DE602004002634T2

DE602004002634T2 - Erdungsschalter

Info

Publication number: DE602004002634T2
Application number: DE602004002634T
Authority: DE
Inventors: Carmelo 5004 Gimeno
Original assignee: Areva T&D SAS
Current assignee: Grid Solutions SAS
Priority date: 2003-08-14
Filing date: 2004-08-12
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2024-08-13
Also published as: FR2858879A1; FR2858879B1; CN1303733C; EP1507274B1; EP1507274A1; US20050035087A1; US6995330B2; DE602004002634D1; CN1581617A; ATE341828T1

Description

Die Erfindung betrifft einen Erdungstrennschalter mit Gasisolation für Hoch- bzw. Mittelspannung, der in einem Mantel, der zum Befüllen mit einem dielektrisch isolierenden Gas dicht verschlossen ist, zumindest eine Stromschiene enthält, der ein Erdungskontakt entspricht, sowie einen Phasenkontakt, der an der Stromschiene befestigt und dazu bestimmt ist, elektrisch an den Erdungskontakt angeschlossen zu werden, um die Stromschiene zu erden.
Die Erfindung findet insbesondere bei einem sogenannten Hochgeschwindigkeitserdungstrennschalter Anwendung, wobei diese Art von Trennschalter eine sehr geringe Schaltzeit aufgrund einer Federsteuerung aufweist, wodurch die Bildung von Lichtbögen vermieden werden kann.
Es ist bereits aus der WO 96/17420 ein dreiphasiger Erdungstrennschalter bekannt, wie er vorangehend definiert ist. Bei diesem bekannten Trennschalter sind die drei Stromschienen radial in dem Mantel derart gebogen, dass deren jeweilige Enden am Umfang der Wegstrecke eines drehbaren Leitungsteils angeordnet sind, das mit der Erde verbunden ist. Der Nachteil dieser Konstruktion liegt darin, dass sie aufwendig und kostspielig herzustellen ist. Ferner nimmt diese Konstruktion viel Platz in Anspruch, da die Stromschienen gebogen sein müssen. Im übrigen ist es mit dieser Konstruktion nicht möglich, den elektrischen Widerstand einer jeden Stromschiene einzeln zu messen.
Ein Erdungstrennschalter, der analog zu dem aus der WO 96/17420 ausgeführt ist, ist in der SE 420,033 beschrieben. Dieser Trennschalter enthält einen Erdungskontakt, der zu jeder Stromschiene in Längsrichtung parallel zur Achse der Schienen verlagert wird. Diese Anordnung ist auch mit dem Nachteil behaftet, dass sie viel Platz beansprucht.
Die Erfindung zielt darauf ab, den oben genannten Nachteilen Abhilfe zu schaffen, indem ein kompakterer und mechanisch einfacherer Erdungstrennschalter vorgeschlagen wird, der ferner das Messen des elektrischen Widerstands an jeder Stromschiene ermöglicht, wenn der Erdungstrennschalter geschlossen ist.
Dazu ist Gegenstand der Erfindung ein Erdungstrennschalter mit Gasisolation für Hoch- bzw. Mittelspannung, der in einem Mantel, der zum Befüllen mit einem dielektrisch isolierenden Gas dicht verschlossen ist, zumindest eine Stromschiene enthält, der ein Erdungskontakt entspricht, sowie einen Phasenkontakt, der an der Stromschiene befestigt und dazu bestimmt ist, elektrisch an den Erdungskontakt angeschlossen zu werden, um die Stromschiene zu erden, dadurch gekennzeichnet, dass der Erdungskontakt in dem Mantel dem Phasenkontakt gegenüberliegend fest montiert ist, indem er mit dem letztgenannten einen Freiraum definiert, dass ein Umschaltelement in dem Mantel zwischen Phasenkontakt und Erdungskontakt beweglich gelagert ist, wobei dieses Umschaltelement einerseits einen Schaltkontakt enthält, der den frei gelassenen Raum zwischen Phasenkontakt und Erdungskontakt kurzschließt, um den Erdungskontakt und den Phasenkontakt elektrisch zu verbinden, wenn der Trennschalter geschlossen wird, und andererseits einen zumindest teilweise elektrisch isolierenden Träger aufweist, an welchem der Umschaltkontakt so befestigt ist, dass in einer geöffneten Stellung des Trennschalters der Umschaltkontakt vom Phasenkontakt und vom Erdungskontakt elektrisch isoliert ist.
Gemäß einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen dreiphasigen Erdungstrennschalters ist vorgesehen, dass:

– die drei parallelen Stromschienen in Form eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind und das Umschaltelement um eine Drehachse drehbar gelagert ist, die im Mittelpunkt des Dreiecks angeordnet ist; diese Konstruktion bringt den Vorteil mit sich, dass sie den zwischen den Stromschienen freigelassenen Raum maximal nutzt, was zur Verminderung des Platzbedarfs des Trennschalters beiträgt;
– das Umschaltelement drei Umschaltkontakte enthalten kann, die in Dreiecksform an einem drehbaren Träger aus elektrisch isolierendem Material montiert sind, wobei der Träger vorteilhaft sternförmig mit drei Schenkeln ausgebildet sein kann;
– das Umschaltelement an einem den Mantel verschließenden Deckel drehbar gelagert sein kann.

Nach einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen dreiphasigen Erdungstrennschalters ist vorgesehen, dass:

– die drei parallelen Stromschienen in einer Reihe angeordnet sind, wobei das Umschaltelement in dem Mantel quer zu den Stromschienen gleitbeweglich gelagert ist;
– das Umschaltelement drei Kontakte enthält, die in einer Reihe an einem gleitbeweglichen Träger aus Isoliermaterial angeordnet sind;
– der gleitbewegliche Träger eine Stange aus Isoliermaterial ist.

Der erfindungsgemäße Erdungstrennschalter kann noch die nachfolgenden Besonderheiten aufweisen, wonach:

– die Kontakte des Umschaltelements elastisch verformbar sind;
– die Kontakte des Umschaltelements U-förmig ausgeführt sind und elastisch verformbare Kontaktfinger enthalten;
– die Kontakte des Umschaltelements in Form einer geschlossenen Kurve vorliegen und elastisch verformbare Kontaktelemente enthalten;
– die Kontakte des Umschaltelements mit zwei Schaltstiften ausgestattet sind, die dazu bestimmt sind, sich jeweils in einen kelchförmigen Aufnahmekontakt eines der beiden Kontakte einzufügen, wobei der dem Erdungskontakt entsprechende Schaltstift länger ist als der andere.

Diese Anordnung von Kontakten des Umschaltelements trägt dazu bei, einen besseren Sitz derselben in den zwischen einem Erdungskontakt und einem Phasenkontakt freigelassenen Freiraum zu erhalten, wobei zugleich ein Anstieg des Kontaktdrucks hervorgerufen wird, der sich bei den starken Stromwerten günstig erweist.
Nachfolgend sind mehrere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Erdungstrennschalters beschrieben und in den Zeichnungen dargestellt.
1 zeigt eine Seitenansicht im Längsschnitt eines dreiphasigen Erdungstrennschalters nach der Erfindung mit einem drehbaren Umschaltelement.
1A, 1B, 1C zeigen näher einen im Mantel befestigten Erdungskontakt.
2 zeigt eine sehr schematische Ansicht des Umschaltelements im Schnitt nach A-A in 1, wenn der Erdungstrennschalter geschlossen ist.
3 ist analog zu 2 dargestellt, jedoch in einer geöffneten Stellung des Erdungstrennschalters.
4 ist eine sehr schematische Ansicht analog zu 2 eines Erdungstrennschalters in geschlossener Stellung, mit einem translatorisch verschiebbaren Umschaltelement.
5 ist analog zu 4 dargestellt, jedoch in einer geöffneten Stellung des Erdungstrennschalters.
6 ist eine Seitenansicht im Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen einphasigen Erdungstrennschalter mit einem drehbaren Umschaltelement.
7 ist eine sehr schematische Ansicht des Umschaltelements im Schnitt nach A'-A' aus 6, wenn der Erdungstrennschalter geschlossen ist.
8 ist analog zu 7 dargestellt, jedoch in einer geöffneten Stellung des Erdungstrennschalters.
9 zeigt noch eine weitere Anordnung eines erfindungsgemäßen Erdungstrennschalters, bei welcher der Erdungs- und der Phasenkontakt quer zur Stromschiene ausgerichtet sind; in 9 ist der Trennschalter in einer Schließstellung gezeigt.
10 zeigt den in 9 dargestellten Erdungstrennschalter, jedoch in einer geöffneten Stellung.
11 ist eine Draufsicht des in 10 gezeigten Erdungstrennschalters.
In 1 ist beispielhaft und nicht einschränkend ein erfindungsgemäßer dreiphasiger Erdungstrennschalter mit einem drehbaren Umschaltelement dargestellt. Der Erdungstrennschalter enthält in einem Mantel 5, der zum Befüllen mit einem dielektrischen Gas, wie etwa SF6, dicht verschlossen ist, drei parallele Stromschienen 1, die in Form eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind, wobei in 1 nur zwei Stromschienen 1 gezeigt sind. Ein Erdungskontakt 2 ist hier in der axialen Verlängerung einer jeden Stromschiene 1 einem Phasenkontakt gegenüberliegend angeordnet, der elektrisch mit der entsprechenden Stromschiene verbunden ist. Der Erdungskontakt und der Phasenkontakt sind durch einen freigelassenen Raum E voneinander getrennt, wobei dieser Raum E ausreicht, um eine dielektrische Isolierung zu gewährleisten. Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen kann vorgesehen sein, dass der Erdungskontakt und der Phasenkontakt geringfügig von der Achse der entsprechenden Schiene versetzt sind, wenn beispielsweise der Phasenkontakt an einer klein bemessenen Lasche montiert ist, die an der Schiene befestigt ist und sich quer zu dieser erstreckt. Dabei sind der Erdungskontakt und der Phasenkontakt noch mit der Achse der entsprechenden Stromschiene ausgerichtet.
Wie in 1 ersichtlich ist, sind die drei Erdungskontakte 2, die im Mantel fest sind, den drei jeweiligen Phasenkontakten der Stromschienen 1 zugeordnet. Jeder Erdungskontakt ist durchgängig in einem typischerweise aus Metall bestehenden Deckel 3 montiert, der am Mantel befestigt ist, und vom Deckel über ein näher in 1A ersichtliches Isolierrohr T isoliert. Die Abmessungen (insbesondere die Wanddicke des Rohrs) sind so vorgesehen, dass die Isolierung zwischen Erdungskontakt und Deckel während eines Spannungsimpulses typischerweise in der Größenordnung von einigen Kilovolt aufrecht gehalten wird, mit dem dieser Erdungskontakt belastet wird. Auf der Außenseite des Deckels 3 bildet jeder Erdungskontakt 2 eine Erdung 4, die dazu bestimmt ist, an die Erde angeschlossen zu werden und auch für die Messung des elektrischen Widerstands der dieser zugeordneten Stromschiene dient, wenn der Trennschalter geschlossen ist.
Der Deckel 3, der im allgemeinen aus dem gleichen Material wie der Mantel besteht, typischerweise aus Aluminium, schließt in dichter Weise den Mantel 5 des Trennschalters, hier einen rohrförmigen Metallmantel. Wie in 1 ersichtlich ist, ist der Deckel 3 an einem Ende des rohrförmigen Mantels 5 angeordnet, wodurch die Vorgänge bei der Handhabung des erfindungsgemäßen Erdungstrennschalters erleichtert werden.
Bei einem solchen erfindungsgemäßen Erdungstrennschalter ist es nicht unbedingt erforderlich, dass die Erdungskontakte 2 elektrisch von dem Deckel 3 isoliert sind. Da dieser Deckel im allgemeinen aus Metall besteht und am Potential der Erde ebenso wie der Mantel 5 des Trennschalters liegt, kann er dazu dienen, beim Schließen des Trennschalters die Ströme der drei Phasen zur Erde abzuleiten. Selbstverständlich ist es bei dieser Auslegung nicht mehr möglich, in der geschlossenen Stellung des Trennschalters den elektrischen Widerstand einer Stromschiene durch Anschließen eines Testgeräts an den dieser Schiene zugeordneten Erdungskontakt zu messen.
Der anhand von 1 beschriebene Erdungstrennschalter enthält auch im Mantel ein Umschaltelement 6, das in einer Ebene quer zu den Schienen 1 drehbar ist und aus einem um eine Achse R drehbaren Träger 7 und aus drei elektrischen Schaltkontakten 8 zusammengesetzt ist. Die Kontakte 8 sind vorzugsweise aus Materialien ausgeführt, die gegenüber Lichtbögen beständig sind, wie etwa aus mit Wolfram überzogenem Kupfer. Der Träger 7 ist ein zumindest teilweise elektrisch isolierender, sternförmiger Träger mit drei Schenkeln, wobei die Kontakte 8 an den Enden der Schenkel des Trägers 7 befestigt sind, so dass sie elektrisch von dem Erdungs- und dem Phasenkontakt isoliert sind, wenn der Erdungstrennschalter eine geöffnete Stellung einnimmt. Die Drehwelle mit der Achse R, welche den Deckel 3 durchsetzt, kann aus Metall bestehen.
In 1 ist der Erdungstrennschalter geschlossen und die Kontakte 8 sind in den frei gelassenen Raum E zwischen einem Erdungskontakt 2 und einem Phasenkontakt eingefügt, der am entsprechenden Ende einer Stromschiene 1 befestigt ist. Dieses Ende der Stromschiene ist hier vorteilhaft mit geeignetem Metall überzogen, um den Phasenkontakt 1A zu bilden. Die Kontakte 8 sind so angeordnet, dass sie elastisch verformbar sind (hier in axialer Richtung der Schienen), um deren Einfügung zwischen Phasenkontakte 1A der Stromschienen 1 und Erdungskontakte 2 zu erleichtern.
Vorteilhaft sind diese Schaltkontakte 8 U-förmig mit elastischen Kontaktfingern an jedem Ende eines Schenkels der U-Form ausgeführt, so dass der in einem Schenkel fließende Strom dem in dem anderen Schenkel fließenden Strom entgegengesetzt ist, um zu versuchen, bei hohen Stromwerten die jeweiligen Schenkel voneinander zu entfernen. Dadurch wird der Kontaktdruck zwischen den Kontaktfingern eines Schenkels der U-Form und dem festen Phasen- bzw. Erdungskontakt erhöht, an den diese Finger andrücken, wodurch somit die Erosion der Kontakte verhindert wird. Die Ränder der Kontaktfinger eines Schaltkontakts 8 sind aus dielektrischen und mechanischen Gründen abgerundet.
1B und 1C beschreiben zwei Ausführungsvarianten der Schaltkontakte 8. In 1B liegt nämlich jeder Schaltkontakt 18 in Form einer geschlossenen Kurve vor, die beispielsweise teilweise oval und am Träger 7 befestigt ist. Jeder Schaltkontakt 18 kann mit Riefen geschlitzt sein, um seine elastische Eigenschaft zu begünstigen. Das Grundmaterial ist ein guter Stromleiter, beispielweise Kupfer/Chrom. Die gebogenen Abschnitte können aus Wolfram bestehen, wohingegen die Kontaktpunkte in Kontaktstellung in einem wolframfreien Bereich vorgesehen sind. Die geschlossene bzw. ovale Form kann bezüglich der Kontaktpunkte asymmetrisch oder symmetrisch sein. Mit einer solchen Schaltkontaktform 18 kann der Strom auf den beiden Seiten dieser geschlossenen Form zwei unterschiedliche Wege nehmen, die mit Pfeilen angedeutet sind, wobei die Rückwirkungskräfte des Stroms auf die Umschaltelemente vermindert sind.
1C stellt eine weitere Ausführungsvariante der Form der Kontaktelemente dar. Diese Kontaktelemente 28 besitzen zwei Schaltstifte 28A und 28B, die an einem leitenden Träger befestigt sind. Beim Schließen des Trennschalters dringen diese Stifte 28A und 28B jeweils in einen kelchförmigen Aufnahmekontakt 26 ein, der in einem Hohlraum der Stromschiene 1'''' bzw. des Erdungskontakts 2'''' befestigt ist. Einer der beiden Stifte 28A ist länger als der zweite Stift 28B, so dass er mit seinem Aufnahmekontakt 26 des Erdungskontakts 2'''' in Kontakt tritt, bevor der zweite Stift 28B mit seinem Aufnahmekontakt 26 der Stromschiene 1'''' in Kontakt tritt. Aufgrund dessen, dass diese beiden Stifte 28A und 28B sich um die Drehachse R des Umschaltelements 6 drehen, kann deren relative Stellung bezüglich ihrer Aufnahmekontakte 26 sich geringfügig ändern. Auch sind die kelchförmigen Aufnahmekontakte 26 elastisch ausgeführt bzw. so befestigt, dass sie eine geringfügige radiale Bewegung bezüglich der Stifte 28A und 28B ausführen können.
Die in 2 und 3 dargestellten, jedoch besser in 1A ersichtlichen Kontaktfinger D sind mit einem bezüglich Lichtbögen beständigem Material überzogen, wie etwa Wolfram, so dass das Wolfram nicht die Oberfläche des Phasen- und des Erdungskontakts berührt, ist jedoch vor den Kontaktfingern angeordnet, um zuerst den Lichtbogen aufzunehmen. Der Kontaktbereich der Kontaktfinger an den festen Erdungs- und Phasenkontakten ist aus Kupfer bzw. Messing, vorzugsweise aus galvanischem Silber ausgeführt. Auf gleiche Art und Weise sind diese Phasen- bzw. Erdungskontakte 1A und 2 mit einem gegenüber Lichtbögen beständigen Material überzogen, wie etwa Wolfram, und zwar beispielsweise durch Fixierung (beispielsweise Verschweißung oder dergleichen) von Wolframringen an den Rändern der Stirnseite, und sind ferner mit Silber galvanisiert, wie dies für diese Art von Kontakt bekannt ist.
2 und 3 zeigen jeweils das Umschaltelement 6 bei geschlossenem Trennschalter bzw. bei geöffnetem Trennschalter. In 2 und 3 sind die dreischenklige Sternform des Trägers 7 und die Kontakte 8 dargestellt, die in Dreiecksform an den Enden der Schenkel des Trägers 7 angeordnet sind.
Um die Stromschienen 1 zu erden, führt das bewegliche Umschaltelement 6 eine Drehung um die Drehachse R aus und die Schaltkontakte 8, die von diesem Element 6 getragen werden, fügen sich quer zur Achse dieser Stromschienen 1 in den freigelassenen Raum zwischen den Phasenkontakten der Stromschienen 1 und den Erdungskontakten 2 ein. Das Umschaltelement wird durch eine Steuerung (nicht dargestellt) drehend mitgenommen, die mit der Drehachse R (Schaltwelle) gekoppelt ist, und zwar von außerhalb des Mantels. Die Schaltkontakte 8 gewährleisten dann die elektrische Verbindung zwischen den Phasenkontakten der Stromschienen 1 und den Erdungskontakten 2. In 2 und 3 sind die Kontakte 8 mit mehreren elastisch verformbaren Kontaktfingern dargestellt.
In 2 und 3 ist auch ersichtlich, dass die Drehachse R des Umschaltelements 6 in der Mitte der Dreiecksform angeordnet ist, die von der Gestalt der Stromschienen 1 in Form eines gleichseitigen Dreiecks definiert ist.
In 3 ist der Erdungstrennschalter in Offenstellung dargestellt. Die Schaltkontakte 8 sind in dem Raum zwischen zwei aneinandergrenzenden Stromschienen angeordnet. Vorteilhaft sind elastische Kontakte CE vorgesehen, die am Deckel befestigt und in elektrischem Kontakt mit dem Deckel sind, um jeden Schaltkontakt elektrisch mit dem Deckel in der Offenstellung des Erdungstrennschalters zu verbinden. Eine einfache Blattfeder, die am Deckel befestigt ist, kann für eine zuverlässige elektrische Verbindung zwischen Schaltkontakt und Deckel ausreichen. Somit wird vermieden, dass die Schaltkontakte 8 in Offenstellung jeweils an einem Schwimmpotential anliegen, wodurch Teilentladungen hervorgerufen werden könnten.
In 4 und 5 ist ein dreiphasiger Erdungstrennschalter dargestellt, der im Unterschied zum in 2 und 3 dargestellten Erdungstrennschalter parallele Stromschienen 1' enthält, die in einer Reihenanordnung angeordnet sind, d. h. in einer übereinandergeordneten Gestalt. Wie in diesen Figuren ersichtlich ist, ist das Umschaltelement 6' in dem Mantel 5 quer zu den Stromschienen 1' gleitbeweglich gelagert, wobei die von dem Umschaltelement 6' getragenen Schaltkontakte 8' in den frei gelassenen Raum zwischen dem Phasenkontakt einer jeden Stromschiene 1' und jedem Erdungskontakt (in diesen Figuren nicht dargestellt) eingreifen. 4 zeigt das Umschaltelement 6' bei geschlossenem Erdungstrennschalter und 5 zeigt das Umschaltelement 6' bei geöffnetem Erdungstrennschalter.
Das Umschaltelement 6' besteht aus einem gleitbeweglichen Träger 7', hier aus einer Stange aus Isoliermaterial, woran drei Schaltkontakte 8' in Reihenanordnung befestigt sind, die ähnlich wie die in 1 bis 3 dargestellten ausgeführt sind.
In 4 und 5 ist ein Mechanismus 9' dargestellt, der eine Drehbewegung eines Hebels 11' um eine Drehachse R' in eine Verschiebebewegung eines Schwenkarms 10' umwandelt, der gelenkig mit dem Träger 7' verbunden ist, der in einer Ebene senkrecht zu den Schienen 1' über Führungen 12' translatorisch geführt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Drehachse R' sowie die Erdungskontakte (nicht dargestellt) in einem Deckel montiert, der das Ende des Mantels 5 verschließt.
Um die Stromschienen 1' zu erden, führt das bewegliche Umschaltelement 6' eine Verschiebebewegung aus und die Schaltontakte 8' fügen sich quer zur Achse der Stromschienen 1' in den frei gelassenen Raum zwischen den Phasenkontakten der Stromschienen 1' und den Erdungskontakten ein. Die Kontakte 8' gewährleisten dann die elektrische Verbindung zwischen den Phasenkontakten der Stromschienen 1' und den Erdungskontakten 2'.
In 6 bis 8 ist ein einphasiger Erdungstrennschalter mit einem drehbeweglichen Umschaltelement 6'' dargestellt.
Das Funktionsprinzip des Erdungstrennschalters ist das gleiche, wie es anhand von 1 bis 3 beschrieben wurde. Wie in 6 bis 8 ersichtlich ist, enthält der Erdungstrennschalter in dem Mantel 5 eine einzige Stromschiene 1'' (mit einem Phasenkontakt 1A''), die koaxial zum rohrförmigen Mantel 5 verläuft, und einen einzigen Erdungskontakt 2'', der in der axialen Verlängerung der Schiene 1'' angeordnet und durchgehend in dem Deckel 3'' montiert ist, der den Mantel 5'' verschließt. Das Umschaltelement 6'' trägt einen einzigen Schaltkontakt 8'', wie er bereits vorangehend beschrieben wurde, und ist an einem Träger 7'' aus Isoliermaterial montiert, hier an einem Schenkel aus Isoliermaterial, der an einer Drehachse R'' gelagert ist, die durch den Deckel 3'' verläuft.
In 7 und 8 ist die Mittelstellung der einzigen Stromschiene 1'' und die exzentrische Stellung der Drehachse R'' erkennbar.
Wie verständlich ist, gelangt die Steuerung des erfindungsgemäßen Erdungstrennschalters mit der Drehachse R, R', R'' in Eingriff und ist vorzugsweise an der Außenseite des Deckels angeordnet, der den Mantel verschließt, und somit in der Längsverlängerung des Mantels, was noch dazu beiträgt, eine hohe Kompaktheit des erfindungsgemäßen Trennschalters zu erhalten.
In 9 bis 11 ist eine weitere Anordnung eines erfindungsgemäßen einphasigen Erdungstrennschalters dargestellt, der dazu vorgesehen ist, an einen Abschnitt der Stromschiene installiert zu werden. Ein derartiger Trennschalter kann in Form eines Moduls mit einem zylindrischen Mantel vorliegen, der kurz genug ist, um Zugang zum Montieren bzw. Abmontieren der Teile des Trennschalters haben zu können. Dieser Mantel umgibt eine Stromschiene, die über Isolierträger, wie etwa über zwei Isolierkegel in gewöhnlicher Weise in Stellung gehalten werden kann, die an den beiden Enden des Mantels befestigt sind. Ein derartiger Erdungstrennschalter ist somit dazu bestimmt, in dichter Weise zwischen zwei abgeschirmte Geräte (mit Gasisolierung) oder zwischen einen Leitungsabschnitt und ein abgeschirmtes Gerät eingefügt zu werden.
Gemäß dieser Anordnung des Trennschalters sind der Erdungskontakt 2''' und der Phasenkontakt 1'''A nicht mit der Achse der Stromschiene 1''' ausgerichtet. Der Phasenkontakt 1'''A ist an der Flanke der Stromschiene befestigt, während der Erdungskontakt 2'''' im Mantel 5 dem Phasenkontakt gegenüberliegend befestigt ist, wobei diese beiden Kontakte quer zur Stromschiene ausgerichtet sind, indem ein Freiraum E''' zwischen diesen freigelassen wird. Das drehbare Umschaltelement 6''' enthält einen Schaltkontakt 8''', der an einem um eine die Zylinderwand des Mantels durchsetzende Drehachse R''' drehbaren Träger 7''' befestigt ist. Der drehbare Träger 7''' ist zumindest teilweise aus einem Isoliermaterial ausgebildet.
In 9 ist der Erdungstrennschalter geschlossen und der Schaltkontakt ist zwischen Phasen- und Erdungskontakt in den Freiraum E''' eingefügt. 10 zeigt den Erdungstrennschalter aus 9 in Offenstellung, während 11 den Erdungstrennschalter in Offenstellung, jedoch in Draufsicht zeigt. Wie in 11 ersichtlich ist, ist die Drehachse R''' des drehbaren Trägers 7''' natürlich von der Achse der Stromschiene 1''' versetzt und der drehbare Träger 7'''' wird über ein Lager P in Stellung gehalten, das innerhalb des Mantels befestigt ist, sowie über einen dichten Durchbruch TR, über welchen der drehbare Träger 7''' aus dem Mantel austritt, um mit einem Steuerorgan gekoppelt zu werden. Es ist nicht erforderlich, dass der den Mantel im Bereich des dichten Durchbruchs TR durchsetzende Abschnitt des Trägers 7''' aus Isoliermaterial besteht, wobei dieser Abschnitt vorteilhaft vom restlichen Träger 7''' getrennt werden kann, um die Montage des Hauptteils des Trägers von innerhalb des Mantels zu erleichtern.
Der Erdungskontakt 2''' ist über ein Isolierrohr T''', das ähnlich wie das in 1A dargestellte Rohr T ausgeführt ist, elektrisch von dem Mantel isoliert. In 11 ist ein elastischer Kontakt CE''' dargestellt, mit welchem der Schaltkontakt 8''' elektrisch in Kontakt gelangt, wenn der Trennschalter vollständig geöffnet ist. Wie vorangehend für die in 2 und 3 ersichtlichen elastischen Kontakte CE erwähnt wurde, wird somit vermieden, dass der Schaltkontakt 8''' in der vollständig geöffneten Stellung des Trennschalters an einem Schwimmpotential anliegt.
Selbstverständlich kann diese Anordnung des Erdungstrennschalters leicht auf einen dreiphasigen Erdungstrennschalter ausgeweitet werden, und noch leichter insbesondere auf einen Erdungstrennschalter für drei Stromschienen, die in einem gleichen Mantel übereinandergeordnet sind. Ebenso wie bei der vorangehenden Anordnung bei einem einphasigen Trennschalter kann ein drehbarer Träger verwendet werden, der teilweise aus einer Isolierstange gebildet ist, die von der die drei Achsen der Stromschienen enthaltenden Ebene versetzt ist. Jeder der drei Schaltkontakte wird somit von einem Isolierschenkel getragen, der fest mit der Stange verbunden und somit in einer Ebene senkrecht zur Ebene der Schienen beweglich ist. Es kann eine modulare Ausführung eines solchen dreiphasigen Erdungstrennschalters mit den Vorteilen einer einzigen Steuerung zum Erden der drei Phasen und einer relativen Kompaktheit vorgesehen sein.
Selbstverständlich ist die Erfindung keineswegs auf die soeben beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen beschränkt, die sich nur beispielhaft verstehen. Insbesondere können bestimmte Anordnungen abgewandelt werden, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen, oder bestimmte Mittel durch gleichwertige Mittel ersetzt werden oder auch bestimmte Elemente durch weitere Elemente ersetzt werden, welche in technischer Hinsicht die gleiche Funktion oder eine gleichwertige Funktion erfüllen können.

Claims

Erdungstrennschalter mit Gasisolation für Hoch- bzw. Mittelspannung, der in einem Mantel (5), der zum Befüllen mit einem dielektrisch isolierendem Gas dicht verschlossen ist, zumindest eine Stromschiene (1; 1'; 1''; 1'''; 1'''') enthält, die einen Erdungskontakt (2; 2''; 2'''; 2'''') und einen Phasenkontakt (1A; 1'A; 1'''A) enthält, der an der Stromschiene befestigt und dazu bestimmt ist, elektrisch an den Erdungskontakt angeschlossen zu werden, um die Stromschiene zu erden, dadurch gekennzeichnet, dass der Erdungskontakt (2; 2''; 2'''; 2'''') in dem Mantel (5) dem Phasenkontakt (1A, 1'A, 1'''A) gegenüberliegend fest montiert ist, indem er mit dem letztgenannten einen. Freiraum (E; E''') definiert, dass ein Umschaltelement (6; 6'; 6''; 6''') in dem Mantel zwischen Phasenkontakt und Erdungskontakt beweglich gelagert ist, wobei dieses Umschaltelement einerseits einen Schaltkontakt (8; 8'; 8''; 8'''; 18; 28) enthält, der den frei gelassenen Raum (E; E''') zwischen Phasenkontakt und Erdungskontakt kurzschließt, um den Erdungskontakt und den Phasenkontakt elektrisch zu verbinden, wenn der Trennschalter geschlossen wird, und andererseits einen zumindest teilweise elektrisch isolierenden Träger (7; 7'; 7'') aufweist, an welchem der Umschaltkontakt so befestigt ist, dass in der geöffneten Stellung des Trennschalters der Umschaltkontakt vom Phasenkontakt und vom Erdungskontakt elektrisch isoliert ist.
Trennschalter nach Anspruch 1, wobei der Erdungskontakt (2; 2'') und der Phasenkontakt (1A, 1'A) mit der Achse der Stromschiene fluchtend angeordnet sind.
Trennschalter nach Anspruch 2, wobei der Erdungskontakt (2, 2'') und der Phasenkontakt (1A, 1'A) in der axialen Verlängerung der Stromschiene angeordnet sind.
Trennschalter nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Umschaltkontakt (8, 8', 8'') quer zur Stromschiene verlagerbar ist.
Trennschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit drei parallelen Stromschienen (1), die in Form eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind, wobei das Umschaltelement (6) um eine Drehachse (R) drehbar gelagert ist, die im Mittelpunkt des Dreiecks angeordnet ist.
Trennschalter nach Anspruch 5, wobei das Umschaltelement (6) drei Umschaltkontakte (8) enthält, die in Dreiecksform an einem drehbaren Träger (7) montiert sind.
Trennschalter nach Anspruch 6, wobei der drehbare Träger (7) ein sternförmiger Träger mit drei Schenkeln jeweils aus elektrisch isolierendem Material ist.
Trennschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Umschaltelement (6) an einem den Mantel verschließenden Deckel (3; 3'') drehbar gelagert ist.
Trennschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit zumindest drei parallelen Stromschienen (1'), die in einer Reihe angeordnet sind, wobei das Umschaltelement (6') in dem Mantel quer zu den Stromschienen (1') gleitbeweglich gelagert ist.
Trennschalter nach Anspruch 9, wobei das Umschaltelement (6') drei Umschaltkontakte (8') enthält, die in einer Reihe an einem gleitbeweglichen Träger (7') montiert sind.
Trennschalter nach Anspruch 10, wobei der gleitbewegliche Träger (7') eine Stange aus Isoliermaterial ist.
Trennschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jeder Umschaltkontakt (8; 8'; 8'') elastisch verformbare Kontaktfinger enthält.
Trennschalter nach Anspruch 12, wobei jeder Umschaltkontakt (8; 8'; 8'') U-förmig ausgeführt ist und die Kontaktfinger an jedem Ende eines Schenkels der U-Form angeordnet sind, so dass der in einem Schenkel der U-Form fließende Strom dem in dem anderen Schenkel fließenden Strom entgegengesetzt ist, wenn der Umschaltkontakt einen Erdungskontakt und einen Phasenkontakt miteinander verbindet.
Trennschalter nach Anspruch 12, wobei jeder Umschaltkontakt (18) in Form einer geschlossenen Kurve vorliegt und die elastischen Kontaktelemente an zwei Sektoren dieser Kurve angeordnet sind, so dass der Strom, der von der einen Kontaktseite zur anderen fließt, auf die beiden Hälften dieser geschlossenen Kurve aufgeteilt wird, wenn der Umschaltkontakt einen Erdungskontakt und einen Phasenkontakt miteinander verbindet.
Trennschalter nach Anspruch 12, wobei jeder Umschaltkontakt mit zwei Schaltstiften (28A, 28B) versehen ist, die an einem leitenden Träger (28) des Umschaltelements (6) befestigt und dazu bestimmt sind, sich jeweils in einen kelchförmigen Aufnahmekontakt (26) der beiden Kontakte (1''''; 2'''') einzufügen.
Trennschalter nach Anspruch 15, wobei der dem Erdungskontakt (22) entsprechende Schaltstift (28A) länger ist als der andere.
Trennschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei jeder Erdungskontakt (2; 2''; 2''') an dem Mantel (5) über ein Isolierrohr (T; T'') befestigt ist, so dass dieser Erdungskontakt elektrisch vom Mantel isoliert ist.
Trennschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei zumindest ein elastischer Kontakt (CE; CE'') an dem Mantel (5) befestigt ist, um einen Umschaltkontakt (8, 8'; 8''; 8''') elektrisch mit dem Mantel (5) zu verbinden, wenn sich der Erdungstrennschalter in einer vollständig geöffneten Stellung befindet, um ein Schwimmpotential dieses Umschaltkontakts zu vermeiden.