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Erdungsschalter mit Widerstand
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Beschreibung Die Erfindung betrifft einen Erdungsschalter mit Widerstand,
wobei der Widerstand in einem Erdungsbehälter angeordnet ist, in welchem ein Isoliergas
dicht eingeschlossen ist.
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Wenn bei einem herkömmlichen Erdungsschalter ein Kabel geerdet wird,
wird ein Schließspannungsstoß in einem Kabelkern erzeugt, wenn eine elektrische
Restladung in dem Kabel entladen wird. Der Schließspannungsstoß bewirkt eine induzierte
Spannung im Mantel des Kabels, die einen dielektrischen Durchbruch einer korrosionsfesten
Schicht des Kabelmantels hervorruft, so daß Löcher im Kabelmantel entstehen. Dementsprechend
hat man einen Erdungs-
schalter mit einem Widerstand verwendet,
bei dem eine Kabelanordnung über den Widerstand geerdet wird und der Spannungsstoß
durch den Widerstandswert des Widerstandes begrenzt bzw. eingedämmt wird.
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Bei einem derartigen Erdungsschalter mit Widerstand nimmt die an den
Widerstand angelegte Entladungsenergie im Verhältnis mit der Zunahme der statischen
Kapazität des Kabels zu, so daß es erforderlich ist, den Widerstand mit großen Abmessungen
auszubilden, wenn die statische Kapazität des Kabels zunimmt.
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Bei einem herkömmlichen Erdungsschalter mit Widerstand ist eine bewegliche
Seitenelektrode in einem mit Isoliergas gefüllten, geerdeten Tank oder Behälter
angeordnet und gegenüber sowie getrennt von einer stationären Seitenelektrode angebracht,
die elektrisch mit einem Kabel verbunden ist. Ein beweglicher Kontakt ist in die
bewegliche Seitenelektrode eingesetzt und kann sich linear bewegen, um einen elektrischen
Kontakt mit einem stationären Seitenkontakt der stationären Seitenelektrode herzustellen.
Ein Widerstand trägt die bewegliche Seitenelektrode innerhalb des geerdeten Tanks
und ist elektrisch an die bewegliche Seitenelektrode und den Boden des geerdeten
Tanks angeschlossen. Ein oberer beweglicher Seitenkontakt ist im oberen Bereich
der beweglichen Seitenelektrode vorgesehen und kann in elektrischen Kontakt mit
einer Erdungsstange kommen, die gemäß der linearen Bewegung des beweglichen Kontaktes
innerhalb der beweglichen Seitenelektrode eine Dreh- oder Schwenkbewegung ausführt.
Die Erdungsstange ist elektrisch mit dem geerdeten Tank verbunden Wenn die Erdungsstange
in Richtung des oberen beweglichen Seitenkontaktes gedreht wird, wird eine elektrische
Restladung in dem Kabel durch die stationäre Seiten-
elektrode,
den beweglichen Kontakt, die bewegliche Seitenelektrode und den Widerstand zum geerdeten
Tank entladen.
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Wenn die Erdungsstange mit dem oberen beweglichen Seitenkontakt in
Kontakt gekommen ist, wird der bewegliche Kontakt vollständig in den stationären
Seitenkontakt der stationären Seitenelektrode eingesetzt, was einen normalen Erdungszustand
darstellt. In diesem normalen Erdungszustand kann die elektrische Ladung im Kabel
über die stationäre Seitenelektrode, den beweglichen Kontakt, die bewegliche Seitenelektrode,
den oberen beweglichen Seitenkontakt und die Erdungsstange zum geerdeten Tank entladen
werden.
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Bei einem Erdungsschalter mit Widerstand der oben beschriebenen Art
wird jedoch eine große Last zur stationären Seitenelektrode während der linearen
Bewegung des beweglichen Kontaktes zur stationären Seitenelektrode auf den Widerstand
ausgeübt, so daß es erforderlich ist, den Widerstand sehr stark auszubilden.
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Zur Überwindung der vorstehend geschilderten Nachteile liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, einen Erdungsschalter mit Widerstand anzugeben, bei dem während
eines Erdungsbetriebes keine Last auf den Widerstand ausgeübt wird, so daß es nicht
erforderlich ist, den Widerstand übermäßig stark auszubilden, so daß es möglich
wird, einen zuverlässigen Erdungsschalter mit Widerstand zu erhalten.
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Im Hinblick auf diese Aufgabenstellung wird gemäß der Erfindung ein
Erdungsschalter zur Verwendung bei einer elektrischen Einrichtung zur Entladung
einer Restladung in der elektrischen Einrichtung an Erde oder Masse angegeben, wobei
der Erdungsschalter in einem geerdeten Gehäuse eine Schalteinheit
aufweist,
die an die elektrische Einrichtung anschließbar ist, um die elektrische Einrichtung
durch einen Widerstand selektiv zu erden. Die Anordnung zeichnet sich dabei dadurch
aus, daß die Schalteinheit mechanisch von einem elektrisch isolierenden Trägerelement
gegen eine mechanische Kraft gehaltert ist, die auf die Schalteinheit bei ihrer
Betätigung wirkt, und daß der Widerstand nur elektrisch zwischen die Schalteinheit
und das geerdete Gehäuse in der Weise geschaltet ist, daß keine mechanischen Kräfte
auf den Widerstand wirken.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung
zeigt in Fig. 1 eine Schnittansicht zur Erläuterung eines Trennzustandes einer erfindungsgemäßen
Ausführungsform des Erdungsschalters mit Widerstand für eine Anordnung mit drei
Phasen, wobei der bewegliche Kontakt nicht mit einer stationären Seitenelektrode
verbunden ist; Fig. 2 eine Schnittansicht zur Erläuterung eines Zustandes, bei dem
der bewegliche Kontakt gerade mit der stationären Seitenelektrode gemäß Fig. 1 verbunden
worden ist; und in Fig. 3 eine Schnittansicht zur Erläuterung eines Zustandes, bei
dem der bewegliche Kontakt vollständig mit der stationären Seitenelektrode gemäß
Fig. 1 verbunden worden ist.
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Fig. 1 zeigt einen Erdungsschalter mit Widerstand gemäß der Erfindung,
wobei es sich um eine Anordnung mit
drei Phasen handelt. Dabei ist
eine bewegliche Seitenelektrode 3 in einem hermetisch dichten, geerdeten Tank 1
angeordnet, der mit einem Isoliergas, wie z.B.
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SF6-Gas gefüllt ist; eine stationäre Seitenelektrode 2 mit einem darin
angeordneten stationären Kontakt 2 ist elektrisch an ein Kabel angeschlossen. Eine
stationäre Seitenelektrodenanordnung gemäß der Erfindung umfaßt die stationäre Seitenelektrode
2 und den stationären Kontakt 2a. Die bewegliche Seitenelektrode 3 ist so angeordnet,
daß sie der stationären Seitenelektrode 2 gegenüberliegt und von einer Isolierplatte
11 gehaltert ist, welche die bewegliche Seitenelektrode 3 gegenüber dem geerdeten
Tank 1 elektrisch isoliert. Die Isolierplatte 11 besteht vorzugsweise aus einem
organischen Isoliermaterial, wie z.B. einem Epoxyharz, das Glasfasern enthält. Ein
länglicher beweglicher Kontakt 3b ist in die bewegliche Seitenelektrode 3 eingesetzt
und kann sich linear bewegen, um einen elektrischen Kontakt mit dem stationären
Seitenkontakt 2a der stationären Seitenelektrode 2 herzustellen. Ein mit einer Aussparung
versehener oberer beweglicher Seitenkontakt 3a ist im oberen Bereich der beweglichen
Seitenelektrode 3 angeordnet.
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Eine Isolierstange 3c ist mit dem beweglichen Kontakt 3b verbunden,
um den beweglichen Kontakt 3b in Richtung des stationären Seitenkontaktes 2a zu
bewegen. Eine im allgemeinen L-förmige Verbindungsstange 3d ist drehbar mit der
Isolierstange 3c und einem Verbindungslenker 3e verbunden, der mit einem Ende eines
Hebels 3f verbunden ist, welcher in einem Rahmen 8 drehbar gelagert ist. Das andere
Ende des Hebels 3f ist mit dem einen Ende einer Erdungsschiene 5a über ein Verbindungsteil
verbunden. Das andere Ende der Erdungsschiene 5a kann elektrisch mit dem oberen
beweglichen Seitenkontakt 3a in Kontakt kommen, wenn die Erdungsschiene 5a um einen
Bereich
in der Nähe ihres einen Endes gedreht wird, an den ein Erdungs-Seitenkontakt 5b
angeschlossen ist. Das andere Ende des Erdungs-Seitenkontaktes 5b ist am Rahmen
8 befestigt. Der Erdungs-Seitenkontakt 5b ist elektrisch mit dem geerdeten Tank
verbunden, und zwar über eine Erdungsstange 7 und einen Isolieranschluß 9.
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Wie am deutlichsten in Fig. 3 für die zweite Phase dargestellt, ist
eine weitere Verbindungsstange 3'd drehbar vom Rahmen 8 gelagert und mit einer Isolierstange
3'c verbunden, die mit einem länglichen beweglichen Kontakt 3'b verbunden ist. Der
bewegliche Kontakt 3'b ist in eine bewegliche Seitenelektrode 3' eingesetzt und
kann sich linear in Richtung einer stationären Seitenelektrode 2' bewegen. Der bewegliche
Kontakt 3'b, die stationäre Seitenelektrode 2' bzw. die bewegliche Seitenelektrode
3' entsprechen dem beweglichen Kontakt 3b, der stationären Seitenelektrode 2 und
der beweglichen Seitenelektrode 3.
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Die bewegliche Seitenelektrode 3' hat einen oberen beweglichen Seitenkontakt,
der in gleicher Weise ausgebildet ist wie der obere bewegliche Seitenkontakt 3a
der beweglichen Seitenelektrode 3. In ähnlicher Weise wie die bewegliche Seitenelektrode
3 ist die bewegliche Seitenelektrode 3' von der Isolierplatte 11 gehaltert, welche
die bewegliche Seitenelektrode 3' gegenüber dem geerdeten Tank 1 elektrisch isoliert.
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Widerstände 4 und 4' sind jeweils an den beweglichen Seitenelektroden
3 und 3' befestigt und mit diesen elektrisch verbunden, jedoch vom Boden des geerdeten
Tanks 1 getrennt. Die Widerstände 4 und 4' sind jeweils elektrisch mit dem Boden
des geerdeten Tanks 1 verbunden, und zwar über Erdleitungsdrähte 4a und 4'a. Der
geerdete Tank 1 ist mit einer Schutzabdeckung 10 abgedeckt und an Erde angeschlossen.
Jeder der Widerstände 4 und 4', jede der Erdleitungsdrähte 4a und 4'a sowie die
Isolierplatte
11 bilden Teile des Erdungsschalters mit Widerstand gemäß der Erfindung.
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Nachstehend wird die Wirkungsweise des Erdungsschalters mit Widerstand
näher erläutert. Wenn die Verbindungsstange 3d aus dem Zustand gemäß Fig. 1 im Gegenuhrzeigersinn
gedreht wird, werden die beweglichen Kontakte 3b und 3'b linear in Richtung der
stationären Seitenelektroden 2 bzw. 2' bewegt, und zwar durch die Isolierstangen
3c und 3'c, und die Erdungsschiene 5a wird gleichzeitig über den Verbindungslenker
3e und den Hebel 3f gedreht.
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Während dieses Vorganges kommt, wie in Fig. 2 dargestellt, der bewegliche
Kontakt 3b in elektrischen Kontakt mit dem stationären Seitenkontakt 2a, und dadurch
wird eine elektrische Restladung im Kabel über die stationäre Seitenelektrode 2,
den beweglichen Kontakt 3b, die bewegliche Seitenelektrode 3, den Widerstand 4,
den Erdleitungsdraht 4a und den geerdeten Tank 1 an Erde entladen. Obwohl zu diesem
Zeitpunkt eine Spannung an die bewegliche Seitenelektrode 3 angelegt wird, fließt
die elektrische Ladung in der beweglichen Seitenelektrode 3 nicht direkt zum geerdeten
Tank, da die Isolierplatte 11 die bewegliche Seitenelektrode 3 gegenüber dem geerdeten
Tank 1 elektrisch isoliert.
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Wenn die Verbindungsstange 3d weiter gedreht wird, dreht sich die
Erdungsschiene 5a und kommt mit dem oberen beweglichen Seitenkontakt 3a in Kontakt,
wie es in Fig. 3 dargestellt ist, so daß die Schalteinrichtung sich in einem üblichen
Erdungszustand befindet.
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In diesem Zustand wird die elektrische Ladung in der stationären Seitenelektrode
2 über den beweglichen Kontakt 3b, die bewegliche Seitenelektrode 3, den oberen
beweglichen Seitenkontakt 3a, die Erdungsschiene 5a und die Erdungsstange 7 zum
geerdeten Tank 1 entladen. Der Erdungsvorgang des beweglichen Kontaktes 3'b gleicht
dem obigen Erdungsvorgang des
beweglichen Kontaktes 3b.
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Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist der Erdungsschalter
mit Widerstand in Form einer Einrichtung ausgebildet, bei der drei Phasen miteinander
vereinigt sind, jedoch kann die Anordnung auch in Form einer Einrichtung für eine
separate Phase ausgelegt sein.
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Gemäß der Erfindung ist somit ein Widerstand an einer beweglichen
Seitenelektrode befestigt, die von einem Isolator gehaltert und elektrisch isoliert
ist, so daß keine Beanspruchung auf den Widerstand wirkt, wenn der bewegliche Kontakt
in Richtung der stationären Seitenelektrode bewegt wird. Dementsprechend kann der
Widerstand in zuverlässiger und wirtschaftlicher Weise genutzt werden, da keine
Einschränkungen hinsichtlich der Größe des Widerstandes vorliegen, so daß die Größe
des Widerstandes entsprechend der Art und Länge eines Kabels oder in Abhängigkeit
von anderen Parametern frei gewählt und geändert werden kann.
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