DE3343099A1

DE3343099A1 - Elektrische mittelspannungs-schaltvorrichtung

Info

Publication number: DE3343099A1
Application number: DE19833343099
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: WICKMANN-WERKE BOEBLINGEN GmbH; Wickmann Werke Boeblingen 7030 Boeblingen GmbH; Wickmann Werke GmbH
Current assignee: Huser+peyer Ag Busswil Ch
Priority date: 1983-11-29
Filing date: 1983-11-29
Publication date: 1985-06-05
Also published as: EP0145994A3; DE3343099C2; EP0145994B1; EP0145994A2; ATE40497T1; US4578550A

Description

28. November 1983 HS/H

Anmelder: Wickmann-Werke Böblingen GmbH,

Hanns-Klemm-Straße 15, 7030 Böblingen

Vertreter: Patentanwälte Dr.-Ing. Rudolf Schiering und Dipl.-Ing. Hans Schiering, Westerwaldweg A-, 7030 Böblingen

Elektrische MittelsparLnungs-Schaltvorrichtung

Die Erfindung, bezieht sich auf eine elektrische Mittelspannungs-Schaltvorrichtung, bei der in einer Kapselung mit einer gasförmigen oder flüssigen Isoliermittelfüllung zwischen einem Kabelanschluß und einer Sammelschiene einem als Vakuumschaltröhre mit einem ortsfesten Kontaktstück und mit einem axial beweglichen und über einen Isolierkörper mit einer Betätigungsvorrichtung verbundenen Gegenkontaktstück ausgebildeten Lasttrennschalter ein wechselweise zwischen einem Phasenkontakt und einem Erdkontakt umschaltbarer Umschalter nachgeordnet ist.

Eine solche Schaltvorrichtung kommt ohne einen gesonderten reinen Erdungsschalter aus und bezieht den Lasttrennschalter in das Erdungsgeseheheη ein, indem nach dem Umschalten des Umschalters von dem Phasenkontakt auf den Erdkontakt die beiden Kontaktstücke des Lasttrenn-

schalters wieder zusammengeführt werden. Durch eine Verriegelung in der Betätigungsvorrichtung wird dafür gesorgt, daß sich der Umschalter nur bei geöffnetem Lasttrennschalter betätigen läßt. Der Umschalter ist damit teilweise ein lastfrei schaltender Phasentrennschalter und teilweise ein im übertragenen Sinn ebenfalls lastfrei schaltender Erdungsschalter. Die Verwendung einer Vakuumschaltröhre erlaubt eine besonders große Zahl hoch energetischer Schaltspiele. Unter Einbeziehung der Kapseiung und der Isoliermittelfüllung ergeben sich für die Schaltvorrichtung eine langdauernde Wartungsfreiheit und eine große Sicherheit selbst in einem feuchten, staubigen oder sonstwie aggressiven Umfeld.

Aus der DE-PS 28 18 905 ist im Zusammenhang mit einem elektrischen Mittelspannungs-Schaltfeld, bei dem jeweils der gesamte Kabelanschluß in einem luftisolierten und allen Phasen gemeinsamen Untergestell angeordnet ist, bereits die Aneinanderreihung einer Vakuumschaltröhre und eines gewöhnlichen Trennschalters zwischen einem Kabelanschluß und einer Sammelschiene in einer isoliergasgefüllten Metallkapselung bekannt. Die Vakuumschaltröhre befindet sich durch einen Isolierstoffteller zentriert am unteren Ende eines rohrförmigen Behälters, der Trennschalter dagegen in einem die Sammelschiene enthaltenden zweiten Behälter. Trotz der Zielsetzung, das Schaltfeld auf günstige Weise warten zu können und das Isoliergasvolumen der Schaltfeldkapselung klein zu halten, sind der Ausbau der beiden Schalter aus der isoliergasgefüllten Kapselung und umgekehrt auch der Einbau nur stufenweise und mit größerem Zeitaufwand zu bewältigen und bedingen die beiden seitlichen Einführungen der Schalterantriebe außer einer komplizierten Behälterform einen anteilsmäßig großen Platzbedarf.

- y- C

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine elektrische Mittelspannungs-Schaltvorrichtung der eingangs angeführten Art eine bei hoher Betriebssicherheit wenig Platz benötigende, kostengünstig herstellbare und zeitig sparend zu wartende Bauform zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für den Lasttrennschalter und den Umschalter eine axial verschiebbare Welle mit dem Lasttrennschalter zugeordneter Verschiebbarkeit und dem Umschalter zugeordneter Verdrehbarkeit als gemeinsames Betätigungselement vorgesehen ist.

Damit lassen sich an einer rohrförmig ausgebildeten Kapseiung quer abstehende Behälterteile vermeiden und beide Schalter jeweils zusammenhängend in die Kapselung einsetzen und zu Wartungszwecken aus dieser wieder herausziehen. Hierbei kann die Isoliermittelfüllung durch ein der sogenannten Fadenbildung und damit Sprühentladungen oder Durchschlägen vorbeugendes festes Isoliermittel ergänzt sein, das eine zur äußeren Kapselung und zu den beiden Schaltern koaxiale Lage hat und in seiner Schutzfunktion nicht durch örtliche Unterbrechungen beeinträchtigt ist. Hinzu kommt, daß mit der beiden Schaltern gemeinsamen Welle in der Kapselung eine zweite abzudichtende Durchführung vermieden wird. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen aber insbesondere auch darin, daß sich die Betätigungsvorrichtungen des Lasttrennschalters und des Umschalters räumlich eng zusammenlegen lassen, was zu beträchtlichen weiteren Platzeinsparungen führt.

Ein aufgrund der in den Unteransprüchen angegebenen Erfindungsausgestaltungen besonders bevorzugtes Ausfüh-

rungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die beschriebene Schaltvorrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie A-B in Fig. 1 und

Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie C-D

in Fig. 1.

Die Kapselung 10 der in der Zeichnung wiedergegebenen Schaltvorrichtung besteht hauptsächlich aus einem kreiszylindrischen Rohr mit zwei jeweils ein Teilstück der Sammelschiene 11 koaxial einschließenden Abzweigen nahe dem einen Stirnende des kreiszylindrischen Rohres. Sie ist insoweit vorzugsweise aus Stahlblechteilen zusammengeschweißt und hat damit eine gute elektrische Leitfähigkeit, wodurch sie allerorts berührungssicher auf Erdpotential gehalten werden kann. Die als Spannungsschutz vorgesehene Isolierölfüllung 12 der Schaltvorrichtung geht ohne Trennwand in den Bereich der Sammelschiene 11 über. Der Spannungsschutz wird durch ein aus elektrisch isolierendem Material bestehendes Zylinderrohr 13 ergänzt, das mit einem Zwischenraum zu der Kapselung 10 alle aktiven Teile der Schaltvorrichtung einschließt und zu deren Lagefixierung beiträgt.

Als Vervollständigung der Kapselung 10 ist am einen Stirnende des kreiszylindrischen Rohres unter Zwischenfügung eines Dichtungsrings 14 ein kreisrunder Deckel angeflanscht, durch den koaxial die axial verschiebbare Welle 16 hindurchgeführt ist, und am anderen Stirnende

des kreiszylindrischen Rohres zur Anpassung an unterschiedliche Kabelanschlüsse ein auswechselbarer Adapterring 17 eingesetzt, an den unter Zwischenfügung eines Dichtungsrings 18 der konusförmig in die Kapselung 10 hineinragende Isoliermantel 19 einer Leiterdurchführung 20 angeflanscht ist. Der Deckel 15 und der Adapterring 17 haben je eine Ringnut zur Aufnahme eines Endes des inneren Zylinderrohrs 13.

Während das ortsfeste Kontaktstück 21 des Lasttrennschal ters 21,22 koaxial am inneren Stirnende der Leiterdurchführung 20 befestigt ist, ist das axial bewegliche Gegenkontaktstück 22 des Lasttrennschalters 21,22 koaxial an dem über die Welle 16 axial verschiebbaren Isolierkörperkern 23 eines in einen Isolierkörperkern 23 und einen Isolierkörpermantel 24 unterteilten Isolierkörpers 23,24 befestigt. Bis auf das jeweilige Anschlußende befinden sich das Kontaktstück 21 und das Gegenkontaktstück 22 in einem kreiszylindrischen Vakuumgefäß 25.

Der wechselweise zwischen dem Phasenkontakt 26 und dem Erdkontakt 27 umschaltbare Drehkontakt 28 des Umschalters 26,27,28 ist an dem zwischen der Welle 16 und dem axial beweglichen Gegenkontaktstück 22 des Lasttrennschalters 21,22 eingefügten Isolierkörper 23,24 angebracht. Damit haben die beiden aufeinanderfolgenden Schalter 21,22 und 26,27,28 nicht nur ein gemeinsames Betätigungselement in Gestalt der axial verschiebbaren Welle 16, sondern auch ein die elektrische Spannung von den Betätigungsvorrichtungen abhaltendes gemeinsames Schutzelement. Daraus folgt, daß sich nicht nur die Betätigungsvorrichtungen von Lasttrennschalter 21,22 und Umschalter 26,27,28 räumlich eng zusammenlegen lassen, sondern auch die beiden Schalter selbst, was den Platz-

bedarf der Schaltvorrichtung nochmals beträchtlich vermindert und den Aus- und Einbau der beiden Schalter weiter vereinfacht. Um trotz der körperlichen Zusammenfassung von peripheren Teilen des Lasttrennschalters 21,22 und des Umschalters 26,2?, 28 eine Entkoppelung der unter schiedlichen Schaltbewegungen zu erreichen und den Ort dieser Entkoppelung möglichst weit vorzuverlegen, ist der Drehkontakt 28 von der axialen Verschiebebewegung der Welle 16 durch eine für ihn am Isolierkörper 23,24 vorgesehene achsparallele Führung ausgenommen und über einen flexiblen Leiter oder einen Gleitkontakt an das axial bewegliche Gegenkontaktstück 22 des Lasttrennschal ters 21,22 angeschlossen.

Die Welle 16 ist vorzugsweise fern vom Kabelanschluß 19,20 auf der Seite der Sammelschiene 11 durch die Kapselung 10 im Dichtsitz hindurchgeführt. Dadurch ist es möglich, den innerhalb der Kapselung 10 für die Sammelschiene 11 benötigten Raum in größerem Maße für die Unterbringung von Schalterteilen mitzubenutzen. In Übereinstimmung mit der Zeichnung wird dies dergestalt realisiert, daß die Sammelschiene 11 durch den Isolierkörper 23,24 rechtwinklig kreuzend hindurchgeführt ist, die im Isolierkörper 23,24 für die Sammelschiene 11 vorgesehene Durchführungsöffnung zu einem in seiner Länge die axialen Schaltbewegungen des Gegenkontaktstücks 22 des Lasttrennschalters 21,22 zulassenden Langloch 29 erweitert ist, der Isolierkörper 23,24 in einen zu seiner Achse drehsymmetrischen Isolierkörperkern 23 und einen auf dem Isolierkörperkern 23 drehbar gelagerten Isolierkörpermantel 24 unterteilt ist und die im Isolierkörper 23,24 für die Sammelschiene 11 vorgesehene Durchführungs öffnung im Bereich des Isolierkörpermantels 24 zu zwei um 180 Winkelgrade gegeneinander versetzten in ihrem

Öffnungswinkel die Schaltbewegungen des Drehkontakts zulassenden Sektorenfenstern 30 nochmals erweitert ist.

Bei alledem besteht der Phasenkontakt 26 des Umschalters 26,27,28 aus einem zusammen mit der Sammelschiene 11 durch den Isolierkörper 23,24 hindurchgeführten, der Länge nach mit breiter Berührungsfläche an die Sammelschiene 11 angefügten und an seinen beiden Enden mit je einem rechtwinklig abstehenden Kontaktfinger 31 ausgestatteten Formkörper, um ihm einen besonders festen Halt zu verschaffen und um auch stärkere elektrische Ströme überleiten zu können. Der Phasenkontakt 26 erhält eine den Aufbau und die Montage der Schaltvorrichtung vereinfachende Nebenfunktion, indem die beiden Stirnseiten des den Phasenkontakt 26 bildenden Formkörpers als Auflager für das den Umschalter 26,27,28 und den Lasttrennschalter 21,22 mit einem Zwischenraum zu der aus elektrisch leitendem Material bestehenden Kapselung 10 gemeinsam einschließende Zylinderrohr 13 aus elektrisch isolierendem Material verwendet sind. An jedem der beiden Auflager ist eine das Zylinderrohr 13 mit dem Phasenkontakt 26 verbindende Fixierschraube 32 vorgesehen, deren Kopf über den jeweiligen für die Sammelschiene 11 in der Kapselung 10 geschaffenen Abzweig erreichbar ist, in das Zylinderrohr 13 eingesenkt ist und gewöhnlich von einer auf dem Zylinderrohr 13 verschiebbaren Isoliermanschette 33 überdeckt wird. Der Verbindung des Phasenkontakts mit der Sammelschiene 11 dienen zwei Zylinderkopfschrauben 3^, die parallel zur Längsachse der Schaltvorrichtung im Bereich zwischen dem Zylinderrohr 13 und dem Isolierkörpermantel 24 durch die Sammelschiene 11 hindurchgreifen und von der'aSial verschiebbaren Welle 16 zugeordneten Seite aus erreichbar sind.

BAD

In Anpassung an die Starkstromausführung des Phasenkontakts 26 und zur Leistung eines Beitrags zu einer hohen Betriebssicherheit, einem geringen Platzbedarf, einer kostengünstigen Herstellung und einer zeitsparenden Wartung besteht der Erdkontakt 27 des Umschalters 26,27,28 aus zwei um 90 Winkelgrade zu den Kontaktfingern 31 des Phasenkontaktes 26 versetzten, außerhalb des Isolierkörpermantels 24 parallel zu dessen Drehachse verlaufenden und an der Welle 16 zusammengeführten Flachschienen. Dadurch, daß der Drehkontakt 28 des Umschalters 26,27,28 zwei zum federnden breitseitigen Einschluß der Kontaktfinger 31 des Phasenkontaktes 26 oder der entsprechend geformten freien Enden des Erdkontaktes 27 eingerichtete Enden mit dem Längsschnittbild einer zweizinkigen Gabel aufweist und die Drehkontaktenden 35 schmalseitig zwischen je zwei vom Isolierkörpermantel 24 aufragenden Flügeln 36 lose geführt sind, wird die Starkstromtauglichkeit des Drehkontakts 28 weiter verbessert und der Drehkontakt 28 von den axialen Schaltbewegungen des zwisehen dem Gegenkontaktstück 22 des Lasttrennschalters 21,22 und der Welle 16 eingefügten Isolierkörpers 23,24 auf besonders einfache Weise ausgenommen.

Die als gemeinsames Betätigungselement für den Lasttrenn schalter 21,22 und den Umschalter 26,27,28 vorgesehene axial verschiebbare Welle 16 ist mit einem Endbund 37 ohne axiales Spiel gegenüber dem Isolierkörperkern 23 an dessen Stirnende drehbar gelagert. Seitlich neben dem Endbund 37 ist die Welle 16 mit Radialarmen 38 versehen, deren äußeres Ende an der Stirnseite des Isolierkörpermantels 24 befestigt ist. Der die Kapselung 10 vervollständigende Deckel 15 hat einen nach außen abstehenden zentralen Einsatz 39, der der axial verschiebbaren Welle 16 eine bessere Führung verleiht und mehr als einer WeI-

lendichtung 40 Platz bietet. Außerhalb der Kapselung endet die Welle 16 mit einer auf ihr befestigten und den Einsatz 39 teilweise einschließenden Antriebsscheibe Für den Anschluß der in der Zeichnung nicht mit dargestellten Betätigungsvorrichtung des Lasttrennschalters 21,22 ist an der Antriebsscheibe 41 eine in deren Rand umlaufende Kopplungsnut 42 vorgesehen und für den Anschluß der in der Zeichnung ebenfalls nicht mit dargestellten Betätigungsvorrichtung des Umschalters 26,27,28 an der inneren Stirnseite der Antriebsscheibe 41 ein Schwenkhebel 43 befestigt. Der Einbau der beschriebenen elektrischen Mittelspannungs-Schaltvorrichtung beispielsweise in eine Transformatorstation oder Verteilerstation erfolgt letztlich in der Weise, daß eine Sammelschiene 11 durch die Schaltvorrichtung hindurchgesteckt und darin festgeschraubt wird und die Kapselung 10 durch Anflanschen von die Sammelschiene 11 koaxial einschließenden Rohrstücken vervollständigt wird.

9 Ansprüche

1 Blatt Bezugszeichenliste

2 Blatt Zeichnung

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Bezugszeichenliste

10 Kapselung

11 Sammelschiene

12 Isolierölfüllung

13 Zylinderrohr

14 Dichtungsring

15 Deckel

16 Welle

17 Adapterring

18 Dichtungsring

19 Isoliermantel

20 Leiterdurchführung

21 Kontaktstück

22 Gegenkontaktstück

23 Isolierkörperkern

24 Isolierkörpermantel

25 Vakuumgefäß

26 Phasenkontakt

27 Erdkontakt

28 Drehkontakt

29 Langloch

30 Sektorenfenster

31 Kontaktfinger

32 Fixierschraube

33 Isoliermanschette

34 Zylinderkopfschraube

35 Drehkontaktende

36 Flügel

37 Endbund

38 Radialarm

39 Einsatz

40 Wellendichtung

41 Antriebsscheibe

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43 Schwenkhebel

Claims

Patentansprüche

Elektrische Mittelspannungs-Schaltvorrichtung, bei der in einer Kapselung mit einer gasförmigen oder flüssigen Isoliermittelfüllung zwischen einem Kabelanschluß und einer Sammelschiene einem als Vakuumschaltröhre mit einem ortsfesten Kontaktstück und mit einem axial beweglichen und über einen Isolierkörper mit einer Betätigungsvorrichtung verbundenen Gegenkontaktstück ausgebildeten Lasttrennschalter ein wechselweise zwischen einem Phasenkontakt und einem Erdkontakt umschaltbarer Umschalter nachgeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß für den Lasttrennschalter (21,22) und den Umschalter (26,27,28) eine axial verschiebbare Welle (16) mit dem Lasttrennschalter zugeordneter Verschiebbarkeit und dem Umschalter zugeordneter Verdrehbarkeit als gemeinsames Betätigungselement vorgesehen ist.

Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wechselweise zwischen dem Phasenkontakt (26) und dem Erdkontakt (27) umschaltbare Drehkontakt (28) des Umschalters (26,27,28) an dem zwischen der Welle (16) und dem axial beweglichen Gegenkontaktstück (22) des Lasttrennschalters (21,22) eingefügten Isolierkörper (23,24) angebracht ist.

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- yf- /.

3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkontakt (28) von der axialen Verschiebebewegung der Welle (16) durch eine für ihn am Isolierkörper (23,24-) vorgesehene achsparallele Führung ausgenommen ist und über einen flexiblen Leiter oder einen Gleitkontakt an das axial bewegliche Gegenkontaktstück (22) des Lasttrennschalters (21,22) angeschlossen ist.

4-. Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (16) fern vom Kabelanschluß (19,20) auf der Seite der Sammelschiene (11) durch die Kapselung (10) im Dichtsitz hindurchgeführt ist.

5· Schaltvorrichtung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelschiene (11) durch den Isolierkörper (23,24-) rechtwinklig kreuzend hindurchgeführt ist, die im Isolierkörper (23,24·) für die Sammelschiene (11) vorgesehene Durchführungsöffnung zu einem in seiner Länge die axialen Schaltbewegungen des Gegenkontaktstücks (22) des Lasttrennschalters (21,22) zulassenden Langloch (29) erweitert ist, der Isolierkörper (23,24-) in einen zu seiner Achse drehsymmetrischen Isolierkörperkern (23) und einen auf dem Isolierkörperkern (23) drehbar gelagerten Isolierkörpermantel (24-) unterteilt ist und die im Isolierkörper (23,24-) für die Sammelschiene (11) vorgesehene Durchführungsöffnung im Bereich des Isolierkörpermantels (24-) zu zwei um 180 Winkelgrade gegeneinander versetzten in ihrem Öffnungswinkel die Schaltbewegungen des Drehkontakts (28) zulassenden Sektorenfenstern (30) nochmals erweitert ist.

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- _Τ-ί.

6. Schaltvorrichtung nach Anspruch 51 dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenkontakt (26) des Umschalters (26,27,28) aus einem zusammen mit der Sammelschiene (11) durch den Isolierkörper (23,24) hindurchgeführten, der Länge nach mit breiter Berührungsfläche an die Sammelschiene (11) angefügten und an seinen beiden Enden mit je einem rechtwinklig abstehenden Kontaktfinger (31) ausgestatteten Formkörper besteht.

7· Schaltvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stirnseiten des den Phasenkontakt (26) bildenden Formkörpers als Auflager für ein den Umschalter (26,27,28) und den Lasttrennschalter (21,22) mit einem Zwischenraum zu der aus elektrisch leitendem Material bestehenden Kapselung (10) gemeinsam einschließendes Zylinderrohr (13) aus elektrisch isolierendem Material verwendet sind.

8. Schaltvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Erdkontakt (27) des Umschalters (26,27,28) aus zwei um 90 Winkelgrade zu den Kontaktfingern (31) des Phasenkontaktes (26) versetzten, außerhalb des Isolierkörpermantels (24) parallel zu dessen Drehachse verlaufenden und an der Welle (16) zusammengeführten Flachschienen besteht.

9. Schaltvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkontakt (28) des Umschalters (26,27,28) zwei zum federnden breitseitigen Einschluß der Kontaktfinger (3Ό des Phasenkontaktes (26) oder der entsprechend geformten freien Enden des Erdkontaktes (27) eingerichtete Enden mit dem Längsschnittbild einer zweizinkigen Gabel aufweist und die Drehkontaktenden (35) schmalseitig zwischen je zwei vom Isolierkörpermantel (24) aufragenden Flügeln (36) lose geführt sind.

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