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Hochspannungsleistungsschalter.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungsleistungsschalter, dessen aus festen Kontakten und einem damit zusammenwirkenden Kontaktstift bestehender Schalteinbau sich in einem Metallkessel befindet, der mit einem isolierenden Mittel, z. B. Mineralöl, gefüllt ist und dessen Anschluss an ein Netz derart erfolgen kann, dass die zum Spannungsfreimachen zwecks Prüfung oder Ausbesserung des Schalteinbaues neben den Leistungsschaltern erforderlichen Trennschalter überflüssig sind.
Es sind Hoehspannungsleistungsschalter bekannt, die mit ihrem Kessel auf einem Traggerüst fahrbar angeordnet sind und mittels Steckkontakten, die an den aus dem Kessel hinausragenden Durchführungsisolatoren angeordnet sind, an die festen Sammelschienen und Kabel einer Schaltanlage angeschlossen werden können. Zur Prüfung oder Ausbesserung des Schalteinbaues muss zunächst der Schalter in seiner Gesamtheit, d. h. zusammen mit dem sehr schweren mit Öl gefüllten Kessel, von der Schaltanlage weggefahren und darauf der gefüllte Kessel abgesenkt werden. Ein Leistungsschalter solcher Art hat den Nachteil, dass er ein starkes Traggerüst und eine besondere Vorrichtung zum Anheben und Absenken des Kessels braucht, daher teuer ist und ausserdem verhältnismässig sehr viel Raum beansprucht.
Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu beseitigen. Sie besteht darin, dass der Schalter mit einem feststehenden Kessel mit isoliert durch dessen Wand hindurchgeführten, festen Verbindungsleitern versehen ist, die mechanisch und elektrisch mit den festen Kontakten des Schalteinbaues derart gekuppelt sind, dass letzterer in seiner Gesamtheit aus dem Kessel entfernt und in diesen wieder bei unter Spannung stehenden Verbindungsleitern eingebracht werden kann. Die Verbindungsleiter können daher ohne Verwendung von Trennschalter an dem Netz angeschlossen sein.
Gemäss der Erfindung kann jeder von zwei festen Kontakten des Schalters elektrisch leitend und mechanisch mit einer Kontakthülse verbunden sein, die einen Zapfen an dem in den Kessel hineinragenden Ende des betreffenden Verbindungsleiters oder das zapfenförmige Ende dieses Leiters umfasst.
Besonders vorteilhaft ist es, den Metallkessel in Form von zwei stehenden, rohrförmigen Gehäusen auszuführen, die nahe ihren oberen Enden in offener Verbindung miteinander stehen, und die Verbindungsleiter durch die Böden der beiden Gehäuse oder in deren Nähe in den Kessel ein- zuführen. Da die Verbindungsleiter sich dabei je in einem besonderen Gehäuse in den untern Teilen des Kessels befinden, werden sie auch nach Entfernung des Schaltereinbaues mit ihren Enden verhàltnismässig tief unter dem gesenkten Flüssigkeitsspiegel bleiben, sofern der Kessel mit einer Isolierflüssigkeit gefüllt ist.
Gemäss der Erfindung können weiter die festen Kontakte in der Achse eines der rohrförmigen Gehäuse vorgesehen und an einem in diesem Gehäuse eingeführten Rohr aus Isoliermaterial befestigt sein, wobei das Kontaktmesser in der Achse dieses Behälters angeordnet und bewegbar sein kann.
Dies hat den Vorteil, dass der Schaltereinbau überall einen im wesentlichen kreisförmigen Aussenquerschnitt haben kann, so dass im Schalter ein einfaches radiales elektrisches Feld erzeugt wird, wodurch eine gleichmässige Belastung des Dielektrikums leicht erzielbar ist. Der Behälter kann das Schaltelement daher mit einem verhältnismässig kleinen Zwischenraum umgeben, so dass nur wenig Isoliermaterial erforderlich ist, der Schalter daher billig sein kann und bei Brand, sofern Öl als Isoliermaterial benutzt wird, keine grosse Gefahr verursacht.
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Ein anderer Vorteil dieser Anordnung ist, dass der Schalter derart ausgeführt werden kann, dass das Kontaktmesser in der Längsrichtung aus dem rohrförmigen Behälter entfernt oder in dieses eingeführt werden kann, während die festen Kontakte unter Spannung stehen. Man kann dann die Art des Schalters leicht ändern. So kann man z. B. zum Überbrücken der festen Kontakte anstatt eines selbsttätig oder mit der Hand bewegbaren Schaltstiftes einen zwischen zwei Kontaktringen eingespannten, dünnen, leitenden Draht benutzen, der bei Überlastung schmilzt. Der Schalter kann dann als Schmelzdrahtsicherung und z. B. zum Sichern von kleinen Transformatoren benutzt werden.
Die Möglichkeit, das Kontaktmesser vollständig aus dem Kessel zu entfernen, ist ausserdem für die Sicherheit von grosser Bedeutung. Hat man an einem hinter dem Schalter vorgesehenen Gerät oder Kabel zu arbeiten, so braucht man nur das Messer (bzw. die Messer) aus dem Kessel zu entfernen, um vollkommen sicher zu sein, dass die Verbindung zwischen den Kontakten geöffnet ist..
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ansicht eines an ein Sammelschienensystem und an ein Kabel angeschlossenen dreipoligen Schalters und in Fig. 5 und 6 im grösseren Massstabe eine Seitenansicht und einen Querschnitt einer Schmelzsicherung.
In Fig. 1 ist 1 ein Schaltstift, der mit einem federnde Kontaktfinger 3 aufweisenden festen Kontakt 2 und mit einem federnde Kontaktfinger 5 enthaltenden festen Kontakt 4 zusammenwirken kann. Die Finger 3 und 5 sind in einem Kranz ringsum den Schaltstift 1 angeordnet. Der Kontakt stift 1liegt in der Achse eines rohrförmiges Metallgehäuses 6 und kann mittels einer in der Verlängerung des Schaltstiftes 1 liegenden und damit durch einen Isolator 8 verbundenen Stange 7 in der Längs- richtung bewegt und sogar vollständig aus dem Schalterkessel entfernt und wieder eingebracht werden.
Der feste Kontakt 2 ist elektrisch leitend und mechanisch mit einer Kontakthülse 9 verbunden, die mittels federnder Finger 10 ein zapfenförmiges Ende 11 eines isoliert durch den Boden des Gehäuses 6 eingeführten Verbindungsleiters umgreift, dessen anderes Ende an einer Sammelschiene 13 angeschlossen ist. Der feste Schaltkontakt 2 und die Kontakthülse 9 werden durch eine Platte 14 aus Isolierstoff getragen, die mittels einer isolierenden Gewindebüchse 15 an einem sich über nahezu die ganze Länge des Gehäuses 6 erstreckenden Rohr 16 aus Isolierstoff befestigt ist. Der feste Kontakt 4 ist mit dem einen Ende einer in das Rohr 16 passenden Hülse 17 aus gut leitendem Metall verschraubt, während das andere Ende dieser Hülse mittels eines waagrechten Leiters 18 mit dem oberen Ende einer zweiten leitenden Hülse 19 verbunden ist.
Letztere ist durch ein Rohr 20 aus Isoliermaterial umgeben, welches in einem zweiten rohrförmigen Metallgehäuse 21 angebracht ist. Die aus gut leitendem Metall bestehende Hülse 19 trägt am unteren Ende eine Kontakthülse 22, die mittels im Kranz angeordneter federnder Kontaktfinger 23 das zapfenförmige Ende 24 eines durch den Boden des Behälters 21 hindurchgeführten Verbindungsleiters 25 umfasst, welcher mit seinem andern Ende in einen Kabelanschlusskasten 26 hineinragt. Der waagrechte Leiter 18 ist durch ein Isolierrohr 27 umgeben und befindet sich in einem zwischen den Gehäusen 6 und 21 vorgesehenen Verbindungsgehäuse 28. In diesem Gehäuse 28 kann ein Stromtransformator 29 für Sicherungs- und Messzwecke oder ein Relais mit Hochspannung- wicklung od. dgl. angeordnet sein.
Der Metallkessel des Schalters, bestehend aus den senkrechten Gehäusen 6 und 21 und dem
Verbindungsgehäuse 28, ist an der Oberseite mittels einer losen Platte 30 aus Isolierstoff abgeschlossen, die wiederum durch eine Metallplatte 31 abgedeckt ist. Diese Platten sind auf Vorsprüngen 30 a der
Wand des Gehäuses 28 gelagert. An den Platten 30, 31 sind das Rohr 16, die Schaltkontakte 2 und 4, die leitende Hülse 17 und die Kontakthülse mittels eines Isolierrohres 32 befestigt, welches mit seinem einen Ende mit dem festen Kontakte 4 verschraubt und mit seinem andern Ende durch die Platten 30, 31 hindurchgeführt ist. Auf letzterem Ende des Rohres 32 ist eine Gewindekappe 33 angebracht.
Eine
Isolierhülse 34, die in eine Ringnut 35 der Platte 30 hineinragt, hält das Rohr 16, die Hülse 17, die
Schaltkontakte 2,4 und die Kontakthülse 9 an Ort und Stelle, wenn die Gewindekappe 33 angezogen wird. Letztere dient gleichzeitig zur Führung der am Schaltstift 1 befestigten Stange 7. In ent- sprechender Weise sind das Rohr 20, die Hülse 19 und die Kontakthülse 22 mittels eines Rohres 36 aus Isolierstoff an den Platten 30, 31 befestigt. Dieses Rohr ist mit seinem unteren Ende mit der
Kontakthülse 22 und mit seinem durch die Platten 30, 31 hindurchgeführten oberen Ende mit einer Gewindekappe 37 verschraubt. Eine Isolierhülse 38, die in eine Ringnut 39 der Platte 30 hineinragt, hält das Rohr 20, die Büchse 19 und die Kontakthülse 22 in der richtigen Lage.
Der Schalterkessel ist mittels eines Deckels 40 abgeschlossen, durch welchen hindurch nur die Gewindekappe 33 und die Schalterstange 7 nach aussen ragen. Auf dem Deckel ist ein gestrichelt gezeichneter Kasten 41 mit einem Betätigungsmechanismus angebracht.
Nach Entfernung des Deckels kann der ganze Einbau des Schalters, mit Ausnahme der Verbindungsleiter 12 und 25, mittels einer Öse 42 aus dem Kessel hochgezogen werden (Fig. 2), ohne dass man zunächst irgendwelche Verbindungen zu lösen hätte. Ist der Kessel mit einer Isolierflüssigkeit gefüllt, so wird der Flüssigkeitsspiegel nach Entfernung der Schaltteile sich um einen grösseren Betrag senken (Fig. 2). Da aber die Verbindungsleiter 12 und 25 sich in den unteren Teilen der rohrförmigen
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Gehäuse 6 und 21 befinden, werden sie auch dann noch tief genug unter dem Flüssigkeitsspiegel liegen.
Zur Überwachung der Schaltteile und der Kontakthülsen des Schalters ist es nicht nötig, die Sammelschiene und das Kabel spannungsfrei zu machen. Die üblichen Trennschalter vor und/oder hinter dem Hauptschalter sind daher überflüssig.
Gemäss Fig. 3 und 4 sind drei Schalter nach der Erfindung zu einem dreipoligen Schalter zusammengebaut. Durch einen gemeinschaftlichen Kabelanschlusskasten 26 ist dieser Schalter mit einem dreiadrigen Kabel verbunden. Der Schalter steht auf einer Kammer 44, in der ein dreipoliges Sammelschienensystem 45 untergebracht ist. Auch der Deckel 40 und der Betätigungsmechanismus können für die drei einpoligen Schalter gemeinsam ausgeführt sein.
Es ist nicht notwendig, dass die Einbauten eines mehrpoligen Schalters je in einem besonderen Gehäuse enthalten sind. Sie können auch in einem gemeinschaftlichen Kessel vorgesehen sein.
Der Kontaktstift nach Fig. 5 und 6 besteht aus zwei parallelen Stäbchen 46 aus Isolierstoff, die an jedem Ende einen gemeinschaftlichen Kontaktring 47, 48 tragen, der mit den Kontaktfingern 3, 5 der schematisch in gestrichelten Linien dargestellten festen Kontakte 2 bzw. 4 in Berührung gebracht werden können. Zwischen den Kontaktringen ist ein dünner, leitender Draht 49 eingespannt, der bei Überströmen schmilzt. Mit einem derartigen Schaltstift kann der Schalter daher als Schmelzdrahtsicherung Verwendung finden. Da der Schaltstift bei unter Spannung stehenden Kontakten entfernt werden kann, kann man die Schmelzdrähte leicht erneuern.
Die besondere Ausbildung des Schalters nach der Erfindung ermöglicht es, ein und dasselbe Feld einer Schaltanlage, von welcher der Schalter einen Teil bildet, entweder mit einem Handschalter oder mit einem selbsttätigen Schalter (Ölschalter) oder mit einem Schalter mit Schmelzdrahtsicherung zu versehen, ohne dass das mit der Schaltanlage eine Einheit bildende Feld (man denke an metallummantelte Schaltanlagen) einer Änderung bedarf oder sogar das Feld bzw. derjenige Teil der Schaltanlage, dem das Feld zugeordnet ist, spannungsfrei gemacht zu werden braucht.
Die Erfindung schafft daher einen Universalschalter. Da die Form der elektrischen Felder in einem Schalter nach der Erfindung sehr günstig gewählt werden kann, braucht ein Schalter für sehr hohe Spannung, z. B. 150 kV, in seiner Ausführung (abgesehen von den Grössenabmessungen) sich nicht oder nur wenig von einem Schalter für weniger hohe Spannung, z. B. 10 kV, zu unterscheiden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Hochspannungsleistungsschalter, dessen aus festen Kontakten und einem damit zusammenwirkenden Kontaktstift bestehender Schaltereinbau sich in einem Metallkessel befindet, der mit einem isolierenden Mittel, z. B. Mineralöl, gefüllt ist und dessen Anschluss an ein Netz derart erfolgen kann, dass die zum Spannungsfreimachen (zwecks Prüfung oder Ausbesserung des Schaltereinbaues) neben den Leistungsschaltern erforderlichen Trennschalter überflüssig sind, gekennzeichnet durch einen feststehenden Kessel mit isoliert durch dessen Wand hindurchgeführten, festen Verbindungsleitern, die mechanisch und elektrisch mit den festen Kontakten des Schaltereinbaues derart gekuppelt sind, dass letzterer in seiner Gesamtheit aus dem Kessel entfernt und in diesen wieder bei unter Spannung stehenden Verbindungsleitern eingebracht werden kann.