Elektrische Mittelspannungs-Schaltvorrichtung

Abstract

 In einer Kapselung (10) mit Isoliermittelfüllung (12) ist zwischen einem Kabelanschluß (19, 20) und einer Sammelschiene (11) einem als Vakuumschaltröhre ausgebildeten Lasttrennschalter (21, 22) ein wechselweise zwischen einem Phasenkontakt (26) und einem Erdkontakt (27) umschaltbarer Umschalter (26, 27, 28) nachgeordnet. Dabei ist eine axial verschiebbare Welle (16) mit dem Lasttrennschalter (21, 22) zugeordneter Verschiebbarkeit und dem Umschalter (26, 27, 28) zugeordneter Verdrehbarkeit in der Weise vorgesehen, daß die Sammelschiene (11) durch einen Isolierkörper (23, 24) rechtwinklig kreuzend hindurchgeführt ist, die betreffende Durchführungsöffnung zu einem in seiner Länge die Schaltbewegungen des Lasttrennschalters (21, 22) zulassenden Langloch (29) erweitert ist, der Isolierkörper (23, 24) in einen Isolierkörperkern (23) und einen auf dem Isolierkörperkern (23) drehbar gelagerten Isolierkörpermantel (24) unterteilt ist und die Durchführungsöffnung im Bereich des Isolierkörpermantels (24) zu zwei in ihrem Öffnungswinkel die Schaltbewegungen des Drehkontakts (28) des Umschalters (26, 27, 28) zulassenden Sektorenfenstern (30) nochmals erweitert ist. Dadurch erhält die Mittelspannungs-Schaltvorrichtung eine bei hoher Betriebssicherheit wenig Platz benötigende, kostengünstig herstellbare und zeitsparend zu wartende Bauform.

Beschreibung

[0001] 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.

[0002] Eine solche Schaltvorrichtung kommt ohne einen gesonderten reinen Erdungsschalter aus und bezieht den Lasttrennschalter in das Erdungsgeschehen ein, indem nach dem Umschalten des Umschalters von dem Fhasenkontakt auf den Erdkontakt die beiden Kontaktstücke des Lasttrennschalters 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 hochenergetischer Schaltspiele. Unter Einbeziehung der Kapselung und der Isoliermittelfüllung ergeben sich für die Schaltvorrichtung eine langdauernde Wartungsfreiheit und eine große Sicherheit selbst in einem feuchten, staubigen oder sonstwie aggressiven Umfeld.

[0003] 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.

[0004] 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 zeitsparend zu wartende Bauform zu schaffen.

[0005] 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.

[0006] Damit lassen sich an einer rohrförmig ausgebildeten Kapselung 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.

[0007] Ein aufgrund der in den Unteransprüchen angegebenen Erfindungsausgestaltungen besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel 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.

[0008] 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.

[0009] Als Vervollständigung der Kapselung 10 ist am einen Stirnende des kreiszylindrischen Rohres unter Zwischenfügung eines Dichtungsrings 14 ein kreisrunder Deckel 15 angeflanscht, durch den koaxial die axial verschiebbare Welle 16 hindurchgeführt ist, und am anderen Stirnende ies 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.

[0010] Während das ortsfeste Kontaktstück 21 des Lasttrennschalters 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.

[0011] 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 Platzbedarf 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 26,27,28 eine Entkoppelung der unterschiedlichen 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 Lasttrennschalters 21,22 angeschlossen.

[0012] 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 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.

[0013] 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 26 mit der Sammelschiene 11 dienen zwei Zylinderkopfschrauben 34, die parallel zur Längsachse der Schaltvorrichtung im Bereich zwischen dem Zylinderrohr 13 und dem Isolierkörpermantel 24 durch die Sammelschiene 11 hindurchgreifen und von der/der axial verschiebbaren Welle 16 zugeordneten Seite aus erreichbar sind.

[0014] 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 zwischen dem Gegenkontaktstück 22 des Lasttrennschalters 21,22 und der Welle 16 eingefügten Isolierkörpers 23,24 auf besonders einfache Weise ausgenommen.

[0015] Die als gemeinsames Betätigungselement für den Lasttrennschalter 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 Wellendichtung 40 Platz bietet. Außerhalb der Kapselung 10 endet die Welle 16 mit einer auf ihr befestigten und den Einsatz 39 teilweise einschließenden Antriebsscheibe 41. 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.

Ansprüche

1. 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.

2. 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.

3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkontakt (28) von der axialen Yerschiebebewegung 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.

6. Schaltvorrichtung nach Anspruch 5, 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 (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.

Zeichnung