DE3528770A1 - Mittelspannungs-schaltanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine metallgekapselte Mittelspan­ nungs-Schaltanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Von einer Mittelspannungs-Schaltanlage werden pro Schalt­ einheit wenigstens drei Kontaktlagen verlangt, nämlich EIN, AUS und ERDE. In der Schaltstellung bzw. Kontaktlage EIN ist eine strom- bzw. spannungsführende Leitung, bei­ spielsweise eine Sammelschiene auf den Ausgangspol der Schaltanlage geschaltet. In dem Schaltzustand AUS ist der Ausgangspol der Schaltanlage von der Sammelschiene ge­ trennt und in der Schaltstellung ERDE ist der Ausgangspol der Schaltanlage geerdet.

Eine in der Vergangenheit in der Praxis häufig einge­ setzte Schaltanlage weist zur Verwirklichung der drei benötigten Kontaktlagen pro Abzweig je einen Trenn-, ei­ nen Last- oder Leistungs- und einen Erdungsschalter auf, welche zwischen der Sammelschiene und dem Ausgangspol der Schaltanlage in Serie geschaltet sind. Für den Schaltzustand AUS wird hierbei zunächst der Lastschalter geöffnet, wonach der Trennschalter lastfrei geöffnet wird. Hierdurch ist der Strompfad zwischen der Sammel­ schiene und dem Ausgangspol der Schaltanlage unterbro­ chen. Für den Schaltzustand EIN werden zunächst der Trennschalter und danach der Lastschalter wieder ge­ schlossen. Für den Schaltzustand ERDE werden zunächst Last- und Trennschalter geöffnet, und danach wird der Erdungsschalter, der ausgangsseitig hinter dem Last­ schalter angeordnet ist, geschlossen. Diese bekannte Schaltanlage weist einen erheblichen baulichen Aufwand auf, da einerseits pro Abzweig drei voneinander getrennte Schalter nötig sind, die jeweils einen eigenen Antrieb benötigen und zudem eine mechanische oder elektrische Verriegelung der Schalter untereinander nötig ist, um sicherzustellen, daß Last- und Trennschalter in der richtigen Reihenfolge betätigt werden und der Erdungs­ schalter in der Schaltstellung EIN nicht betätigt werden kann.

Es sind auch Schaltanlagen vorgeschlagen worden, bei de­ nen der Trennschalter gleichzeitig als Erdungsschalter arbeitet. Auch hier sind wenigstens zwei voneinander un­ abhängige Schaltantriebe nötig und eine entsprechende Verriegelung der Schalter untereinander ist ebenfalls zwingend notwendig.

In neuerer Zeit werden für Mittelspannungs-Schaltanlagen in zunehmendem Maße sogenannte Vakuumschalter oder Va­ kuumschaltkammern eingesetzt. Hierbei sind ein fester und ein beweglicher Kontakt in einem gekapselten und evaku­ ierten Gehäuse angeordnet, wobei der bewegliche Kontakt über einen entsprechenden Antrieb mit dem festen Kontakt in Anlage bringbar ist bzw. von diesem trennbar ist. Va­ kuumschalter erlauben Schaltbewegungen unter hohen Lasten mit einem Minimum an Kontaktabbrand und sind hinsicht­ lich Raumbedarf und Wartungsfreiheit herkömmlichen Last­ schaltern deutlich überlegen.

Aus "Elektrizitätswirtschaft" Jg. 83 (1984), Heft 17/18 Seite 780 bis 783 ist eine gattungsgemäße Mittelspan­ nungs-Schaltanlage bekannt, bei der Vakuumschalter als Lastschalter zur Verwendung kommen. Bei dieser bekannten Schaltanlage setzt sich die Strombahn aus einem beweg­ lichen Teil, einem Drehpunkt sowie zwei Einschlagkon­ takten für die Schaltstellungen EIN und ERDE zusammen. Hierbei wird der bewegliche Teil der Strombahn von einer schwenkbaren Anordnung gebildet, in der Trennkontakte und eine Vakuum-Schaltkammer in Reihe geschaltet sind. Währ­ end der bewegliche Teil der Strombahn in einem festen Schwenkpunkt gelagert ist, wird der bewegliche Kontakt der Vakuumschaltkammer durch eine Kurvenführung ange­ steuert. Diese Kurvenführung erzeugt in der Schaltstel­ lung AUS eine Offenstellung der Vakuumschaltkammer, währ­ end in den beiden Endstellungen (EIN und ERDE) entsprech­ ende Schließstellungen erreicht werden. Die beiden Ein­ schlagkontakte sind hakenförmig ausgeführt und sind mit den Trennkontakten des beweglichen Teils der Strombahn in Eingriff bringbar. Eine Schwenkbegung der Vakuumschalt­ kammer aus ihrer Mittenlage (Schaltstellung AUS) in eine der beiden Kontaktlagen (EIN oder ERDE) bewirkt somit über die Kurvensteuerung des beweglichen Kontaktes der Vakuumschaltkammer ein Schließen des Vakuumschalters.

Bei dieser bekannten Anordnung ergibt sich der wesent­ liche Nachteil, daß aufgrund der geforderten hohen Schaltgeschwindigkeiten die Vakuumschaltkammer ent­ sprechend schnell aus einer Ruhelage in eine benachbarte Ruhelage verschwenkt werden muß. Vakuumschalter weisen Metall/Keramik-Lötungen auf, die gegenüber Erschütterun­ gen und hohen Beschleunigungs- und Verzögerungswerten empfindlich sind, so daß die gesamte Schaltanlage ent­ sprechend störanfällig ist. Durch den hohen Antriebs- und Lageraufwand sind die Vakuumschalter darüber hinaus im Störungsfall schwer zugänglich und können nur unter hohem Zeit- und Kostenaufwand ausgetauscht werden. Weiterhin erfordert die schnelle Beschleunigung und Verzögerung der schweren Vakuumschalter hohe Schaltkräfte und die ge­ wählte Kinematik ein hohes Maß an Präzision.

Aus der EP-A-01 32 083 ist ebenfalls eine Schaltanlage bekannt, bei der Vakuumschalter zur Verwendung kommen. Der Vakuumschalter ist hierbei gehäusefest und wird über eine translatorisch bewegbare Schiene, welche zwischen den Schaltstellungen AUS, EIN und ERDE bewegbar ist, an­ gesteuert. Das Problem bezüglich einer möglichen Beschä­ digung des Vakuumschalters - hervorgerufen durch dessen schnelles Hin- und Herschwenken - ist somit bei der Schaltanlage gemäß der EP-A-01 32 083 gelöst. Allerdings haften dieser bekannten Schaltanlage wesentliche Nach­ teile in einem anderen Bereich an:

Die Bewegungsbahn der Ansteuer-Schiene ist im rechten Winkel zur Längsachse des Vakuumschalters angeordnet. Die Schiene selbst weist in ihren Endbereichen je eine Ver­ tiefung auf, in welche ein unter Federkraft stehender Bolzen einfahrbar ist, wobei durch das Einfahren des Bolzens in die Vertiefung der Vakuumschalter ausschließ­ lich durch Federkraft geschlossen wird. Hierbei weist die Stromführung am Übergangspunkt von dem beweglichen Kon­ takt des Vakuumschalters zu der Schiene einen rechten Winkel auf, so daß bei Stromfluß durch diesen Übergangs­ punkt hohe dynamische Kräfte auftreten. Diese wiederum machen die Verwendung einer relativ starken Feder notwen­ dig, um den Bolzen in die Vertiefungen auf der Schiene einbringen und dort halten zu können, was wiederum be­ deutet, daß hohe Schaltkräfte aufgebracht werden müssen, um den Bolzen aus der Vertiefung herauszubewegen. Im Störungsfall, beispielsweise bei einem Bruch der Feder kann durch die nicht zwangläufige Betätigung des Vakuum­ schalters ein Kontaktflattern auftreten, wobei der Va­ kuumschalter durch Kontakterosion oder -verschweißung zerstört werden kann.

Außerdem eignet sich diese bekannte Schaltanlage im Hin­ blick auf die beiden Gegenkontakte im Bereich beider En­ den der Ansteuer-Schiene nicht für eine Anordnung von mehr als zwei Gegenkontakten. Wesentlich ist weiter, daß die gesamte Ansteuer-Schiene bei jedem Schaltvorgang translatorisch beschleunigt und wieder abgebremst werden muß; dieser Nachteil wird umso gewichtiger, je schwerer die Schiene baut, etwa dadurch, daß Mittels zusätzlicher Formschlußführungen eine zwangläufige Schaltbewegung des Bolzens ins Auge gefaßt würde.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mittelspannungs-Schaltanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, welche bei konstruktiv einfach­ em Aufbau eine störungssichere Anordnung des Vakuum­ schalters ermöglicht und dennoch mit geringen Schalt­ kräften und geringen bewegten Massen beim Schaltvorgang arbeitet.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Anspruchs 1.

Gemäß Anspruch 1 ist der Last- bzw. Leistungsschalter, der insbesondere in Form eines Vakuumschalters ausgebil­ det ist, anlagenfest angeordnet, wie dies an sich aus der EP-A-01 32 083 bekannt ist. Darüber hinaus weist gemäß Anspruch 1 das Schaltorgan des Last- bzw. Leistungs­ schalters das Schwenklager für ein Schaltelement eines Mehrstellungsschalters auf, wobei den Gegenkontakten des Schaltelementes spezielle Kurvenbahnen zugeordnet sind.

Durch die Kurvenbahnen erfolgt bei Bewegung des Schalt­ elementes des Mehrstellungsschalters in Richtung eines Gegenkontaktes eine zwangläufige Radiusverringerung des äußeren Endbereiches des Schaltelementes, wobei diese Radiusverringerung in eine translatorische Bewegung des beweglichen Schaltorgans des Last- bzw. Leistungsschal­ ters umgesetzt wird, um diesen zu schließen. Die Ausle­ gung der Kurvenbahnen ist hierbei derart, daß der Last- bzw. Leistungsschalter geöffnet hat, bevor der radial äußere Endbereich des beweglichen Schaltelementes die Gegenkontakte verläßt. Hierdurch wird ein last- und lichtbogenfreies Schalten ermöglicht, wobei das Öffnen bzw. Schließen des Vakuumschalters zwangläufig und somit unabhängig von Federkräften erfolgt. Somit ist mit ein­ fachem konstruktivem Aufbau und geringen Anforderungen an die Präzision eine Schaltanlage mit hoher Zuverläs­ sigkeit und Störunempfindlichkeit geschaffen, die im Hinblick auf die nur schwenkende Bewegung der relativ geringen Masse des keinen anderen Aufgaben dienenden Schaltelementes und die Vermeidung hoher Federkräfte durch zwangläufige Führung des Schaltelementes mit ge­ ringen Schaltkräften schaltbar ist.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.

Gemäß Anspruch 2 wird die Kurvenbahn des beweglichen Schaltelementes durch eine Formgebung der Gegenkontakte festgelegt. Hierdurch verringert sich zum einen der kon­ struktive Aufwand und zum anderen wird der radial äußere Endbereich des beweglichen Schaltelementes sowohl form- als auch kraftschlüssig in den jeweiligen Endlagen von den Gegenkontakten gehalten, so daß eine sichere Kon­ taktgebung gewährleistet ist.

Gemäß Anspruch 3 erzwingt die Kurvenbahn beim Einfahren des Endbereichs des Schaltelementes in seine jeweilige Kontaktendlage eine Radialbewegung des Schaltelementes, wobei diese Radialbewegung dem Schaltweg des Lastschal­ ters im Nennzustand zuzüglich eines Überhubes zur Kom­ pensation einer maximal zugelassenen Kontaktabnutzung entspricht. Weiterhin ist zwischen der Kurvenbahn und dem beweglichen Kontakt des Lastschalters ein Federelement angeordnet, das wenigstens um den Betrag des Überhubes deformierbar ist. Hierdurch ist sichergestellt, daß die erfindungsgemäße Schaltanlage über einen langen Zeitraum zuverlässig arbeitet, da die Kontaktabnutzung des Last­ schalters, welche durch Abbrand der Kontaktoberflächen hervorgerufen wird, selbstägig so lange durch ein Nach­ führen des beweglichen Kontaktelementes des Lastschalters kompensiert wird, bis eine maximal zulässige Kontaktab­ nutzung erreicht ist.

Gemäß Anspruch 4 kann das bewegliche Schaltelement mehr als zwei Kontaktlagen einnehmen, so daß nicht nur ein bloßes Umschalten zwischen den Schaltstellungen AUS, EIN und ERDE möglich ist, sondern auch ein Umschalten zwi­ schen beispielsweise zwei oder mehr Sammelschienen sowie AUS und ERDE.

Gemäß Anspruch 5 kann zwischen den jeweiligen Gegenkon­ takten eine Kulissenführung vorgesehen sein, so daß der konstruktive Aufwand im Bereich des Vakuumschalters ver­ ringert werden kann.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorlie­ genden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung einer Ausführungsform anhand der Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 vereinfacht in Schnittdarstellung das Grund­ prinzip der erfindungsgemäßen Mittelspannungs- Schaltanlage;

Fig. 2 eine konstruktive Ausgestaltung einer Einzelheit aus Fig. 1 in vergrößerter Darstellung; und

Fig. 3 eine konstruktive Ausgestaltung einer weiteren Einzelheit aus Fig. 1 in Schnittdarstellung.

In Fig. 1 ist mit 2 insgesamt eine Mittelspannungs- Schaltanlage bezeichnet, welche in einem Gehäuse 4 ange­ ordnet ist, das in Fig. 1 zum Großteil strichpunktiert dargestellt ist. Das Gehäuse 4 umkapselt gasdicht einen Innenraum 6, der mit einem geeigneten Isoliermedium ge­ füllt ist, beispielsweise mit Schwefelhexafluorid (SF₆) oder einer Isolierflüssigkeit. In die Wand des Gehäuses 4 ist ein zylindrisches Bauteil 8 gasdicht eingesetzt bzw. einstückig daran ausgebildet, wobei sich das Bauteil 8 gemäß der Darstellung in Fig. 1 in den Innenraum 6 des Gehäuses 4 erstreckt, sowie auch um einen gewissen Betrag von dem Gehäuse 4 vortritt. Das Bauteil 8 weist eine zylindrische Ausnehmung 10 auf, in welcher ein üblicher Vakuumschalter 12 angeordnet ist. Die Lagefixierung des Vakuumschalters 12 in der Ausnehmung 10 erfolgt bei­ spielsweise über einen Deckel 14, der auf das äußere freie Ende des Bauteils 8 aufgeschraubt wird und somit den Vakuumschalter 12 in der Ausnehmung 10 verspannt.

Der Vakuumschalter 12 weist ein festes Kontaktteil 16 auf, welches achsenmittig angeordnet ist und im Inneren des Vakuumschalters 12 in einer Kontaktfläche 18 endet. Das freie Ende des festen Kontaktteils 16 stellt den Ausgangspol der Schaltanlage 2 dar und ist je nach den gegebenen Anforderungen für einen Steckeranschluß oder für den Anschluß einer Stromschiene ausgelegt. Gegenüber der Kontaktfläche 18 ist eine weitere Kontaktfläche 20 angeordnet, welche zu einem beweglichen Kontaktteil 22 gehört. Eine in axialer Richtung des Vakuumschalters 12 laufende Bewegung des beweglichen Kontaktteils 22 bringt somit die beiden Kontaktflächen 18 und 20 miteinander in Anlage, bzw. trennt sie voneinander, so daß der Vakuum­ schalter 12 entweder geschlossen oder geöffnet ist. Eine Abdichtung des evakuierten Innenraums des Vakuumschalters 12 erfolgt im Bereich des beweglichen Kontaktteils 22 durch einen Faltenbalg 24.

Der in den Innenraum 6 des Gehäuses 4 ragende Teil des Bauteils 8 weist eine weitere zylindrische Ausnehmung 26 auf, welche von der Ausnehmung 10 durch eine Traverse 28 getrennt ist. Hierbei durchtritt das bewegliche Kontakt­ teil 22 die Traverse 28 und endet in einem Schaltorgan 30. An dem Schaltorgan 30 ist schwenkbeweglich ein Schaltelement 32 gelagert, wobei das Schaltelement 32 in bekannter Weise nach Art eines sogenannten Kontaktmessers ausgebildet ist. Über eine translatorisch bewegbare Schaltstange 34, welche in einer Dichtung 36 geführt ist und an dem Schaltelement 32 angreift, wird eine transla­ torische Bewegung in eine entsprechende Schwenk-Folgebe­ wegung des Schaltelementes 32 umgesetzt, so daß bei einem entsprechenden Antrieb der Schaltstange 34 das Schalt­ element 32 die in Fig. 1 dargestellten Schaltstellungen EIN, AUS und ERDE einnehmen kann. Der Antrieb der Schaltstange 34 kann über einen Mehrstellungsantrieb er­ folgen, wie er beispielsweise in der EP-A-00 58 585 beschrieben ist.

In den Schaltstellungen EIN und ERDE sind im radial äus­ seren Endbereich des Schaltelementes 32 zwei Gegenkon­ takte 38 und 40 angeordnet. Hierbei ist der Gegenkontakt 38 mit einer spannungsführenden Sammelschiene 42 in Ver­ bindung, wohingegen der Gegenkontakt 40 geerdet ist.

Anhand der Fig. 2 soll nun eine konkrete Ausführungsform des Gegenkontaktes 38 näher erläutert werden. Es ver­ steht sich, daß die Ausbildung des Gegenkontakts 40 spie­ gelbildlich zu der Gegenkontaktes 38 ist. Der Gegenkon­ takt 38 ist mit geeigneten Mitteln, wie Verschrauben oder Schweißen mit der Sammelschiene 42 verbunden. Der Gegen­ kontakt 38 weist zwei Kontaktzungen 44 und 46 auf, deren Innenkontur jeweils so geformt ist, daß sich zwischen den Kontaktzungen 44 und 46 eine Kurvenbahn 48 ergibt. Das Schaltelement 32 trägt an seinem radial äußeren Endbe­ reich einen Kontaktbolzen 50, der so dimensioniert ist, daß er im wesentlichen spielfrei der Kurvenbahn 48 folgen kann. Die Kurvenbahn 48 weist einen Eintrittsbereich 52 auf, in welchem der Kontaktbolzen 50 bei einer in Fig. 2 entgegen dem Uhrzeigersinn gerichteten Schwenkbewegung des Schaltelementes 32 zunächst gefangen wird. In einem Bereich B erfährt die Kreisbahn des Kontaktbolzens 50 eine Radiusverringerung, so daß der Mittelpunkt des Kon­ taktbolzens einen Hub C ausführt. In einem Bereich A entspricht der Verlauf der Kurvenbahn 48 wieder einem Kreisabschnitt mit konstantem Radius. Der Hub C des Kon­ taktbolzens 50 wird über das Schaltelement 32 auf das Schaltorgan 30 übertragen, das, wie in Fig. 3 darge­ stellt, über einen Schwenkbolzen 54 mit dem Schaltele­ ment 32 verbunden ist. Der Schwenkbolzen 54 ist an dem Schaltelement 32 befestigt und ist in einer Langlochaus­ nehmung geführt, welche in dem Schaltorgan 30 ausgebildet ist.

Der Schwenkbolzen 54 stützt sich auf eine geeignete Fe­ der, die beispielsweise als Schraubendruckfeder ausge­ bildet sein kann und bei der veranschaulichten Ausfüh­ rungsform durch einen Stapel 56 von einzelnen Tellerfe­ dern 58 gebildet ist, wobei der Stapel 56 in einer zylindrischen Ausnehmung 60 angeordnet ist, welche in dem Schaltorgan 30 ausgebildet ist. An der Traverse 28 ist eine Führungshülse 62 im Beispielsfall einstückig ausge­ bildet und dient zur gleitbeweglichen Lagerung eines kolbenähnlichen Bauteils 64. Die Lagerung des Bauteils 64 in der Führungshülse 62 ist über eine Schraube 66, welche in einem Langloch 68 läuft, gegen Verdrehung gesichert. Das Schaltorgan 30 ist mit dem Bauteil 64 auf geeignete Weise miteinander verbunden, beispielsweise durch eine Verschraubung. Die Ausnehmung 60 in dem Schaltorgan 30 geht in eine Bohrung 70 über, welche von einer Schraube 72, beispielsweise einer Inbusschraube durchsetzt wird. Die Schraube 72 ist in Eingriff mit einem Innengewinde in dem beweglichen Kontaktteil 22, so daß das Schaltelement 32 über den Schwenkbolzen 54, das Schaltorgan 30 und die Schraube 72 mit dem beweglichen Kontaktteil 22 verbunden ist. Ein in das Schaltorgan 30 hineinragender Zapfen 67 der Schraube 66 übernimmt den Verdrehungsschutz zwischen dem Schaltorgan 30 und dem Bauteil 64. Eine Druckfeder 74 ist um das bewegliche Kontaktteil 22 herum angeordnet und übt auf das Bauteil 64 bzw. das Schaltorgan 30 eine in Fig. 3 nach oben gerichtete Kraft aus.

Im folgenden soll die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Mittelspannungs-Schaltanlage näher erläutert werden:

Es sei angenommen, daß sich das Schaltelement 32 in der in Fig. 1 strichpunktierten Schaltstellung AUS befindet. Die Federkraft der Druckfeder 74 hebt das Bauteil 64 zu­ sammen mit dem Schaltorgan 30 und dem Schaltelement 32 in Fig. 3 nach oben, so daß die Kontaktflächen 18 und 20 des Vakuumschalters 12 voneinander getrennt sind. In diesem Schaltzustand der Schaltanlage ist die AUS-Stellung eine Trennstrecke, zusammengesetzt aus der Schlagweite im Iso­ liermedium SF₆ in dem Innenraum 6 und der Schalt­ strecke in dem Vakuumschalter 12.

Im folgenden sei angenommen, daß die Schaltstange 34 in Fig. 1 nach links bewegt wird, so daß das Schaltelement 32 in Fig. 1 aus der Schaltstellung AUS entgegen Uhrzei­ gerrichtung auf den Gegenkontakt 38 zubewegt wird. Hier­ bei gerät der Kontaktbolzen zunächst in den Eintrittsbe­ reich 52 und wird von den Kontaktzungen 44 und 46 gefan­ gen. Eine weitere Schwenkbewegung des Schaltelementes 32 um den Schwenkbolzen 54 bewegt den Kontaktbolzen 54 in den Bereich B an dem Gegenkontakt 38, so daß der Kon­ taktbolzen 50 auf seinem Weg entlang des Bereiches B ei­ nen Hub C ausführt, bis er den Bereich A an dem Gegen­ kontakt 38 erreicht hat. Dieser Hub C wird über das Schaltelement 32 und den Schwenkbolzen 54 auf das Schalt­ organ 30 und von hieraus auf den beweglichen Kontaktteil des Vakuumschalters 12 übertragen, so daß die beiden Kontaktflächen 18 und 20 des Vakuumschalters 12 in Anlage geraten und ein Strompfad von der Sammelschiene 42 über den Gegenkontakt 38, das Schaltelement 32, das Schaltor­ gan 30, den beweglichen Kontakt 22 und die beiden Kon­ taktflächen 18 und 20 auf den festen Kontaktteil 16 des Vakuumschalters 12 besteht.

Hierbei ist von Bedeutung, daß der Verlauf der Kurvenbahn 48 so ausgelegt ist, daß der Kontaktbolzen 50 bereits elektrischen Kontakt mit dem Gegenkontakt 38 hat, bevor der Vakuumschalter 12 seine gesamte Hubstrecke H durch­ laufen hat und nun unter Last schaltet. Mit anderen Wor­ ten, es ist sichergestellt, daß der Schaltvorgang zwi­ schen dem Schaltelement 32 und dem Gegenkontakt 38 last- und somit lichtbogenfrei erfolgt. Das Schaltelement 32 wirkt somit zusammen mit den Gegenkontakten 38 und 40 als reiner Trennschalter, wohingegen der Last- bzw. der Lei­ stungsschaltvorgang allein in dem Vakuumschalter 12 vor­ genommen wird.

Bei jedem Öffnungs- und Schließvorgang des Vakuumschal­ ters 12 erfolgt durch die hohe thermische Energie des hierbei auftretenden Entladungsbogens ein gewisser Kon­ taktabbrand an den Kontaktflächen 18 und 20. Aufgrund der besonderen Eigenschaften eines Vakuumschalters scheiden sich die abgedampften Partikel größtenteils wieder auf den Kontaktflächen 18 und 20 ab; über einen längeren Zeitraum hinweg und bei häufigeren Schaltvorgängen ist jedoch eine Abnutzung der Kontaktflächen 18 und 20 un­ vermeidlich. Um diese langfristige Kontaktabnutzung we­ nigstens teilweise kompensieren zu können, ist der Stapel 56 der Tellerfedern 58 vorgesehen, auf welchem sich der Schwenkbolzen 54 abstützt. Ein neuwertiger Vakuumschalter 12 hat seinen Schließvorgang bereits beendet, wenn der Kontaktbolzen 50 beispielsweise erst zwei Drittel des Be­ reiches B der Kurvenbahn 48 durchlaufen hat. Der zusätz­ liche Hub, der beim Weiterlaufen des Bolzens 50 in den Bereich B hinein zwangläufig auf den Schwenkbolzen 54 übertragen wird, wird von den Tellerfedern 58 aufgenom­ men, so daß eine Zerstörung des Vakuumschalters 12 aus­ geschlossen ist. Im Zuge der langsam fortschreitenden Kontaktabnutzung der Kontaktflächen 18 und 20 benötigt der Vakuumschalter 12 einen immer größeren Hub um ord­ nungsgemäß zu schließen, bis der Kontaktbolzen 50 dann schließlich den Bereich B an dem Gegenkontakt 38 in sei­ ner ganzen Länge durchlaufen muß, um den erforderlichen Hub erzeugen zu können. Zu diesem Zeitpunkt werden die Tellerfedern 58 nicht mehr komprimiert, da sie keinen Überhub mehr kompensieren müssen. Allerdings ist zu die­ sem Zeitpunkt auch ein Austauschen des Vakuumschalters 12 notwendig geworden.

Im folgenden sei angenommen, daß das Schaltelement 32 aus seiner Schaltstellung EIN in die Schaltstellung ERDE be­ wegt werden soll. Hierbei bewegt sich die Schaltstange 34 in Fig. 1 nach rechts, so daß das Schaltelement 32 eine Schwenkbewegung in Uhrzeigerrichtung ausführt. Hierbei durchläuft der Kontaktbolzen 50 ausgehend von dem Bereich A an dem Gegenkontakt 38 den Bereich B der Kurvenbahn 48. Die zwangläufige Führung des Kontaktbolzens 50 in der Kurvenbahn 48 erzwingt eine Radialbewegung des Schalt­ elementes 32 um den Hub C, bevor der Kontaktbolzen 50 von dem Eintrittsbereich 52 der Kurvenbahn 48 freigegeben wird. Die Radialbewegung des Kontaktbolzens 50 wird von dem Schaltelement 32 auf den Schwenkbolzen 54 und von da auf das Schaltorgan 30 übertragen. Das Schaltorgan 30 wird somit von dem Schaltelement 32 in Fig. 3 nach oben bewegt, wodurch über den Kopf der Schraube 72 das beweg­ liche Kontaktteil 22 des Vakuumschalters 12 in Fig. 3 ebenfalls nach oben gezogen wird. Hierdurch trennen sich die Kontaktflächen 18 und 20 des Vakuumschalters 12, so daß der Vakuumschalter 12 geöffnet ist. Hierbei ist wie­ derum wesentlich, daß der Vakuumschalter 12 seinen Hub H und damit ein Trennen der Kontaktflächen 18 und 20 be­ reits ausgeführt hat, bevor der Kontaktbolzen 50 die Kur­ venbahn 48 verläßt. Auch somit ist sichergestellt, daß der Trennschalter - gebildet aus dem Schaltelement 32 und dem Gegenkontakt 38 - lastfrei schalten kann.

Das Schaltelement 32 bewegt sich nun unter Einfluß der Schaltstange 34 über seine Schaltstellung AUS in Uhrzei­ gerrichtung hinweg in Richtung auf den Gegenkontakt 40. Der Eingriff des Kontaktbolzens 50 in den Gegenkontakt 40 erfolgt analog zum Eingriff des Kontaktbolzens 50 in den Gegenkontakt 38. Durch die Kurvenbahn des Gegenkontaktes 40 wird der Vakuumschalter 12 wieder geschlossen, so daß das feste Kontaktteil 16 des Vakuumschalters 12 über den Gegenkontakt 40, das Schaltelement 32, das Schaltorgan 30, das bewegliche Kontaktteil 22 und die Kontaktflächen 18 und 20 geerdet ist.

In der vereinfachten Darstellung gemäß Fig. 1 ist die Schaltanlage 2 mit nur einer Sammelschiene 42 und einem Vakuumschalter 12 dargestellt. In der Praxis sind in der überwiegenden Mehrzahl der Fälle in dem Gehäuse 4 drei voneinander getrennte Sammelschienen 42 und analog hierzu drei Vakuumschalter 12 nebeneinander angeordnet, um alle drei Phasen je nach Antriebsauslegung gemeinsam oder unabhängig voneinander ein- oder auszuschalten bzw. erden zu können.

Es wäre auch denkbar, entweder den Gegenkontakt 38 oder den Gegenkontakt 40 bzw. beide Gegenkontakte 38 und 40 nicht als Endlagenkontakte auszubilden, sondern als Durchgangskontakte, so daß das Schaltelement 32 bzw. der Kontaktbolzen 50 über die in Fig. 1 dargestellten Endla­ gen hinaus in Richtung auf weitere Gegenkontakte bewegt werden kann. Somit wäre es beispielsweise möglich, zwi­ schen zwei Sammelschienen (Normal- und Notbetrieb), der Schaltstellung AUS und der Schaltstellung ERDE zu schal­ ten.

Weiterhin wäre es denkbar, zwischen den Gegenkontakten eine durchgehende Kulissenführung anzuordnen. Die Ausge­ staltung der Führung könnte derart erfolgen, daß der Kontaktbolzen 50 beim Durchlaufen der Führung in seinem radialen Abstand von dem Schwenkbolzen 54 gesichert ist. Hierdurch kann auf den Einbau der Druckfeder 74 verzich­ tet werden, so daß der konstruktive Aufwand im Bereich des Vakuumschalters verringert wird.

Claims (5)

1. Metallgekapselte Mittelspannungs-Schaltanlage (2) mit einem Mehrstellungsschalter mit einem schwenkbeweg­ lichen Schaltelement (32), dessen radial äußerer Endbereich die Kontakte in den jeweiligen Schalt­ stellungen herstellt und mit einem Last- bzw. einem Leistungsschalter, insbesondere in Form eines Vaku­ umschalters (12), der in den einzelnen Schaltstel­ lungen des Mehrstellungsschalters zwangläufig in ei­ nen vorbestimmten Schaltzustand zu überführen ist, wobei ein mit dem beweglichen Schaltkontakt (22) des Last- bzw. Leistungsschalters (12) verbundenes, translatorisch bewegliches Schaltorgan (30) mittels wenigstens einer Kurvenbahn (48) in Abhängigkeit von der Schaltstellung des Mehrstellungsschalters betä­ tigbar ist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Last- bzw. Leistungsschalter (12) anlagen­ fest angeordnet ist,
• - daß das Schaltorgan (30) des Last- bzw. Leistungs­ schalters (12) das Schwenklager (54) für das Schaltelement (32) des Mehrstellungsschalters auf­ weist, und
• - daß die Kurvenbahnen (48) den Gegenkontakten (38, (40) des Schaltelementes des Mehrstellungsschal­ ters zugeordnet sind.

2. Schaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kurvenbahn (48) durch die Formgebung der Gegenkontakte (38, 40) festgelegt ist.

3. Schaltanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kurvenbahn (48) beim Einfahren des Endbereiches des Schaltelementes (32) in die jewei­ lige Kontaktendlage eine Radialbewegung des Schalt­ elementes (32) erzwingt, die dem Schaltweg des Last- bzw. Leistungsschalters (12) im Neuzustand zuzüglich eines Überhubes mindestens zur Kompensation einer maximal zugelassenen Kontaktabnutzung entspricht, und daß zwischen der Kurvenbahn (48) und dem beweglichen Kontakt (22) des Last- bzw. Leistungsschalters (12) ein Federelement (56, 58) angeordnet ist, das we­ nigstens um den Betrag des Überhubes deformierbar ist.

4. Schaltanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das bewegliche Schaltele­ ment (32) mehr als zwei Kontaktlagen einnehmen kann.

5. Schaltanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen den Gegenkontakten eine Kulissenführung angeordnet ist, welche die ra­ diale Stellung des Schaltelementes des Mehrstel­ lungsschalters sichert, wenn der radial äußere End­ bereich des Schaltelementes (32) nicht in Anlage mit den Gegenkontakten (38, 40) ist.