DE3873677T2 - Mittelspannungsfertigschalttafel mit drehschalter. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine fabrikfertige Mittelspannungsanlage aus mehreren aneinandergereihten luftisolierten Schaltzellen in Kornpaktbauweise mit Standardausrüstung aus einem Trenn- oder Lasttrennschalter in dichtgekapseltem und mit einem Gas hoher dielektrischer Festigkeit gefüllten Gehäuse, wobei jede Schaltzelle mit zusätzlichen Mittelspannungsausrüstungen individuell bestückt ist und die einzelnen Schaltzellen durch Sammelschienen verbunden sind, die waagerecht in einem oberen Schaltzellenabteil so angeordnet sind, daß die einzelnen Schienenstränge in der Tiefenebene senkrecht zur Schaltzellenfrontseite gesehen versetzt sind.
• Die fabrikfertigen Schaltanlagen der beschriebenen Art, insbesondere solche für den Einsatz in Mittelspannungs-Niederspannungs-Transformatorstationen, bestehen aus aneinandergebauten Schaltzellen mit Metallgehäusen, von denen jede einzelne eine bestimmte elektrische Funktion erfüllt. Der Aufbau der Schaltanlagen variiert dabei in Abhängigkeit von der Art der Einspeisung, dem Typ der Station und der eingesetzten Meß- und Zähleinrichtungen. Durch die Modulbauweise wird eine große Flexibilität gewährleistet, und die Vorfertigung erlaubt eine durch Fachkräfte im Werk durchgeführte Serienproduktion, so daß sich die Installation der Schaltanlage auf den Zusammenbau der einzelnen Schaltzellen am Aufstellungsort durch nicht spezialisiertes Personal beschränkt. Die Druckschrift TECHNIQUES CEM Nr. 105 vom Mai 1979 beschreibt eine Schaltanlage, bei der Luftisolierung und Abschaltung in Schwefelhexafluorid miteinander kombiniert sind, so daß die Schaltzellen geringere Abmessungen aufweisen. Der Lasttrennschalter mit verschiebbar gelagerten beweglichen Kontakten ist in einem gekapselten Gehäuse geringer Tiefe angeordnet, wobei der Abstand zwischen den Kontakten geringer ist als der Abstand zwischen den zugeordneten Sammelschienen oder Kabeln. Sämtliche Zellen der Schaltanlage weisen Standard-Abmessungen entsprechend der maximal vorgesehenen Bestückung auf. Schaltzellen, die nur mit Standardausrüstungen bestückt werden, sind überdimensioniert, und der verfügbare Raum wird insbesondere in der Höhe nicht voll ausgenutzt. Naturlich können keine Schaltzellen unterschiedlicher Höhe in der gleichen Schaltanlage miteinander kombiniert werden, so daß der freibleibende Raum praktisch nicht genutzt werden kann.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltanlage herzustellen, die aus Schaltzellen in Standardhöhen und -tiefen besteht, bei denen jedoch die Breite entsprechend der jeweiligen Ausrüstung verändert werden kann, um eine optimal Raumausnutzung zu erzielen.
• Die erfindungsgemäße Schaltanlage ist dadurch gekennzeichnet, daß die Standardausrüstung der Schaltzelle einen Trenndrehschalter oder Lasttrenndrehschalter umfaßt, dessen drehbare Schaltwelle in der Tiefenebene der Schaltzelle, senkrecht zu dessen Frontseite verläuft und mit drei entlang der Schaltwelle versetzt angeordneten drehbaren Kontaktmessern bestückt ist, die jeweils einer Phase der Schaltanlage zugeordnet sind und mit drei auf oberen bzw. unteren Durchführungen des Gehäuses angeordneten feststehenden Kontakten zusammenwirken, wobei der obere Durchführung mit der zugehörigen luftisolierten Sammelschiene verbunden ist und die gesamte Schalteinheit einer Phase in einer senkrechten Säule mit einer Pol-Symmetrieebene angeordnet ist, in der auch die jeweilige Sammelschiene liegt, derart daß der Abstand zwischen den Pol-Symmetrieebenen von der jeweiligen Zusatzausrüstung mit der größten Tiefe abhängt, um eine einheitliche Bautiefe für alle Schaltzellen zu gewährleisten, und die Breite der einzelnen Schaltzellen an die jeweilige Mittelspannungs-Zusatzausrüstung angepaßt werden kann.
• Der verfügbare Raum im Innern jeder Schaltzelle ist in der Tiefenebene der Zelle gesehen in drei senkrechte Säulen mit gleicher Höhe und Breite wie die Schaltzelle selbst unterteilt. Jeder der beweglichen Kontakte liegt zusammen mit der zugeordneten Sammelschiene in der Polebene einer der drei Säulen. Die drei Sammelschienenstränge werden vorteilhaft direkt von den zugeordneten Durchführungen des jeweiligen Lasttrennschalters getragen, so daß der Abstand zwischen den Durchführungen dem Abstand zwischen den Sammelschienen entspricht. Dieser Abstand ist größer als die Schlagweite zwischen den Sammelschienen und richtet sich im allgemeinen nach den Abmessungen der in der Schaltanlage installierten Meß- und Zähleinrichtungen. Die zusätzliche Mittelspannungsausrüstung jeder Schaltzelle wird unter Einhaltung der jeweiligen Polsäule im Bereich unterhalb des Lasttrenndrehschalters installiert. Bestimmte Ausrüstungen werden in der Säulenbreite gesehen nebeneinander angeordnet, wodurch eine Verbreiterung der Schaltzelle notwendig werden kann. Die Schaltzelle mit der geringsten Breite ist die Zelle mit dem Eingangs-Lasttrennschalter, die lediglich mit dem Lasttrenndrehschalter, dem jeweiligen Sammelschienenabschnitt und den Kabelanschlüssen bestückt ist. Der Lasttrennschalter nimmt dabei die größte Breite ein und bestimmt daher in diesem Fall die Breite der Schaltzelle. Eine Einspeise- und allgemeine Schutzzelle, die neben der Standardausrüstung aus Sammelschienenabschnitt und Lasttrenndrehschalter eine Zusatzausrüstung aus den Sicherungen, Kabelanschlüssen und Meß- und Zähleinrichtungen enthält, hat dagegen eine größere Breite, da die Meß- und Zähleinrichtungen neben den Sicherungen plaziert werden müssen. Schaltzellen, die mit Leistungsschaltern bestückt sind oder zur Kopplung von Sammelschienen-Einspeisungen dienen, müssen ebenfalls verbreitert werden. Die meisten Anlagenkonfigurationen können mit wenigen Schaltzellenbreiten realisiert werden, und es ist offensichtlich, daß solche Schaltzellen in unterschiedlichen Breiten aus Standardelementen, insbesondere aus Rahmengerüsten und zugehörigen Abschlußblechen hergestellt werden können. Die Rahmengerüste können modular aufgebaut sein, so daß die unterschiedlichen Zellenbreiten ohne größere Veränderungen miteinander kombiniert werden können.
• Sämtliche Zellen der erfindungsgemäßen Schaltanlage haben die gleiche Höhe und Tiefe, lediglich die Breite der Schaltzellen und damit die Breite der Schaltanlage variieren je nach Anlagenkonfiguration. Eine Erweiterung der Schaltanlage ist besonders einfach, da nur zusätzliche Standardzellen angefügt werden müssen und nur die Breite der Anlage zunimmt. Dadurch verändert sich das Gesamtdesign der Schaltanlage nicht, und gleichzeitig wird der verfügbare Raum optimal ausgenutzt.
• Weitere Vorteile gehen aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung hervor, das in den beigefügten Zeichnungen wie folgt dargestellt ist:
• Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung den schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Schaltanlage bei abgenommener Front- und Dachverkleidung;
• Die Fig. 2 und 3 zeigen eine Front- bzw. Seitenansicht der Schaltanlage aus Fig. 1;
• Die Fig. 4 und 5 entsprechen den Darstellungen in Fig. 2 und 3 und zeigen eine allgemeine Schutzzelle mit Sicherungen;
• Die Fig. 6 und 7 entsprechen den Darstellungen in Fig. 2 und 3 und zeigen eine allgemeine Schutzzelle mit Meß- und Zähleinrichtungen;
• Die Fig. 8 und 9 entsprechen der Darstellung aus Fig. 3 und zeigen eine Schaltzelle, die mit einem Leistungsschalter und einer bzw. zwei Meß- und Zähleinheiten bestückt ist;
• Fig. 10 entspricht der Darstellung aus Fig. 3 und zeigt eine Einspeisezelle mit Sammelschienenanschluß.
• Die Figuren zeigen eine allgemein mit 10 bezeichnete dreipolige Schaltanlage, z. B. für den Einsatz in einer Mittelspannungs-Niederspannungs- Transformatorstation, mit Ring- oder Doppeleinspeisung über zwei Kabel 12, 14, die aus drei aneinandergebauten Schaltzellen besteht, von denen zwei als Einspeisezellen 16, 18 und eine als allgemeine Schutzzelle 20 mit einem Leistungsschalter und einer Meß- und Zähieinrichtung ausgeführt sind. Die an die Kabel 12 bzw. 14 angeschlossenen Einspeisezellen sind vollkommen identisch, während die Schaltzelle 20 neben der gleichen Standardausrüstung wie die Einspeisezellen 16, 18 über eine Zusatzausrüstung verfügt, die aus dem Leistungsschalter und der Meßeinheit besteht.
• Aus den Fig. 2 und 3 geht insbesondere hervor, daß die Einspeisezellen mit der Standardausrüstung bestückt sind, die aus einem Sammelschienenabschnitt 22R, 22S, 22T, der in einem oberen Schaltzellenabteil angeordnet ist, und einem Lasttrenndrehschalter 26 mit drei auf einer Schaltwelle 28 angeordneten beweglichen Kontaktmessern besteht. Der Lasttrenndrehschalter 26 ist von einem dichtgekapselten, mit Schwefelhexfluorid gefüllten Gehäuse umgeben, das an seiner Oberseite drei als Stützen für die Sammelschienen 22R, S, T dienende Durchführungen 30 und an seiner Unterseite drei Durchführungen 32 zum Anschluß der Kabel 12 aufweist. Ein Lasttrennschalter dieses Typs ist in der europäischen Patentanmeldung 88401386.3 vom 08.06.88 beschrieben, aus der nähere Einzelheiten entnommen werden können. Die Schaltwelle 28 des Lasttrenndrehschalters ist rechtwinklig zur Frontseite 34 der Schaltzelle ausgerichtet, und das Gehäuse 29 nimmt die gesamte Breite (1) der Schaltzelle 16 ein. Das ggf. aus Isolierstoff bestehende Gehäuse 29 stellt eine Trennwand zwischen dem Sammelschienenraum 24 und einem unteren Schaltabteil 37 dar, in dem die Anschlußenden der Kabel 12 montiert werden. Die als quaderförmiger Standardschrank ausgebildete Schaltzelle 16 besteht aus einem Rahmengerüst und den darauf montierten Abschlußblechen der Verkleidung. Die an die Durchführungen 32 angeschlossenen Enden der Kabel 12 werden von den Stützisolatoren 36 getragen. Sämtliche einer Phase zugeordneten Ausrüstungsteile liegen in einer senkrechten Polebene R, S, T, wobei die Schaltzelle 16 geometrisch in drei parallel zur Frontseite 34 angeordnete Polsäulen unterteilt ist, die jeweils einer Phase zugeordnet sind. Der Abstand (d) zwischen den einzelnen Polebenen entspricht dem Abstand zwischen den Sammelschienen 22 R, S, T sowie dem Abstand zwischen den beweglichen Kontakten des Lasttrenndrehschalters 26. Der Sammelschienenraum 24 und das untere Schaltabteil 37 sind luftisoliert, und der Sammelschienenraum 24 ist an das entsprechende Abteil der angrenzenden Schaltzelle 18 angebaut, um die Sammelschienen-Einspeisung der Schaltanlage 10 zu gewährleisten. Die drei Sammelschienen 22R, 22S, und 22T sind in einer waagerechten Ebene parallel zur Frontseite 34 der Schaltanlage 10 angeordnet und in der Tiefe gesehen entsprechend der drei Polebenen zueinander versetzt. Der Antrieb des Lasttrenndrehschalters 26 ist an der Frontseite 34 der Schaltanlage montiert und als beliebiger Mechanismus ausgeführt, der sich zum Ein- und Ausschalten des Lasttrennschalters und zur Herstellung einer Trennstrecke bzw. Verbindung zwischen den Sammelschienen 22R, S, T und den Kabeln 12 eignet. Die Schaltanlage kann aus einer beliebigen Zahl von Einspeisezellen 16, 18 oder mit ihnen identischen Abgangszellen bestehen.
• Neben den Einspeisezellen umfaßt die Schaltanlage weitere Schaltzellen, von denen einige unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 10 nachfolgend beschrieben sind, wobei die gleichen Kennziffern verwendet werden wie für die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten entsprechenden oder vergleichbaren Anlagenteile. Die Fig. 4 und 5 zeigen Schaltzellen 38 für allgemeine Schutzfunktionen mit an den unteren Durchführungen 32 des Lasttrenndrehschalters 26 angeschlossenen Sicherungen 40. Die drei Sicherungen 40 sind in den einzelnen Polebenen R, S, T senkrecht unterhalb der Durchführungen 32 angeordnet und werden an ihrer Unterseite von einem Stützisolator 44 getragen. Diese Sicherungs- Unterseiten 42 sind an ein Kabel 46 angeschlossen und dienen dazu, mit den Kontaktmessern 48 eines Erdungsschalters zusammenzuwirken, die den Stützisolatoren 44 zugeordnet sind. Der Rauminhalt des unteren Schaltabteils 37 ist ausreichend, um die Sicherungen 40 aufzunehmen, und die Abmessungen der Schaltzelle, insbesondere ihre Breite (1), entsprechen denen der Einspeisezellen 16, 18.
• Die Fig. 6 und 7 zeigen eine mit Sicherungen bestückte Abgangszelle für allgemeine Schutzfunktionen analog der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Schaltzelle, wobei die Bestückung in diesem Fall um drei den jeweiligen Phasen R, S, T zugeordnete Meß- und Zähleinrichtungen 50 erweitert ist. Jede der quaderförmigen Meß- und Zähleinrichtungen 50 enthält z. B. einen Stromwandler, der zwischen das untere Anschlußende 42 der Sicherungen 40 und das Anschlußende des Kabels 46 geschaltet ist. Die Meß- und Zähleinrichtungen sind in Höhe der Anschlußenden 42 der Sicherungen 40 angeordnet und im Verhältnis zu diesen Anschlußenden 42 seitlich versetzt, wie in Fig. 7 dargestellt. Diese seitliche Verschiebung bedingt eine größere Breite (11) der Schaltzelle' die über die Breite (1) der Einspeisezellen 16, 18 hinausgeht. Eine in Höhe des Lasttrenndrehschalters 26 angeordnete Trennwand 52 gleicht diese Verbreiterung aus, wobei sich eine seitliche Verschiebung des Lasttrennschalters 26 in bezug auf die Mittelachse der Schaltzelle ergibt. Aus Fig. 6 ist ersichtlich, daß die Meß- und Zähleinrichtungen 50 praktisch aneinandergrenzen und der Abstand (d) zwischen den Polebenen R, S, T durch die Tiefe dieser Meß- und Zähleinrichtungen 50 bestimmt wird. Die mit den Meß- und Zähleinrichtungen 50 bestückte Schaltzelle wird aus den gleichen Grundelementen zusammengesetzt, lediglich ihre Breite (11) ist größer.
• Fig. 8 zeigt eine mit einem Leistungsschalter bestückte Schaltzelle, dessen drei Pole 54 im unteren Schaltabteil 37 angeordnet sind. Jeder Pol 54 ist in einer der Polebenen R, S, T an eine untere Durchführung 32 des Lasttrenndrehschalters 26 und auf der anderen Seite an eine seitlich neben dem Pol 54 angeordnete Meß- und Zähleinrichtung 50 angeschlossen. Durch die Anordnung des Leistungsschalters 54 neben den Meß- und Zähleinrichtungen 50 ergibt sich eine größere Breite (12) der Schaltzelle, die mit einer zusätzlichen Trennwand 56 zwischen dem Leistungsschalter 54 und den an das Kabel 46 angeschlossenen Meß- und Zähleinrichtungen 50 bestückt werden kann. Das Anschlußende des Kabels 46 kann mit einem Erdungsschalter 48 des in den Fig. 6 und 7 dargestellten Typs verbunden werden. Die Tiefe der Leistungsschalterpole 54 ist geringer als die der Meß- und Zähleinrichtungen 50, so daß der unveränderte Abstand (d) zwischen den Polebenen R, S, T durch letztere bestimmt wird.
• Fig. 9 zeigt eine mit einem Leistungsschalter sowie zwei in Reihe geschalteten Meß- und Zähleinrichtungen 50 bestückte Schaltzelle, die ansonsten der in Fig. 8 dargestellten Schaltzelle entspricht. Die Montage der zweiten Meß- und Zähleinrichtung kann in dem Freiraum neben dem Leistungsschalter 54 erfolgen, und es kann eine Schaltzelle mit den gleichen Abmessungen verwendet werden.
• Fig. 10 zeigt eine Schaltzelle zur Trennung oder Kopplung von zwei Sammelschienenabschnitten 22 a, 22 b. Jedem Schienenabschnitt ist ein Trennorgan in Form eines Lasttrenndrehschalters 26 a, 26 b zugeordnet, wobei die zwei Trenn- bzw. Lasttrennschalter in der Breite (13) der Schaltzelle nebeneinander angeordnet sind. Dem Lasttrenndrehschalter ist ein Leistungsschalter 54 zugeordnet, der wie in den Fig. 8 und 9 beschrieben angeordnet und an die seitlich neben ihm montierten Meß- und Zähleinrichtungen 50 angeschlossen ist. Die erfindungsgemäße Anordnung der Polebenen wird beibehalten, lediglich die Breite der Schaltzelle wird an die Zusatzausrüstung angepaßt. Weitere Konfigurationen und Kombinationen sind selbstverständlich möglich, und sämtliche oben beschriebenen Schaltzellen können problemlos in eine Schaltanlage integriert werden, ohne daß die Grundmaße dieser Schaltanlage verändert werden müßten oder die Zuverlässigkeit hinsichtlich Montage und Anschluß der Sammelschienenabschnitte beeinträchtigt wurde.
• Die systematische erfindungsgemäße Raumaufteilung vereinfacht die Planung und Erweiterung einer Schaltanlage. Durch Bestimmung des Abstands (d) zwischen den drei Polen des Lasttrennschalters 26 und den zugeordneten Sammelschienen 22R, 22S und 22T in Abhängigkeit vom Platzbedarf der größten speziellen Ausrüstungskomponenten wird eine Anordnung innerhalb der Polebenen R, S, T oder genauer gesagt innerhalb der senkrechten Säulen mit den Pol-Symmetrieebenen R, S, T eingehalten.
• An der Frontseite ist ober- oder unterhalb der Antriebseinheit des Lasttrenndrehschalters ein Niederspannungsabteil angeordnet. Dieses Abteil dient zur Aufnahme von zusätzlichen Niederspannungsausrüstungen der Schaltanlage' die vorteilhaft als modulares Installationssystem mit symmetrischen Profilschienen ausgeführt sind.

Claims (9)

1. Fabrikfertige Mittelspannungsanlage aus mehreren aneinandergereihten luftisolierten Schaltzellen (16, 18, 20) in Kompaktbauweise mit Standardausrüstung aus einem Trenn- oder Lasttrennschalter (26) in dichtgekapseltem und mit einem Gas hoher dielektrischer Festigkeit gefällten Gehäuse (29), wobei jede Schaltzelle mit zusätzlichen Mittelspannungsausrüstungen individuell bestückt ist und die einzelnen Schaltzellen durch Sammelschienen (22) verbunden sind, die waagerecht in einem oberen Schaltzellenabteil (24) so angeordnet sind, daß die einzelnen Schienenstränge (22R, S, T) in der Tiefenebene senkrecht zur Schaltzellenfrontseite (34) gesehen versetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Standardausrüstung der Schaltzelle einen Trenndrehschalter oder Lasttrenndrehschalter (26) umfaßt, dessen drehbare Schaltwelle (28) in der Tiefenebene der Schaltzelle, senkrecht zu deren Frontseite (34) verläuft und mit drei entlang der Schaltwelle (28) versetzt angeordneten drehbaren Kontaktmessern bestückt ist, die jeweils einer Phase der Schaltanlage zugeordnet sind und mit drei als oberen bzw. unteren Durchführungen (30, 32) des Gehäuses (29) ausgebildeten angeordneten feststehenden Kontakten zusammenwirken, wobei die obere Durchführung (30) mit der zugehörigen luftisolierten Sammelschiene (22) verbunden ist und die gesamten Ausrüstungen einer Phase in einem die jeweilige Sammelschiene (22R, S, T) enthaltenden senkrechten Schnitt mit einer Pol-Symmetrieebene (R, S, T) angeordnet sind, wobei der Abstand (d) zwischen den Pol- Symmetrieebenen (R, S, T) von der jeweiligen Zusatzausrüstung (40, 50, 54) der Schaltzelle mit der größten Tiefe abhängt, um eine einheitliche Bautiefe für alle Schaltzellen zu gewährleisten, und wobei die Breite (1) der einzelnen Schaltzellen an die jeweilige Mittelspannungs-Zusatzausrüstung (40, 50, 54) angepaßt ist.

2. Schaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe sämtlicher Schaltzellen der Schaltanlage identisch ist.

3. Schaltanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Trenndrehschalter oder Lasttrenndrehschalter (26) zwischen dem Sammelschienenraum (24) und einem unteren Abteil (37) der Schaltzelle angeordnet ist, und daß die genannte Mittelspannungs-Zusatzausrüstung (40, 50, 54) im unteren Abteil installiert ist.

4. Schaltanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelspannungs-Zusatzausrüstung Sicherungen (40) aufweist, die senkrecht unterhalb der unteren Durchführungen (32) des Trenndrehschalters angeordnet und mit diesen verbunden sind.

5. Schaltanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelspannungs-Zusatzausrüstung Meß- und/oder Zähleinheiten (50) umfaßt, die seitlich neben den Sicherungen (40) bzw. Leistungsschaltern (54) angeordnet sind.

6. Schaltanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des Trenndrehschalters oder Lasttrenndrehschalters an der Frontseite (34) der Schaltzelle angebracht ist.

7. Schaltanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen dem oberen Schaltzellenabteil (24) mit dem Sammelschienen (22) und dem unteren Abteil (37) mit den Zusatzausrüstungen eine Trennwand (52) befindet, zu der auch das Gehäuse (29) des Trenndrehschalters gehört.

8. Schaltanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein sogenanntes Niederspannungs-Abteil (58) zur Aufnahme von Niederspannungs-Zusatzausrüstungen an der Frontseite der Schaltzelle oberhalb des Antriebs für den Trenndrehschalter oder Lasttrenndrehschalter angeordnet ist.

9. Schaltanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Niederspannungs-Zusatzausrüstung und -Abteil dem modularen Installationssystem mit symmetrischen Profilschienen entsprechen.