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Metallgekapselter Hochspannungs -Trennschalter mit innerer Isolierstoflhülle
und Erdungsmitteln zwischen den Festkontakten Es ist bekannt, bei metallgekapselten
Hochspannungsschalteinheiten mit Luftisolation an Zwischenwänden Trennschalter vorzusehen,
deren beweglicher Teil von einer durch die Zwischenwand führenden Durchführung gebildet
wird. Die Trennstrecken, die beim Öffnen dieser Trennschalter entstehen, liegen
wie bei üblichen Trennschaltern in Luft. Eine isolierende Umhüllung ist dabei nicht
vorhanden.
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Ferner hat man Unterbrechungseinrichtungen für schlagwettergefährdete
Betriebe in der Weise ausgebildet, daß die Schaltstrecke in einem Isolierstoffrohr
untergebracht ist. Das Isolierstoffrohr soll ein Abströmen der Schaltgase verhindern.
Es begrenzt den Luftraum der Schaltstrecke und enthält einen beweglichen Schaltstift,
der in der Einschaltstellung die beiden feststehenden Schaltstücke miteinander verbindet.
An dem einen Ende des Isolierstoffrohres ist ein drittes feststehendes Schaltstück
vorgesehen, das geerdet ist. Wird der bewegliche Schaltstift in Ausschaltrichtung
bewegt, so gelangt er am Ende des Ausschalthubes mit dem einen Ende in das geerdete
dritte Schaltstück. Damit wird das eine der beiden feststehenden Schaltstücke des
Schalters und die gegebenenfalls daran angeschlossene Leitung geerdet.
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Ferner hat man bei einem Stichtrenner, dessen feststehendes Schaltstück
mit Hilfe von Isolierstoffstangen oberhalb eines beweglichen Schaltstückes angeordnet
ist, in der Mitte der Isolierstoffstangen leitende Einlagen vorgesehen, die geerdet
sind. Die leitenden Einlagen haben den Zweck, Kriechströme über die Trennstrecke
- nach Erde abzuführen. Dasselbe geschieht auch bei einem anderen bekannten Schalter,
bei dem die Unterbrechungsstelle in einer Durchführung angeordnet ist. Das Isolierstoffgehäuse
der Durchführung besteht aus zwei Teilen, deren einander zugekehrte Stirnseiten
gegen einen gemeinsamen geerdeten Metallflansch abgestützt sind.
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Die Erfindung befaßt sich im Gegensatz zu den vorgenannten Schaltern
mit Trennschaltern für eine metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage, bei der
alle hochspannungspotentialführenden Teile mit einer Umhüllung aus verfestigtem
Isoliermaterial, insbesondere aus Gießharz, versehen sind. Bei bekannten Anlagen
dieser Art ist in dem die Trennstrecke umgebenden Gießharzisolierkörper ein Kanal
vorgesehen, durch den in der Ausschaltstellung des Trennschalters ein Erdschieber
quer zu Bewegungsrichtung der Schaltstücke bis zur Achse des Trennschalters geschoben
werden soll. Bei der Erfindung kann dagegen auf diese besonderen Erdungsmittel zwischen
den Festkontakten dadurch verzichtet werden, daß erfindungsgemäß ein die beiden
beweglichen Schaltstücke tragender, scheibenförmig ausgebildeter, selbstleitender
Kontaktträger am Ende des Ausschaltvorganges die vom Isoliermaterial umgebene Trennstrecke
in zwei voneinander getrennte Kammern aufteilt und sich in an sich bekannter Weise
an einen mit der Metallkapselung verbundenen Erdkontakt legt.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Anordnung nach der Erfindung
liegt darin, daß die durch den Trennschalter getrennten Leitungsabschnitte durch
die Aufteilung der Trennstrecke gegen Überschläge oder Durchschläge längs der Trennstrecke
geschützt sind. Soweit Überschläge, z. B. bei Überspannungen, auftreten, können
Lichtbögen nur von den spannungsführenden Teilen zu dem in der Ausschaltstellung
mit der Metallkapselung leitend verbundenen beweglichen Schaltstück brennen. Diese
Lichtbögen bilden also nur einen Erdschluß. Durch die Unterteilung der Trennstrecke
in zwei Kammern ist dafür gesorgt, daß der Erdschluß auf die eine Kammer des Trennschalters
beschränkt bleibt. Das in den Kammern vorgesehene Isoliermittel, z. B. ein Isolieröl,
behält in der fehlerfreien Kammer seine Isolationsfestigkeit.
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Die Erfindung kann in verschiedener Weise verwirklicht werden. In
jedem Falle ist aber dafür zu sorgen, daß der vom verfestigten Isoliermaterial umgebene
Querschnitt der Trennstrecke in der Ausschaltstellung ausgefüllt ist. Es kann in
bestimmten
Fällen vorteilhaft sein, -das bewegliche Schaltstück
kleiner auszuführen, als dem Querschnitt der Trennstrecke entspricht, und dafür
mit dem beweglichen Schaltstück eine Platte entsprechender Abmessungen zu verbinden.
In der Einschaltstellung des Schalters ist die Platte zweckmäßig in einem Schlitz
der Gießharzisolation des Trennschalters untergebracht.
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Die Erfindung läßt sich besonders einfach bei solchen Trennschaltern
verwirklichen, bei denen das bewegliche Schaltstück in bekannter Weise mit zwei
feststehenden Schaltstücken zusammenwirkt, die es in der Einschaltstellung verbindet.
In der Ausschaltstellung besitzt das bewegliche Schaltstück dann keine Verbindung
mehr mit einem der beiden zur Trennstrecke führenden Leitungsabschnitte.
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Eine sichere leitende Verbindung zwischen dem beweglichen Schaltstück
und der Metallkapselung erhält man durch ein an der Metall'kapselung befestigtes
Gegenschaltstück, in das das bewegliche Schaltstück in der Ausschaltstellung eingreift.
Bei Trennschaltern, deren bewegliches Schaltstück beim Ein- bzw. Ausschalten eine
Längsbewegung senkrecht zur Strombahn des Trennschalters ausführt, kann man die
Gegenschaltstücke zweckmäßig unmittelbar an der Metallkapselung anbringen. In der
Einschaltstellung des Schalters ist das bewegliche Schaltstück an dieser Stelle
durch ein flüssiges Isoliermittel, vorzugsweise Öl, von der Umkapselung getrennt.
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Der Trennschalter kann z. B. als Drehtrenner ausgebildet werden. Im
Gegensatz zu den bisher bekannten Drehtrennschaltern mit einer Lufttrennstrecke
ist gemäß der weiteren Erfindung das bewegliche Schaltstück in einer trommelförmigen
Ausnehmung des Isoliermaterials angeordnet. Diese trommelförmige Ausnehmung; die
mit einem flüssigen Isolierstoff gefüllt ist, wird durch das bewegliche Schaltstück
in zwei halbzylindrische Kammern aufgeteilt. In der Ausschaltstellung des Schalters
sind die beiden Kammern vollständig voneinander getrennt.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung der Figuren, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt
sind.
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In den Fig. 1 und 2 ist in zwei Schnitten ein Drehtrennschalter dargestellt.
Der Schalter besitzt eine im wesentlichen geschlossene metallische Kapselung 1.
Die Kapselung ist geerdet. Mit 2 ist die aus Gießharz bestehende Umhüllung der spannungsführenden
Teile des Trennschalters bezeichnet. Zur Verbindung der einzelnen Anlagenteile sind
am oberen und unteren Ende des Trennschalters Flansche vorgesehen. Der untere Flansch
3 verläuft senkrecht zur Längsrichtung des Schalters. Der obere Flansch 4 ist gegenüber
der Längsrichtung des Schalters geneigt angeordnet. Dadurch wird das Aus- und Einbauen
einzelner geradlinig angeordneter Teile erleichtert.
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Das bewegliche Schaltstück 6 ist im Inneren einer mit 7 bezeichneten
trommelförmigen: Ausnehmung des Isoliermaterials angeordnet. Es besteht aus einer
Metallplatte 9, an der zwei senkrecht zur Platte verlaufende Messerteile 10 und
11 angebracht sind. Die Messerteile können mit der Platte als ein Stück hergestellt
sein. Sie greifen in der Einschaltstellung des Schalters in zwei feststehende Schaltstücke
13, 14. Die feststehenden Schaltstücke sind gabelförmig ausgeführt und umfassen
mit ihren beiden Schenkeln 13 a, 13 b bzw. 14 a, 14 b die Messerteile
10 bzw. 11. Wie Fig. 2 zeigt, ist am beweglichen Schaltstück 6 ein Flachstück 8
vorgesehen, z. B. als ein Stück mit dem Schaltstück 6 gegossen. Am Flachstück 8
ist ein z;.ve?-teiliges Erdermesser 12 befestigt.. In der strichpunktiert angedeuteten
Ausschaltstellung greift das Erdermesser um ein feststehendes Erderschaltstück 15.
Außerdem berührt die Platte 9 dabei eine Blattfeder 22, die mit in das Gießharz
eingebetteten Leiterstükken 23 verbunden ist. Durch die Leiterstücke 23 werden Kriechströme
nach Erde abgeleitet.
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Das obere feststehende Schaltstück 13 ist auf der unteren Seite an
einer im Isolierstoff 2 befestigten Platte 17 angebracht. Auf der gegenüberliegenden
Seite der Platte sitzt ein messerförmiges Schaltstück 18, das mit dem strichpunktiert
angedeuteten gabelförmigen Anschlußstück eines mit dem Trennschalter zu verbindenden
weiterenAnlagenteiles zusammenwirkt. Das untere feststehende Schaltstück I:4 ist
an einer kappenförmigen Scheibe 20 befestigt, die in den Isolierstoff 2 eingegossen
ist. In eine Bohrung der Scheibe 20 ist ein nach unten weisender Stift 21 eingeschraubt,
der mit einem sich nach unten anschließenden strichpunktiert angedeuteten Bauteil
zusammenwirkt. Die Lagerung des beweglichen Schaltstükkes 6 erfolgt auf der einen
Seite mit einem Zapfen 24 der Platte 9. Dieser Zapfen ruht in einer Buchse 25 der
Platte 26. Die Platte 26 ist an Buchsen 27 und 28 angeschraubt, die in das Isoliermaterial
2 eingelassen sind.
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Am Zapfen 24 ist eine Scheibe 30 angebracht, die als Schaltstellungsanzeiger
dient. Der Bereich 31 des Isoliermaterials 2 ist zur Beobachtung des Schaltstellungsanzeigers
durchsichtig ausgeführt. Auf der anderen Seite ist die Platte 9 des beweglichen
Schaltstükkes mit einer aus Isolierstoff bestehenden Platte 32 dadurch verbunden,
daß die Flansche 33 und 34 der Platten 32 bzw. 9 miteinander verschraubt sind. Durch
die Platte 32 und das bewegliche Schaltstück 6 wird die trommelförmige Ausnehrnung
7 des Isoliermaterials in zwei halbzylindrische Kammern aufgeteilt. An der Platte
32 ist in geeigneter Weise ein Kupplungsteil 36 angebracht, dessen Zapfen 37 von
einem U-förmigen Teil 38 aufgenommen wird. Der U-förmige Teil ist mit einer
im Gehäuse 40 untergebrachten Flügelkolbenanordnung verbunden. In den Rohrstücken
42 und 43 sitzen Verriegelungseinrichtungen; mit denen die Flügelkolbenanordnung
in beiden Endlagen festgelegt wird. Zum Schalten wird der Kolbenanordnung durch
nicht dargestellte Leitungen ein Druckmittel zugeführt. Die Kolbenanordnung wird
dadurch gedreht und bewegt das mit ihr verbundene bewegliche Schaltstück in die
gewünschte Schaltstellung. Das Gehäuse 40 der Flügelkolbenanordnung ist an eine
Platte 45 angeflanscht, die in geeigneter Weise mit der Metallkapselung 1 verbunden
ist. Im Ausführungsbeispiel sind mit der Metallkapselung Bolzen 46 verschweißt,
die durch Bohrungen der Platte 45 ragen.
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Das Innere des Trennschalters ist mit einer Isolierflüssigkeit gefüllt.
Um temperaturbedingte Volumenänderungen auszugleichen, ist ein durchsichtiges Ausgleichsgefäß
48 vorgesehen. Das Ausgleichsgefäß ist mit einer Kappe 49 abgedeckt und dient zugleich
als ölstandsanzeiger. Die Stoßstellen zwischen dem Trennschalter und den angrenzenden
strichpunktiert angedeuteten Geräten sind ebenfalls mit einer Isolierflüssigkeit
gefüllt. Zur Füllung ist im Flansch 3 ein Nippe150 vorgesehen, durch den die Isolierflüssigkeit
nach demZusammenbau zugeführt wird. Durch
den Nippel 51 in der Metallkapselung
1 und den Kanal 52 im Isoliermaterial 2 sowie durch die Bohrungen 53 und 54 in der
Scheibe 20 wird dabei die Stoßstelle beim Füllen entlüftet.
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In den Fig. 3 und 4 ist eine andere Ausführungsform eines Trennschalters
nach der Erfindung in einem Längs- und einem Querschnitt dargestellt. Für die mit
der Fig.1 übereinstimmenden Teile werden dabei gleiche Bezugszeichen verwendet.
In der Metallkapselung 1 ist eine Gießharzisolation 2 vorgesehen, in der die spannungsführenden
Teile eingebettet sind. An seinem oberen Ende besitzt der Trennschalter einen geneigt
angeordneten Flansch 4. Das untere Ende ist mit einem an der Kapselung 1 angebrachten
Bund 70 versehen. Hinter den Bund 70 greift der abgewinkelte Teil einer als
Überwurfmutter ausgebildeten Haube 71, die mit dem anschließenden nicht dargestellten
Gerät verschraubt wird. Die Schaltstücke 13 und 14 des Trennschalters sind ebenfalls
gabelförmig ausgebildet, wie Fig. 4 zeigt. Die Schenkel 13 a, 13 b und 14
a, 14 b sind in geeigneter Weise federnd ausgebildet. In der Einschaltstellung umfassen
sie das als Messer ausgebildete bewegliche Schaltstück 74. Mit dem beweglichen Schaltstück
74 ist eine Platte 75 verbunden, die so ausgebildet ist, daß in der dargestellten
Ausschaltstellung des Schalters die vom Isoliermaterial umgebene Trennstrecke in
zwei Kammern 76 und 77 getrennt ist. Wie Fig. 3 zeigt, ist die Platte 75 am Schaltstück
74 mit Hilfe von Winkeln 78 und Nieten 79 befestigt. Man kann die Platte 76 aber
auch in einem Stück mit dem beweglichen Schaltstück 74 herstellen. Auf der den Schaltstücken
13, 14 gegenüberliegenden Seite ist die Metallkapselung als Platte 80 ausgebildet,
die in geeigneter Weise am Isoliermaterial 2 befestigt und mit der Kapselung 1 verbunden
ist. Mit der Platte sind Gegenschaltstücke 81 und 82 verbunden. Die Gegenschaltstücke
umfassen in der Ausschaltstellung mit ihren Kontaktelementen 83 das bewegliche Schaltstück
74. An den Stellen, an denen die Gegenschaltstücke 81 und 82 mit Schrauben 85 in
der Platte 80 befestigt sind, sind auf die Platte Flacheisen 86 aufgeschweißt, um
längere Gewindebohrungen zu erhalten.
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Mit 87 ist die aus Isolierstoff bestehende Kolbenstange eines Kolbens
88 bezeichnet, der in einem Zylinder 89 angeordnet ist. Der Kolben wird durch. eine
Druckflüssigkeit angetrieben. Die Flüssigkeitsleitungen sind der Einfachheit halber
nicht dargestellt. Mit Vorteil verwendet man als Druckflüssigkeit die gleiche Isolierflüssigkeit,
wie sie die Kammern 76 und 77 des Trennschalters ausfüllt. Die mit dem Schaltstück
74 bei 90 verbundene Kolbenstange 87 muß dann nur so weit abgedichtet werden, daß
ein für die Schaltbewegung ausreichender Druck der Druckflüssigkeit gewährleistet
ist. Zum Verriegeln des Kolbens 88 in den beiden Endlagen der Schaltbewegung dienen
federbelastete Klinken 92 und 93. Die federbelasteten Stößel 94 und 95 dienen als
Meldeschalter. Der Druckmittelantrieb ist nach außen mit einer Kappe 96 abgedeckt,
die im Ausführungsbeispiel zusammen mit der Platte 80 befestigt wird.
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Auf der dem Antrieb gegenüberliegenden Seite des Trennschalters ist
im Isoliermaterial 2 ein Schlitz 98 vorgesehen, in den die Platte 75 in der Einschaltstellung
ragt. Mit 99 ist eine in diesem Bereich in die Metallkapselung 1 eingesetzte Hülse
aus durchsichtigem Material bezeichnet. Diese Hülse läßt die Stellung der zugleich
als Schaltstellungsanzeiger wirkenden Platte 75 erkennen. Zum Anschluß der mit dem
Trennschalter verbundenenweiterenAnlagenteile dient am oberen Teil des Trennschalters
ein messerförmiges Schaltstück 18, das mit dem Schaltstück 13 über eine Kupferschiene
100 verbunden ist. Der untere Anschluß erfolgt durch ein tulpenförmiges Schaltstück
101, das mit einem nicht dargestellten Schaltstift zusammenwirkt. Das Schaltstück
101 ist mit dem Schaltstück 14 durch eine Kupferschiene 102 verbunden. Zum Ausgleich
temperaturbedingter Volumenänderungen kann man ein Ausgleichsgefäß vorsehen, das
z. B. bei 103 angeschlossen wird.
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In den Fig. 5 und 6 ist in einem Seiten- und einem Querschnitt ein
Trennschalter dargestellt, der in seinem Aufbau weitgehend mit dem in den Fig. 3
und 4 dargestellten Schalter übereinstimmt. Dieser Trennschalter ist für Anlagen
vorgesehen, bei denen die Hochspannungspotential führenden Teile im wesentlichen
horizontal angeordnet sind. Zum Ausschalten wird das bewegliche Schaltstück 74 dieses
Trennschalters nach unten bewegt. Dabei wird eine mit der Platte 75 verbundene Stange
105, die als Schaltstellungsanzeiger dient, in eine aus durchsichtigem Material
bestehende Kappe lab gezogen. Die Betätigung des Schaltstellungsanzeigers erfolgt
damit unmittelbar vom beweglichen Schaltstück selbst. Die Kappe 106 ist durch die
Ummantelung 1 geführt und mit ihrem unteren Teil in das Isoliermaterial 2 eingelassen.
Sie dient zugleich als ölstandsschauglas und als Ölausdehnungsgefäß für temperaturbedingte
Volum; nänderungen.
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Der Anschluß der dem Trennschalter benachbarten Geräte erfolgt auf
der in Fig. 5 linken Seite mit einem Schaltstift 107. Auf der rechten Seite ist
ebenso wie beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2 und 3 ein tulpenförmiges Schaltstück
101 vorgesehen. Die Befestigung der anschließenden Geräte erfolgt mit einer als
überwurfmutter ausgebildeten Hülse 71, die über einen Bund 70 abgewinkelt ist. Auf
der linken Seite in Fig. 5 ist ein mit der Metallkapselung 1 verbundener Ring 110
vorgesehen. Dieser Ring besitzt an seinem Außenrand Wülste 111, so daß er mit einer
entsprechenden Überwurfmutter 72 des anschließenden Teiles verschraubt werden kann.
Durch Schraubenbolzen, die durch Bohrungen 112 in die, Überwurfmutter 71 gesteckt
werden und in Gewindelöchern 113 des Ringes 110 greifen, wird ein ungewolltes Verdrehen
der Überwurfmutter verhindert.