DE2337802A1

DE2337802A1 - Mittelspannungsschaltanlage

Info

Publication number: DE2337802A1
Application number: DE19732337802
Authority: DE
Inventors: Erich Silbermann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-07-25
Filing date: 1973-07-25
Publication date: 1975-02-13
Also published as: JPS5043444A; JPS555323B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Mittelspannungsschaltanlage, bei der Kabel oder Stromschienen über Vakuumschalter als Leistungsschalter und über Stromwandler an Sammelschienen angeschlossen sind.

Leistungsschalter werden in Schaltanlagen häufig durch vor- und nachgeschaltete Trennstrecken zugänglich gemacht, während die Sammelschiene Spannung führt. Zur Realisierung dieser Trennstrecken sind verschiedene Lösungen bekannt. So werden beispielsweise bei Festeinbau der Leistungsschalter gesonderte Trennschalter mit eigenem Antrieb eingebaut. Um Fehlschaltungen auszuschließen, werden Verriegelungen zwischen Leistungsund Trennschalter nötig. Ein störungsfreies Funktionieren dieser Verriegelungseinrichtungen kann häufig nur durch besonders geschultes Personal, das diese Verriegelungseinrichtungen in der Werkstatt oder auch auf der Baustelle montiert, gewährleistet werden.

Eine andere übliche Bauform für Mittelspannungsschaltanlagen verwendet Schaltwagen, auf denen die Leistungsschalter montiert sind. Bei diesen Schaltwagenanlagen können die vor- und nachgeschalteten Trennschalter entfallen, da sie bei ausgefahrenem Schaltwagen durch Trennstrecken ersetzt sind. Auch

509807/0074

73/31^3 3 7 80

hier sind Verriegelungseinrichtungen zum Verhindern von Fehlschaltungen notwendig. Ihre Einrichtung erfolgt meist zentral im Werk durch speziell ausgebildetes Personal. Bei diesen Anlagen liegen die Schwierigkeiten meist mehr bei den Einfahrtoleranzen der Kontaktstellen. Auch die ordnungsgemäße Punktionsfähigkeit der Niederspannungsstecker-Verriegelung kann "bei Schaltwagenanlagen Schwierigkeiten bieten.

Zur Lösung einiger bekannter Probleme bei Mittelspannungsschal tanlagen, insbesondere der Frage von Lichtbogenwanderungen innerhalb der Schaltanlage, wurde der Einsatz von Vakuumschaltern als Leistungeschalter vorgeschlagen (Patentanmeldung P 2 325 397.6). Bei dieser Schaltanlage handelt es sich um eine Variation bisher bekannter Schaltanlagen mit Festeinbau der Leistungsschalter. Dort werden jedoch im Vergleich zu bisherigen Anlagen mit fest eingebauten Schaltern keine neuen Möglichkeiten für das Trennschalten aufgezeigt.

Es besteht die Aufgabe, eine Mittelspannungsschaltanlage zu finden, bei der Trennschalter samt ihren Antrieben und Verriegelungen eingespart werden können.

Die Aufgabe wird bei einer Mittelspannungsschaltanlage der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Vakuumsehalter verwendet sind, deren Schaltröhren im Ruhezustand mechanisch von ihren Antrieben getrennt 3ind und daß die Vakuumsehaltrohren als Baueinheit zusammengefaßt und gleichzeitig durch Herausziehen oder Herausschwenken aus einem Schaltschrank als Trennschalter einsetzbar sind wobei der Schalterantriebskasten fest eingebaut und fest verdrahtet bleibt. Durch die Trennung von Schaltröhre und Schaltantrieb sowie durch die Anbringung der Schaltröhre auf einer herauazieh- oder herausechwenkbaren Baueinheit, wird es möglich, Trennschalter völlig wegzulassen. Diese Baueinheit kann beispielsweise ein Einschub sein. Die Funktion der Trennschalter wird jetzt durch ein Herausziehen oder Herausschwenken der Einschubeinheit ersetzt. Bei geringerem Raumbedarf gegenüber Wagenanlagen werden die dort üblichen Justierprobleme weit-

509807/0074 _ ₃ _

ORIGINAL INSPECTED

- 3 - VPA 73/3166

gehend umgangen. Auch die dort nötigen Führungsschienen entfallen. Sie sind durch im Schrnk montierte Gleitschienen für den Einschub ersetzt. Statt Erdungs- Gleitkontakten ist ein
fester Erdanschluß über ein flexibles Kabel zum Schaltereinschub vorgesehen. Die beweglichen Schaltkammern sind in
Trennstellung gefahrlos zugänglich und leicht auswechselbare Mit der aufgezeigten Lösung wird es möglich, sämtliche tTuetier- und Verriegelungsprobleme auf das Herstellerwerk zu verlegen und am Einbauort der Schaltanlage weniger geschultes Personal einzusetzten·

Vorzugsweise werden Schaltröhren, Schalterantrieb, Niederspannungsteil und Kabelraum unmittelbar an der Frontseite eines
Schaltschrankes montiert sein. Neben dem großen Vorteil, daß jetzt der Antriebsteil auch während des Betriebes der Anlage zugänglich ist, entsteht eine weitaus größere Zugängigkeit
aller Schaltanlagenelemente als dies bisher bekannt war. Durch die Anordnung der Vakuumschaltröhren unmittelbar an der Schrankvorderseite, wird zum erstenmal eine Möglichkeit zur Überwachung der Vakuumbedingungen in der Schaltröhre selbst, beispielsweise in Form von Farbänderungen eines G-ases in der
Schaltröhre, möglich. Der sich über den gesamten unteren Raum der Schaltanlage erstreckende Bereich zum Anschluß der Kabel oder Stromschienen ist von der Frontseite her einzusehen und erlaubt somit auch während des Betriebes eine Überwachung
(z. B. dee Massestandes von Endverschlüssen und der Stellung
von Kurzschlußanzeigen). Durch die Anordnung von Schaltröhre und Schalterantrieb wird im unteren Bereich der Schaltanlage ein genügend großer Raum geschaffen, der es erlaubt, eine
der Schalterleistung entsprechend ausreichende Anzahl von
Kabeln anzuschließen.

Es ist vorteilhaft, wenn die Sammel3chienen im Bereich der
Schaltanlagen und die Verbindungen zwischen Sammelschienen
und Vakuumschaltröhren zur Verhinderung der Entstehung eines Lichtbogens bei vorhandenen ionisierten Gasen zwischen den
Schienen elektrisch isoliert sind. Ionisierte Gase können
bei Kurz- und/oder Erdschlüssen innerhalb einer Schaltanlage

5 09807/0074 -4-

- 4 - VPA 73/3166

beispielsweise im Abgangskabelraum auftreten. Bisher übliche und zum Schutz der Anlage notwendige Schottungseinrichtungen können jetzt weitgehend entfallen. Durch die Isolation des Sammeischienensystems im Bereich der Schaltanlage ist ein Übergreifen eines Störlichtbogens vom Bereich des Kabelraumes her auf die Sammelschienen unmöglich. Die Isolation von Sammelschienen und Verbindungsstücken erlaubt darüber hinaus einen äußerst kompakten Aufbau der gesamten Schaltanlage.

Vorzugsweise wird je ein Stromwandler als Ringkernwandler unmittelbar um jede Schaltröhre angeordnet sein und auch der Stromwandler wird Bestandteil des Einschubes sein. Hierdurch wird bei dem herauszieh- oder herausschwenkbaren Stromwandler ein Verzicht auf bisher nötige Niederspannungstecker-Verriegelungsvorrichtungen möglich. Diese sollten bisher sicherstellen, daß ein öffnen der Sekundärseite des Stromwandlers bei stromführender Primärseite ausgeschlossen ist, und daß der Wandler für Isolationsprüfungen an den Kabeln leicht galvanisch abgetrennt werden kann. Auch dieser Einbau der Stromwandler trägt dazu bei, daß eine weitgehende Endmontage der kompletten Schaltanlage im Herstellerwerk möglich wird»

Anstelle der relativ teueren Ringkernwandler können auch konventionelle Stromwandler hinter den Schalterantrieben unter den Schaltröhren montiert sein, und die Verbindungsstromschienen zwischen Schaltröhren und Wandlern können elektrisch voll isoliert sein. Auch diese Ausführungsform bietet im Falle des Einsatzes konventioneller Wandler noch den Vorteil der Kombination von Leistungsschalter und Trennschalter in Form des Vakuumschaltröhreneinschubes. Die Isolation der Verbindungsjtromschienen erlaubt es, Kurzschlußfehler zwischen diesen Verbindungsstücken, die durch den Stromwandler nicht erfaßt werden können, weitgehend auszuschließen«

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft anhand der Fig» bis 3 erläutert.

Fig. 1 zeigt im Schnitt eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispieles einer Mittelspannungsschaltanlage ο Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungs-

509807/0074

- 5 - VPA 73/3166.

beispieles einer Mittelspannungsschaltanlage im Schnitt, wobei der Schaltröhreneinschub durch einen Blindeinschub ersetzt ist.

Pig. 3 zeigt im Ausschnitt eine weitere Seitenansicht einer Mittelspannungsschialtanlage, wobei der Schaltröhreneinschub bis zur Trennstellung herausgezogen ist.

In Pig. 1 ist zunächst der Gesamtaufbau eines Sehaltschrankes einer Mittelspannungsschaltanlage gezeigt. In einem Rahmen sind Sammelschienen 2 angebracht, die über Verbindungsstücke 21 mit den Leistungsschaltern 1 verbunden sind. Die Sammelschienen 2 sowie die Verbindungsstücke 21 sind durch eine elektrische Isolation 22 im Bereich der Schaltanlage isoliert, damit bei der Entstehung ionisierter Gase innerhalb der Schaltanlage, beispielsweise bei einem Kurz- oder Erdschluß im Zabelraum 6, die Entstehung eines Lichtbogens zwischen Sammelschienen oder Verbindungsstücken verhindert wird. Unter den Sammelschienen befindet sich ein Einschub 11 mit Vakuumschaltröhren 1, wobei die Vakuumsehaltröhren in diesem Ausführungsbeispiel horizontal gelagert und mittels des Einschubes herausziehbar sind. Hier wäre auch eine andere Ausführungsform mit vertikal gelagerten Schaltröhren, die beispielsweise an einem Schwenkrahmen angebracht und von der Vorderseite her herausschwenkbar sind, möglich. Sowohl bei der herausziehbaren Lösung als auch bei der herausschwenkbaren Lösung wird die elektrische Verbindung zwischen den beiden Enden der Schaltröhre und den Verbindungsstücken 21 zu den Sammelschienen 2 bzw. den Verbindungsstücken 31 zu den Abgangskabeln 61 über Steckverbindungen 301 oder gleitende Kontaktverbindungen 221, 111 hergestellt.

Unter dem Schaltröhreneinschub 11 befindet sich der Schalterantrieb 12. Im Ruhezustand sind Schalterantrieb und Schaltröhreneinschub mechanisch nicht miteinander verbunden. Die Schaltröhren 1 werden in diesem Betriebszustand über Federelemente 100 im ausgeschalteten Zustand gehalten. Das Schaltgestänge innerhalb des Schaltröhreneinschubes besteht aus einem Kniegelenk dessen einer Hebelarm 103 mit dem beweglichen Kontakt der Schaltröhre und dessen anderer Hebelarm 104 mit

50 9807/0074

— 6 —

- 6 - VPA 73/3166

der Vorderseite dee Einschubes 11 fest verbunden sind. Ein Stößel 102 ist an dem Kniegelenk befestigt und mit seinem freien Ende in einer Öffnung des Einschubes gelagert und geführt, Ihm steht ein zweiter Stößel 105 des Schalterantriebes 12 gegenüber, der in dem Antriebsgehäuse gelagert ist. Beide Stößel sind im Ruhezustand mechanisch getrennt.

Unter dem Schalterantrieb befindet sich der Kabelraum 6. Bedingt durch die Anordnung der Schaltröhren und Schalterantriebe bietet der Kabelraum 6 genügend Platz zum Anschluß von Kabeln 61, ao daß hier die gesamte leistung die der Schalter schalten kann, über Kabel weitergeleitet werden kann. Der Kabelraum 6 ist mit einer Tür 62 an der Vorderseite verschlossen. Diese Tür 62 besitzt ein Sichtfenster 621 zur Sichtkontrolle des Kabelraumes auch während des Betriebes. An der Oberseite des Schaltschrankes befinden sich Druckentlastungsklappen 101, die im Falle eines Kurzschlusses innerhalb des Schaltschrankes für eine Druckentlastung sorgen. Oben an der Vorderseite des Schaltschrankes ist ein Kasten 4 zur Aufnahme von Hxederspannungsgeräten montiert. Die gestrichelt eingezeichneten Spannungswandler 51 und 52 deuten mögliche Einbauorte für solche Geräte an. Ganz besonders vorteilhaft ist der Einbau des Stromwandlers 3, der als Ringkernwandler ausgeführt, unmittelbar um die Schaltröhren gelegt und mit diesen auf einem gemeinsamen Einschub montiert ist. Durch diese Einbauform wird ein selektives Abschalten von ÄMweig kabeln bis unmittelbar zum Schalterabgang möglich. Zusätzlich können die sonst nötigen ÜTiederspannungsstecker-Verriegelungen entfallen.

In der gezeigten Bauform sind alle wesentlichen Elemente der Schaltanlage, die während des Betriebes überwacht oder in bestimmten Zeitabständen gewartet werden müssen, von der Vorderseite des Schaltschrankes her zugängig. Im Vergleich zu bisher üblichen Schaltanlagen fällt besonders die Möglichkeit des gleichzeitigen Zuganges zu der Antriebseinheit 12 und zu den Schaltröhren 1 auf. Pur die Überwachung des Kabelraumes 6 auch während des vollen Betriebes der Schaltanlage wurde eine weitgehend optimierte Lösung gefunden.

509807/0074 _ 7 -

- 7 - VPA 73/3166

In der Figo 2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel einer Mittelspannungsanlage gezeigt, wobei in diesem Beispiel ein Blindeinsatz 19 anstelle des sonst hier eingeschobenen Schaltröhreneinsatzes 11 (Fig.1) dargestellt ist. Dieser Einsatz 19 könnte beispielsweise während einer Reparatur der Schaltröhren 1 oder der Wandler 3 (Fig. 1) zum Schutz von Wartungspersonal, das beispielsweise gleichzeitig im Kabelraum 6 Arbeiten durchzuführen hat, eingeschoben sein. In diesem zweiten Ausführungsbeispiel wurden soweit wie möglich dieselben Bezugsziffern wie in Fig. 1 gewählt. Der wesentliche Unterschied zu Fig. 1 besteht hier in der Verwendung eines konventionellen Stromwandlers 3, der unterhalb des Schaltröhreneinschubs 11 (Fig.1) und hinter dem Schalterantrieb 12 montiert ist. Besonders vorteilhaft kann es bei einer solchen Ausführung sein, wenn die Verbindungsstromschiene 31 zwischen Blindeinschub 19 und Stromwandler 3 mittels einer Isolation 32 elektrisch voll isoliert ist. Damit wird eine mögliche Fehlerquelle bei der Erfassung von abgansseitigen Fehlern, die in einem Kurzschluß zwischen den Verbindungsstücken 31 bestehen könnte, weitgehend ausgeschaltet.

In Fig. 3 ist ein Schaltröhreneinschub 11 bis zur Trenneteilung aus dem Schaltschrank 10 herausgezogen. Es handelt sich hier um eine Schaltanlage, bei der ähnlich der Fig. 2 ein konventioneller Stromwandler 3 verwendet ist. Diese Trennstellung ist vergleichbar mit einer Sehaltstellung konventioneller Schaltanlagen mit fest eingebauten Leistungsschaltern, bei der der Schalter ausgeschaltet und zusätzlich der Trennschalter ausgeschaltet ist» Wartungsarbeiten im Kabelraum können somit ohne Gefährdung der Monteure durchgeführt werden, ohne daß zusätzliche Trennschalter erforderlich sind.

3 Figuren

5 Patentansprüche

- 8 509807/0074

Claims

- 8 - VPA 73/3166.

Patentansprüche

.) Mittelspannungsschaltanlage, bei der Kabel- oder Strom- ^y schienen über Vakuumschalter als leistungsschalter und über Stromwandler an Sammelschienen angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß Vakuumschalter (1,12) verwendet sind, deren Schaltröhren (1) im Ruhezustand mechanisch von ihren Antrieben (12) getrennt sind, und daß die Schaltröhren als Baueinheit (11) zusammengefaßt und gleichzeitig durch Herausziehen oder Herausschwenken aus einem Schaltschrank (10) als Trennschalter einsetzbar sind, wobei der Schalterantriebskasten fest eingebaut und fest verdrahtet bleibt.
2. Mittelspannungsschaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltröhren (1), Schalterantrieb (12) Niederspannungsteil (4) und Kabelraum (6) unmittelbar an der Frontseite eines Schaltschrankes (10) montiert sind«
3. Mittelspannungsschaltanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelschienen (2) im Bereich der Schaltanlage und die Verbindungen (21) zwischen Sammelechie- nen und Schaltröhren (1) zur Verhinderung der Entstehung eines lichtbogens bei vorhandenen ionisierten Gasen zwischen den Schienen (2,21) elektrisch isoliert sind»
4. Mittelspannungsschaltanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Stromwandler als Ringkernwandler unmittelbar um jede Schaltröhre angeordnet ist, und daß auch der Stromwandler (3) Bestandteil des Einschubes (11) ist.
5. Mittelspannungsschaltanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß konventionelle Stromwandler (3) hinter den Schalterantrieben (12) unter den Schaltröhren (1) montiert sind, und daß die Verbindungsstromschienen (31) zwischen Schaltröhren (1) und Wandlern (3) elektrisch voll isoliert sind.

509807/0074