korrespondieren die mechanischen Schnittstellen mit dreieckigen oder linearen Anordnungen. Vorteilhaft korrespondiert der Abstand zwischen einzelnen Schnittstellen für Einzelkontaktmodule mit Vorgaben, die aus den elektrischen Anforderungen resultieren.
Weiter vorteilhaft ist ein dynamisches Dichtungsmodul vorgesehen, welches eine Rotationsdichtung aufweist. Ein dynamisches Dichtungsmodul kann in eine Öffnung eines Gehäuses eines Einzelkontaktmoduls eingesetzt und dabei von einer Verbindungskomponente durchgriffen werden. Die Rotationsdichtung bewirkt einen gasdichten Verschluss der Öffnung des Gehäuses.
Weiter vorteilhaft ist ein statisches Dichtungsmodul vorgesehen, welches eine Verschlusskappe aufweist. Ein statisches Dichtungsmodul kann in eine Öffnung eines Gehäuses eines Einzelkontaktmoduls eingesetzt werden und dieses als eine Art Blindflansch verschließen. Vorteilhaft umfassen statische Dichtungsmodule gasdichte Abdeckungen mit Dichtungen zu Gehäusen von Einzelkontaktmodulen.
Vorteilhaft sind Dichtflächen und mechanische Schnittstellen, beispielsweise ein Gewindeflansch, zu Verbindungshülsen zwischen zwei Einzelkontaktmodulen vorgesehen.
Dynamische Dichtungsmodule umfassen vorteilhaft gasdichte Abdeckungen mit Dichtungen zu Gehäusen von Einzelkontaktmodulen. Weiter vorteilhaft sind gasdichte Drehdurchführungen zwischen einer Schnittstelle eines Bewegungsumwandlers eines Einzelkontaktmoduls und Verbindungskomponenten vorgesehen.
Vorteilhaft verbinden Verbindungskomponenten Einzelkontaktmodule und bistabile elektromechanische Antriebsmodule miteinander. Vorteilhaft erfolgt eine Übertragung von Kräften und/ oder Drehmomenten mit einem definierten translatorischen Spiel oder einem Drehspiel. Weiter vorteilhaft ist eine einfache Welle-Hebel-Gabelgelenk- Verbindung vorgesehen. Die Hebel sind kraft-, form- oder stoffschlüssig mit einer Welle der Schnittstelle des Bewegungsumwandlers des Einzelkontaktmoduls verbunden.
Vorteilhaft sind selbstabstimmende Kugelgelenkverbindungen vorgesehen. Weiter vorteilhaft sind Zug-Zug-Doppelhebelverbindungen mit einem kompakten Design vorgesehen. Durch robuste Gleitlager, beispielsweise Buchsen, wird vorteilhaft eine Wartungsfreiheit erreicht. Vorteilhaft werden leichte Verbindungen aus Verbundmaterialien als Hebel und Anbindungen eingesetzt.
In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1 drei Schaltanordnungen, die aus einem Satz von Standardmodulen aufgebaut werden können,
Fig. 2 eine Explosionsdarstellung einer ersten Schaltanordnung, wobei ein
Basisträgermodul verwendet wird, welches eine dreieckige Anordnung von Einzelkontaktmodulen erlaubt,
Fig. 3 eine Explosionsdarstellung einer zweiten Schaltanordnung, wobei ein
Basisträgermodul verwendet wird, welches eine lineare Anordnung von Einzelkontaktmodulen erlaubt,
Fig. 4 eine Explosionsdarstellung einer weiteren Schaltanordnung, wobei ein
Basisträgermodul verwendet wird, welches eine lineare Anordnung von Einzelkontaktmodulen erlaubt, und
Fig. 5 eine Explosionsdarstellung einer weiteren Schaltanordnung, wobei ein
Basisträgermodul verwendet wird, welches eine lineare Anordnung von Einzelkontaktmodulen erlaubt,
Fig. 1 zeigt aus den Standardmodulen aufgebaute Schaltanordnungen, die unterschiedlichen Anforderungen genügen. Drei solcher Schaltanordnungen sind in der Fig. 1 dargestellt. Aus Standardmodulen aufgebaute Schaltanordnungen sind in den Fig. 2 bis 5 detailliert dargestellt.
Fig. 2 zeigt ein Basisträgermodul 1 zur Aufnahme von Einzelkontaktmodulen 2. Ein Einzelkontaktmodul 2 besteht aus einem Gehäuse 3 und einem Bewegungskontaktträger 4. Das Basisträgermodul 1 weist kreisförmige Aussparungen 5 auf, deren Mittelpunkte ein gleichseitiges Dreieck bilden.
Fig. 2 zeigt des Weiteren ein bistabiles elektromechanisches Antriebsmodul 6, welches über eine aktuatorische Verbindungskomponente 7' und zwei weitere Verbindungskomponenten 7 mit den Einzelkontaktmodulen 2 verbunden werden kann. Des Weiteren sind an den Verbindungskomponenten 7, 7' dynamische Dichtungsmodule 8 und statische Dichtungsmodule 9 angeordnet.
Fig. 2 zeigt eine Schaltanordnung, welche ein Antriebsmodul 6 umfasst, welche elektrische Kontakte schließt oder öffnet, und ein Basisträgermodul 1 , auf welchem Einzelkontaktmodule 2 angeordnet sind. Die Einzelkontaktmodule 2 sind baugleich. Die Einzelkontaktmodule 2 sind derart angeordnet, dass diese durch ein einziges Antriebsmodul 6 betätigbar sind.
Das Antriebsmodul 6 ist als bistabiles elektromechanisches Antriebsmodul ausgestaltet. Das Antriebsmodul 6 ist über Verbindungskomponenten 7 mit den Einzelkontaktmodulen 2 verbunden, wobei die Verbindungskomponenten 7 in mehrere der Einzelkontaktmodule 2 austauschbar einsetzbar sind.
Das Antriebsmodul 6 ist unmittelbar durch eine aktuatorische Verbindungskomponente 7' mit einem Einzelkontaktmodul 2 verbunden, wobei die aktuatorische Verbindungskomponente 7' in mehrere der Einzelkontaktmodule 2 austauschbar einsetzbar ist.
Fig. 3 zeigt ein Basisträgermodul V zur Aufnahme von Einzelkontaktmodulen 2. Ein Einzelkontaktmodul 2 besteht aus einem Gehäuse 3 und einem Bewegungskontaktträger 4. Das Basisträgermodul 1 ' weist kreisförmige Aussparungen 5' auf, deren Mittelpunkte auf einer Geraden liegen. Fig. 3 zeigt des Weiteren ein bistabiles elektromechanisches Antriebsmodul 6, welches über eine stangenartige Verbindungskomponente 10 mit den Einzelkontaktmodulen 2 verbunden werden kann.
Das Antriebsmodul 6 ist unmittelbar durch eine stangenartige Verbindungskomponente 10 mit mehreren Einzelkontaktmodulen 2 verbunden, wobei die stangenartige Verbindungskomponente 10 in mehrere der Einzelkontaktmodule 2 austauschbar einsetzbar ist.
Es sind vorzugsweise fünf dynamische Dichtungsmodule 8 vorgesehen, welche als Lagerflansche fungieren.
Fig. 4 zeigt ein Basisträgermodul 1 ' zur Aufnahme von Einzelkontaktmodulen 2. Ein Einzelkontaktmodul 2 besteht aus einem Gehäuse 3 und einem Bewegungskontaktträger 4. Das Basisträgermodul V weist kreisförmige Aussparungen 5' auf, deren Mittelpunkte auf einer Geraden liegen.
Fig. 4 zeigt des Weiteren ein bistabiles elektromechanisches Antriebsmodul 6, welches über eine stangenartige Verbindungskomponente 10 mit den Einzelkontaktmodulen 2 verbunden werden kann. Es sind zwei Lagerelemente oder Verbindungsstücke 11 vorgesehen, welche die stangenartige Verbindungskomponente 10 durchgreift.
Die Lagerelemente 1 1 bestehen aus zwei statischen Dichtungsmodulen 8 und verbinden jeweils zwei Einzelkontaktmodule gasdicht.
Fig. 5 zeigt eine weitere Schaltanordnung, bei welcher die Einzelkontaktmodule 2 linear angeordnet sind. Hier werden drei Verbindungskomponenten 7 als Stellstangen oder Gegentaktwandler eingesetzt. Die Längsachsen der Verbindungskomponenten 7 sind parallel zueinander und nebeneinander angeordnet. In den Fig. 1 bis 5 weist ein Einzelkontaktmodul 2 ein beidseitig offenes Gehäuse 3 auf, welches einen Bewegungskontaktträger 4 aufnimmt, wobei die Gehäuse 3 und die Bewegungskontaktträger 4 der verwendeten Einzelkontaktmodule 2 baugleich sind.
Die Einzelkontaktmodule 2 sind auf einem Basisträgermodul 1 bzw. 1' mit kreisförmigen Aussparungen 5 bzw. 5' angeordnet.
Ein Typ eines bistabilen elektromechanischen Antriebsmoduls 6, die beiden Typen der Basisträgermodule 1 , 1' und der Typ des Einzelkontaktmoduls 2 können bei allen derzeit bekannten Schaltanordnungen eingesetzt werden. Es sind verschiedene konstruktive Aufbauten mit den gleichen Bauteilen möglich. Die Montage und die Wartung sind vereinfacht.
Bezugszeichenliste , r Basisträgermodul
Einzelkontaktmodul
Gehäuse
Bewegungskontaktträger, 5' kreisförmige Aussparungen
Antriebsmodul
Verbindungskomponente ' aktuatorische
Verbindungskomponente dynamisches
Dichtungsmodul statisches Dichtungsmodul0 stangenartige
Verbindungskomponente1 Lagerelement,
Verbindugsstück

Claims

Patentansprüche
Schaltanordnung zur Verwendung in gasisolierten oder vakuumisolierten Schaltanlagen, umfassend ein Antriebsmodul (6), welches elektrische Kontakte schließt oder öffnet, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelkontaktmodule (2) baugleich sind und auf einem gemeinsamen Basisträgermodul (1 , 1') angeordnet sind, die Einzelkontaktmodule (2) derart angeordnet sind, dass diese durch ein einziges Antriebsmodul (6) betätigbar sind und das Antriebsmodul (6) über Verbindungskomponenten (7) mit den Einzelkontaktmodulen (2) verbunden ist, wobei die Verbindungskomponenten (7) in mehrere der Einzelkontaktmodule (2) austauschbar einsetzbar sind.
Schaltanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmodul (6) als bistabiles elektromechanisches Antriebsmodul ausgestaltet ist.
Schaltanordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmodul (6) unmittelbar durch eine aktuatorische Verbindungskomponente (7') mit einem Einzelkontaktmodul (2) verbunden ist, wobei die aktuatorische Verbindungskomponente (7') in mehrere der Einzelkontaktmodule (2) austauschbar einsetzbar ist.
Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmodul (6) unmittelbar durch eine stangenartige Verbindungskomponente (10) mit mehreren Einzelkontaktmodulen (2) verbunden ist, wobei die stangenartige Verbindungskomponente (10) in mehrere der Einzelkontaktmodule (2) austauschbar einsetzbar ist.
5. Schaltanordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einzelkontaktmodul (2) ein beidseitig offenes Gehäuse (3) aufweist, welches einen Bewegungskontaktträger (4) aufnimmt, wobei die Gehäuse (3) und die Bewegungskontaktträger (4) der verwendeten Einzelkontaktmodule (2) baugleich sind.
6. Schaltanordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelkontaktmodule (2) auf einem Basisträgermodul (1 , 1') mit kreisförmigen Aussparungen (5, 5') angeordnet sind.
7. Schaltanordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein dynamisches Dichtungsmodul (8) vorgesehen ist, welches eine Rotationsdichtung aufweist.
8. Schaltanordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lagerelement (11) statischen Dichtungen aufweist und je zwei Einzelkontaktmodule (2) verbindet.
9. Schaltanordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein statisches Dichtungsmodul (9) vorgesehen ist, welches eine Verschlusskappe aufweist.
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