[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Lasttrennschalter einer Hochspannungsschalteinheit
(Drehstromschalter) gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
[0002] Ein Lasttrennschalter der gattungsgemäßen Art ist aus der DE-PS 22 40 492 vorbekannt.
Die spezielle Ausbildung der einzelnen Schaltelemente dieses Lasttrennschalters ist
in der DE-PS 22 29 865 näher beschrieben. Die einzelnen Schaltelemente des Lasttrennschalters
werden mittels des Einsetz- und Abziehwerkzeuges (Handsprungantrieb) einzeln nacheinander
ein- bzw. ausgeschaltet. Der Nachteil dieses einpoligen Schaltens liegt darin, daß
unter bestimmten Gegebenheiten eines Versorgungsnetzes das einpolige Schalten zu verhältnismäßig
hohen Überspannungen infolge des Schaltvorganges führt. Insbesondere in Versorgungsnetzen,
deren Sternpunkt über Erdschluß-Löschspulen geerdet ist, kann es beim Abschalten
von großen Anteilen des Versorgungsnetzes zu diesen Überspannungen kommen, z.B. wenn
bei einem Schaltvorgang nur 80 oder 90 % der Versorgungsleistung des Versorgungsnetzes
abgeschaltet werden. Ein weiterer Nachteil des einpoligen Schaltens besteht darin,
daß z.B. an das Versorgungsnetz angeschlossene, nicht ausreichend über Motorschutz-Schalter
abgesicherte Elektromotoren nach dem Ausschalten einer Phase bei dem zwischenzeitlichen
Betrieb über nur zwei Phasen beschädigt werden können.
[0003] Es sind zwar z.B. aus der DE-PS 29 07 559 dreipolig schaltbare Lasttrennschalter
für Hochspannungsschalter vorbekannt. Diese sind jedoch von gattungsfremder Bauart.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lasttrennschalter einer Hochspannungsschalteinheit
(Drehstromschalter) der gattungsgemäßen Art dahingehende weiterzubilden, daß alle
drei Schaltelemente und somit alle drei Phasen des Versorgungsnetzes gleichzeitig
ein- bzw. ausschaltbar sind.
[0005] Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches
1. Durch die Verbindung aller drei Schaltelemente untereinander über die Isolierstoffbrücke
wird erfindungsgemäß erreicht, daß bei Betätigung nur eines der Schaltelemente, vorzugsweise
des mittleren Schaltelementes, alle drei Schaltelemente gemeinsam schaltbar sind.
Dabei wird die gattungsgemäß vorausgesetzte Bauart des Lasttrennschalters einer Hochspannungsschalteinheit
beibehalten. Die vorhandenen Schaltelemente werden nur geringfügig geändert, so daß
aus dem einpolig schaltbaren Lasttrennschalter, bei welchem alle drei Phasen nacheinander
geschaltet werden müssen, ein dreipolig schaltbarer Lasttrennschalter hergestellt
wird, bei welchem alle drei Phasen gleichzeitig geschaltet werden. Hierbei werden
die Vorteile des an sich bekannten dreipoligen Schaltens mit der bekannten und bewährten
Konstruktion eines einpolig zu schaltenden Lasttrennschalters verbunden. Besonders
vorteilhaft ist es, daß eine nachträgliche Umrüstung bereits bestehender Lasttrennschalter
sehr leicht möglich ist. Es müssen lediglich die Schaltelemente ausgetauscht werden.
An den ortsfesten Teilen der Hochspannungsschalteinheit sind keine Änderungen erforderlich.
[0006] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
So ist insbesondere vorgeshen, die Rasteinrichtung für die Schaltelemente nur in
das mittlere der drei Schaltelemente einzubauen, wohingegen die beiden äußeren Schaltelemente
im Gegensatz zum Stand der Technik gemäß DE-PS 22 40 492 keine Rasteinrichtung aufweisen.
Die beim Ein- oder Ausschalten mittels des Einsetz- und Abziehwerkzeuges (Handsprungangtrieb)
zu überwindende Rastkraft ist damit nicht größer als beim einpoligen Schalten.
[0007] Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen näher dargestellten
Ausführungsbeispieles eines Lasttrennschalters einer Hochspannungsschalteinheit
(Drehstromschalter) näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die Hochspannungsschalteinheit (Drehstromschalter) mit eingesetztem Lasttrennschalter
in der Einschaltstellung,
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Lasttrennschalter,
Fig. 3 den in die Hochspannungsschalteinheit eingeführten, noch nicht eingeschalteten
Lasttrennschalter,
Fig. 4 eine Seitenansicht des Lasttrennschalters,
Fig. 5 die Vergrößerung des Details A aus Fig. 1 mit der Rasteinrichtung im mittleren
Schaltelement,
Fig. 6 die Hochspannungsschalteinheit mit einer Prinzipdarstellung des mit der Rasteinrichtung
versehenen mittleren rohrförmigen Schaltelements,
Fig. 7 eine prinzipielle Stirnansicht gemäß Pfeil Z in Fig. 6,
Fig. 8 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Einsetz- und Abziehwerkzeuges
(Handsprungantrieb) und
Fig. 9 einen Schnitt gemäß der Linie B-B in Fig. 8.
[0008] Die in Fig. 1 dargestellte Hochspannungsschalteinheit 63 entspricht in ihrem Grundaufbau
der Hochspannungsschalteinheit gemäß DE-PS 22 40 492. Das zweiteilige Kunststoffgehäuse
der Hochspannungsschalteinheit 63 trägt auf seiner Unterseite drei Anschlußklemmen
64, 65, 66 für die drei Phasen R, S, T eines Hochspannungs-Drehstromnetzes. Diese
sind im Inneren des Gehäuses über Stromschienen 42 mit je einem Hauptkontaktstück
33 verbunden, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Ferner sind im Gehäuse der Hochspannungsschalteinheit
63 im Abstand zu den Hauptkontaktstücken 33 drei mit Abgriffen versehene Gegenkontakte
43 angeordnet. Diese sind mit den Hauptkontaktstücken 33 über rohrförmige Schaltelemente
11, 12, 13 verbindbar, wie es in der DE-PS 22 40 492 näher beschrieben ist. Die spezielle
Ausbildung der einzelnen rohrförmigen Schaltelemente 11, 12, 13 ist in der DE-PS 22
29 865 näher beschrieben.
[0009] Jedes rohrförmige Schaltelement 11, 12, 13 besteht im wesentlichen aus einer rohrförmigen
Hauptstrombahn 14, welche zur elektrischen Verbindung eines Hauptkontaktstückes 33
mit einem Gegenkontakt 43 dient, und einer hier nicht näher beschriebenen Kupplungsverbindung
24, 35 für die Einschaltstellung. Am äußeren Ende jeder rohrförmigen Hauptstrombahn
14 ist eine Isolierstoffhülse 30 befestigt. Am freien Ende dieser Isolierstoffhülse
30 ist eine napfförmigen Isolierstoffhaube 31 angesetzt, welche die Isolierstoffhülse
30 und einen Teil der rohrförmigen Hauptstrombahn 14 in einem Abstand umschließt,
wie es insbesondere in Fig. 3 dargestellt ist. In der Einschaltstellung gemäß Fig.
1 umgeben die Isolierstoffhauben 31 hülsenförmige Isolierteile 78, welche am Gehäuse
der Hochspannungsschalteinheit 63 angesetzt sind, wie es in Fig. 6 dargestellt ist.
[0010] Die Isolierstoffhauben 31 der drei Schaltelemente 11, 12, 13 sind auf dem zur Hauptstrombahn
14 hin gerichteten Ende außen mit Rippen 85 versehen, an welche sich zum anderen Ende
hin ein zylindrischer Teil 86 anschließt. Die zylindrischen Teile 86 der Isolierstoffhauben
31 sind in einer Isolierstoffbrücke 10 aufgenommen, wie es insbesondere in den Figuren
3, 4 und 5 dargestellt ist.
[0011] Die Isolierstoffbrücke 10 ist im Querschnitt U-förmig (Fig. 4) ausgebildet, wobei
die Seitenstege 87 von der Mitte nach außen jeweils abgeschrägt sind, wie es in Fig.
3 dargestellt ist. Die Basis 88 der U-förmigen Isolierstoffbrücke 10 ist mit drei
Bohrungen 77 versehen, an deren mittlere Bohrung 77 sich ein Rohrstück 76 anschließt,
welches mit der Basis 88 fest verbunden ist. Die beiden äußeren Bohrungen 77 sind
mit nur aufgesteckten Rohrstücken 76 versehen. In die Rohrstücke 76 sind von der Basis
88 her die drei Schaltelemente 11, 12, 13 mit den zylindrischen Teilen 86 ihrer Isolierstoffhauben
31 eingesteckt, wobei die Rippen 85 an der Basis 88 der Isolierstoffbrücke zur Anlage
kommen. Die somit aufgesteckten Rohrstücke 76 sind durch Keile 18 auf dem zylindrischen
Teil 86 der Isolierstoffhauben 31 gesichert. Die Keile 18 sind an allen drei Schaltelementen
11 bis 13 durch Befestigungsschrauben 71 gesichert, deren hervorstehende Schraubenköpfe
das Einsetzen eines Handsprungantriebes für einpoliges Schalten verhindern.
[0012] Somit sind die drei Schaltelemente 11, 12, 13 in der Isolierstoffbrücke 10 drehbar
gelagert, aber axial formschlüssig zwischen den Rippen 85 und den Keilen 18 festgelegt.
Die Schaltelemente 11, 12, 13 und die Isolierstoffbrücke 10 bilden somit eine Baueinheit.
In der Basis 88 der Isolierstoffbrücke 10 sind drei Öffnungen 73 zur Durchführung
von Spannungsprüfern zu jedem Schaltelement 11 bis 13 ausgebildet.
[0013] Im mittleren Schaltelement 12 ist eine Rasteinrichtung 44 angeordnet, welche in
Fig. 5 näher dargestellt ist. Diese besteht aus zwei in die Isolierstoffhülse 30 der
Hauptstrombahn 14 eingesetzten Raststiften 45, die unter Wirkung einer inneren Druckfeder
46 radial nach außen gerichtet sind. In einer Isolierstoffbuchse 74 des hülsenförmigen
Isolierteils 78 der ortsfesten Hochspannungsschalteinheit 63 sind im axialen Abstand
voneinander zwei Rastausnehmungen 47, 48 ausgebildet, mit welchen die Raststifte
45 der Rasteinrichtung 44 zusammenwirken, wie es in den Figuren 5 bis 7 dargestellt
ist. In der Ausschaltstellung (Position a) befinden sich die Raststifte 45 in der
äußeren Ausnehmung 48 der Isolierstoffbuchse 74 des Isolierteiles 78. Nach einer Drehung
um 90° in Uhrzeigerrichtung (Fig. 7) kommen die Raststifte 45 in die Bereitschaftsstellung
zum Einschalten (Position b), in welcher die Raststifte 45 gegen Anschläge in der
Isolierstoffbuchse 74 anlaufen. In dieser Drehlage des Schaltelementes 12 kann dieses
mittels des in Fig. 8 näher dargestellten Einsatz- und Abziehwerkzeuges (Handsprungantrieb)
50 in Richtung des Pfeiles Z in die Hochspannungsschalteinheit 63 eingedrückt werden,
um die drei Hauptkontaktstücke 33 mit den Gegenkontaktstücken 43 über die Hauptstrombahnen
14 elektrisch miteinander zu verbinden. Beim Erreichen der Verbindung greifen die
Raststifte 45 in die axial einwärts gelegene Rastausnehmung 47 ein (Position c).
[0014] Da beim Eindrücken des mittleren Schaltelementes 12 über die Isolierstoffbrücke 10
gleichzeitig auch die äußeren Schaltelemente 11, 13 mitgenommen werden, wird mittels
eines einzigen Einschaltvorganges ein dreipoliges Schalten aller drei Phasen der Hochspannungsschalteinheit
63 durchgeführt. Es wird hierbei nochmals darauf hingewiesen , daß die äußeren Schaltelemente
11, 13 keine Rasteinrichtungen aufweisen.
[0015] Zum Ausschalten der Hochspannungsschalteinheit 63 müssen die Schaltelemente 11, 12,
13 mittels des Werkzeuges 50 herausgezogen werden, wobei die Rastkraft der Rastfeder
46 der in die Rastausnehmungen 47 eingreifenden Raststifte 45 der Rasteinrichtung
44 des mittleren Schaltelementes 12 überwunden werden muß. Eine Zugfeder 75 dient
zur selbsttätigen Rückstellung des mittleren Schaltelementes 12 beim Ausschalten aus
der Position b in die Position a. Das Einsetz- und Abziehwerkzeug (Handsprungantrieb)
50 ist in der Figur 8 dargestellt. Dieses besteht aus einem Handgriff 58, einem Verbindungskopf
81 zum Eingriff in die Fassung 82 des mittleren Schaltelementes 12 und aus zwei den
Handgriff 58 und den Verbindungskopf 81 miteinander verbindenden, parallel geschalteten
Federeinrichtungen 51. Jede Federeinrichtung 51 besteht aus einem Teleskopgehäuse
80, aus zwei ineinandergreifenden und ineinandergleitbaren Hülsen 52, 62. Die Hülse
62 ist mit einer am Handgriff 58 fest angebrachten Stirnplatte 60 fest verbunden.
Die Hülse 52 ist in der Hülse 62 gleitbar und wird unter Wirkung einer sich am Boden
der Hülse 52 abstützenden Druckfeder 54 bis zum Anschlag 41 aus der Hülse 62 herausgedrückt.
Die Druckfeder 54 stützt sich am Boden der Hülse 62 über einen Teller 89 ab. Das freie
Ende der Hülse 52 ist gleitbar auf einem Rohrstück 90 aufgenommen, welches zur Verbindung
beider Teleskopgehäuse 80 mit einer Stirnplatte 59 fest verbunden ist, die wiederum
den Verbindungskopf 81 trägt. Im Rohrstück 90 ist der Kopf 91 einer Stößelstange 92
gleitbar geführt, welche mit ihrem anderen Ende mit dem Teller 89 der Druckfeder 54
fest verschraubt ist.
[0016] Der Verbindungskopf 81 ist über einen rohrförmigen Ansatz 93, 93' eines scheibenförmigen
Kupplungsteiles 55 mit der Stirnplatte 59 verbunden. Auf dem rohrförmigen Ansatz
93, 93' ist gegen die Wirkung einer Druckfeder 69 eine Überwurfhülse 56 axial verschiebbar
gelagert, deren Endstellungen einerseits durch die Stirnfläche der Stirnplatte 59
und andererseits durch einen Stift 94 begrenzt ist. Der rohrförmige Ansatz 93, 93'
des Kupplungsteiles 55 ist durch eine in Seitenanschit V-förmige Trennebene 93' '
als Kupplung ausgebildet, welche mittels einer auf eine innere Hülse 55' ' einwirkenden
Druckfeder 68 zusammengehalten wird. Die Druckfeder 68 zieht über die Hülse 55' '
das am rohrförmigen Ansatz 93' angebrachte Kupplungsteil 55 gegen den fest mit der
Stirnplatte 59 verbundenen rohrförmigen Ansatz 93 über die V-Kupplung, so daß das
Kupplungsteil 55 mitgenommen wird, wenn das mittlere Schaltelement 12 von Position
a in Position b gedreht wird. (Fig. 7). Sofern über einen Winkel von mehr als 90°,
d.h. über die Position b gedreht werden sollte, so rastet das Kupplungsteil 55 des
Verbindungskopfes 81 über die V-Kupplung 93' ' und die Feder 68 aus. Damit ist sichergestellt,
daß durch überhöhte, vom Werkzeug 50 auf das Schaltelement 12 einwirkende Kräfte keine
Defekte an der Rastvorrichtung 44 auftreten können, deren Raststellungen im Winkel
von 180° zueinander angeordnet sind.
[0017] Das scheibenförmige Kupplungsteil 55 ist innerhalb einer stirnseitigen zylindrischen
Ausnehmung der Überwurfhülse 56 angeordnet. Das Kupplungsteil 55 ist an einer Seite
mit einem Schlitz 55' versehen und weist auf der diesem radial gegenüberliegenden
Seite einen Führungsstift 72 auf. Im Kopf 83 des Kupplungsteils 55 ist ein durch eine
Druckfeder 67 belasteter Führungsstift 57 gleitbar angeordnet. Der in Fig. 9 im Querschnitt
dargestellte Kopf 83 weist einen Einstich 84 auf, so daß der Kopf 83 hinter einem
platten-scheibenförmigen Kopfteil im Querschnitt oval ausgebildet ist. Auf die beiden
Federeinrichtungen 51 sind Gummiteller 95 zur Sicherung der Bedienungsperson aufgeschoben.
[0018] Die an der Stirnseite des Schaltelementes 12 ausgebildete Fassung 82 ist Bestandteil
der Stirnseite der Isolierstoffhaube 31. Die Fassung 82 umfaßt eine schlüssellochförmige
Öffnung 32 mit einem davon ausgehenden Schlitz 34. Eine Befestigungsschraube 71 ist
axial in die Isolierstoffhaube 31 eingeschraubt und trägt zugleich den Keil 18 zur
Sicherung der Isolierstoffbrücke 10. Zum Ein- und Ausschalten der Schaltelemente 11,
12, 13 wird der Verbindungskopf 81 des Werkzeuges 50 in die Fassung 82 des mittleren
Schaltelementes 12 eingesetzt, wobei der Kopf 83 in die Öffnung 32 und die Befestigungsschraube
71 in den Radialschlitz 55' des Kupplungsteiles 55 eingreifen. Der Stift 72 des Kupplungsteiles
55 greift in den Schlitz 34 der Öffnung32 ein. Die Überwurfhülse 56 umschließt den
zylindrischen Teil 86 der Isolierstoffhaube 31, wobei ein Schlitz 56' im stirnseitigen
Umfang der Hülse 56 über den Keil 18 greift. Auf diese Weise können Ein- und Ausschaltvorgänge
des Lasttrennschalters mittels des Werkzeuges 50 vorgenommen werden, wie es nachfolgend
beschrieben wird.
[0019] Zum Einschalten befinden sich die drei Schaltelemente 11, 12, 13 in der Hochspannungsschalteinheit
63 derart, daß die Rasteinrichtung 44 sich in der Position a (Vorverriegelung) befindet,
in der die Raststifte 45 auf einen Anschlag 79 treffen, der die Position a sicherstellt.
Die Position a stellt ferner sicher, daß beim Einschieben des Schaltelementes 12
die Rastierung nicht überfahren werden kann . Entscheidend für das elektrische Einschaltvermögen
ist die Geschwindigkeit. Eine konstante Geschwindigkeit ist nur aus der Ruhelage des
Schaltelementes zu erreichen. Nach einer Drehung des mittleren Schaltelementes 12
mittels des Handgriffes 58 in die Position b werden mittels des Handgriffes 58 die
beiden Druckfedern 54 der beiden parallelen Federeinrichtungen 51 zusammengedrückt,
bis diese vollständig gespannt sind. So lange sperrt die in das Schaltelement 12 eingebaute
Rasteinrichtung 44 das Schaltelement 12. Das Einschalten der drei Schaltelemente 11,
12, 13 erfolgt dann schlagartig nach Überwindung der Rasteinrichtung 44. Die Raststifte
45 rasten dann in die Rastausnehmung 47 ein (Position c in Fig. 6).
[0020] Der Ausschaltvorgang erfolgt in entgegengesetzter Weise. Dabei wird wiederum das
Werkzeug 50 in voranstehend beschriebener Weise mit seinem Verbindungskopf 81 in
die Fassung 82 des mittleren Schaltelementes 12 eingerastet. Durch Ziehen des Handgriffes
58 werden die beiden Druckfedern 54 der beiden Federeinrichtungen 51 gespannt, wobei
die Hülse 52 auf dem Rohrstück 90 gleitet und sich zwischen den stirnseitigen Enden
der Hülse 52 und der Stirnplatte 59 eine Trennungsfuge 96 öffnet. Erst nach vollständiger
Spannung beider Druckfedern 54 kann dann die Rasteinrichtung 44 schlagartig überwunden
werden, wobei die Raststifte 45 aus der Rastausnehmung 47 ausrasten und die Baueinheit
aus Isolierstoffbrücke 10 und den drei Schaltelementen 11, 12, 13 aus der Schalteinheit
63 herausgezogen wird, wobei die Rastausnehmung 48 beim Ausschaltvorgang überfahren
wird. Unter Wirkung der Zugfeder 75 wird dann das mittlere Schaltelement 12 in die
Ausgangslage (Position a) zurückgedreht.
1. Lasttrennschalter einer Hochspannungsschalteinheit (Drehstromschalter) aus drei,
jeweils zwei elektrische Kontakte verbindenden, mit einer Rasteinrichtung versehenen
Schaltelementen, die mittels eines Einsetz- und Abziehwerkzeuges (Handsprungantrieb)
aus der Einschaltstellung in die Ausschaltstellung und umgekehrt bringbar sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die drei Schaltelemente 11 bis 13 mittels einer Isolierstoffbrücke 10 derart
miteinander verbunden sind, daß bei Betätigung eines der Schaltelemente (11 bis 13)
alle Schaltelemente (11 bis 13) gemeinsam schaltbar sind.
2. Lasttrennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente
(11 bis 13) in ihrer Achsrichtung formschlüssig mit der Isolierstoffbrücke (10) verbunden
und drehbar in der Isolierstoffbrücke (10) gelagert sind.
3. Lasttrennschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur das
mittlere Schaltelement (12) mit einer Rasteinrichtung (44) versehen und mittels
des Werkzeuges (50) betätigbar ist.
4. Lasttrennschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
das mittlere Schaltelement (12) mit einer an der Isolierstoffbrücke (10) angreifenden
Rückstellfeder (75) versehen ist.
5. Lasttrennschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der mit einem Werkzeug (Handsprungantrieb)
(50) aus einem Handgriff (58), einem Teleskopgehäuse (80) aus zwei ineinandergreifbaren
Hülsen (52, 62), aus einer in diesen angeordneten Druckfeder (54) und aus einem Verbindungskopf
(81) zum Eingreifen in die Fassung (82) des mittleren Schaltelementes (12) betätigt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Federenergie des Werkzeuges (50)
beim Einschalt- und Ausschaltvorgang zwei Teleskopgehäuse (80) mit eingebauten Druckfedern
(54) parallel zueinander zwischen Handgriff (58) und Verbindungskopf (81) des Werkzeuges
(50) angeordnet sind.
6. Lasttrennschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fassungen (82)
der Schaltelemente (11 bis 13) mit Befestigungsschrauben (71) für Keile (18) versehen
sind, deren Schraubenköpfe das Einsetzen eines Werkzeuges für einpoliges Schalten
verhindern.
7. Lasttrennschalter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskopf
(81) des Werkzeuges (50) mit einem achsparallelen Stift (72) versehen ist, der ein
Einhängen des Verbindungskopfes (21) in ein Schaltelement für einpoliges Schalten
verhindert.
8. Lasttrennschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
in der Basis (88) der Isolierstoffbrücke (10) Öffnungen (73) zur Durchführung von
Spannungsprüfern zu jedem der drei Schaltelemente (11 bis 13) ausgebildet sind.