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Gekapseltes Schaltgerät Die Platz- und Baukosten einer Schaltanlage
zwingen dazu, die Abmessungen der Schaltgeräte und ihre gegenseitige Zuordnung einschließlich
der Zuordnung der Meßwandler usw. so durchzubilden, daß weitestgehend an Raum gespart
wird. Dabei ist eine natürliche Grenze für die Abmessungen in der erforderlichen
Schlagweite gegeben, d. h. in dem Abstand, der zwischen spannungsführenden Teilen
oder zwischen spannungsführenden Teilen und Erde eingehalten werden rnuß, um Überschläge
zu vermeiden. Man hat erkannt, daß, solange man Luft als isolierende Zwischenschicht
zwischen spannungsführenden Teilen untereinander oder gegen Erde verwendet, die
erzielbaren geringsten Abstände noch nicht den wünschenswert gedrängten Aufbau der
Schaltgeräte ergeben, und hat deshalb zu flüssigen Isoliermitteln oder Vergußmassen
gegriffen, um die Schlagweite herabzusetzen. Auch Druckgase sind für diese Zwecke
vorgeschlagen worden. Zur weiteren Verringerung der Schlagweite hat man schließlich
auch daran gedacht, die verwendeten Isolierflüssigkeiten unter Druck zu setzen.
Wenn diese Mittel auch, wie die Erfahrungen zeigen, eine weitgehende Verringerung
der Abmessungen der gekapselten Schaltgeräte zulassen, so sind sie doch mit recht
unerwünschten Unannehmlichkeiten verbunden. Die Druckhaltung setzt
Verdichter
und Pumpe voraus, die der dauernden Wartung bedürfen, die Anlage verwickelt gestalten
und ihre Kosten erhöhen, außerdem zusätzlich Raum beanspruchen. Außerdem sind die
meisten dieser Stoffe brennbar, erhöhen also die Feuersgefahr und können selbst,
wenn sie nicht zu brennen anfangen, zu erheblichen Verqualmungen führen.
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Man hat bereits Schaltanlagen gebaut, bei denen mehrere einzelne Räume
für die verschiedenen Apparate und die Sammelschienen vorgesehen waren, die durch
feste Isolierwände gegeneinander und gegenüber geerdeten' Gehäuseteilen abgeschirmt
waren. Doch machte der Einbau der einzelnen Schaltteile bei diesen bekannten Schaltanlagen
Schwierigkeiten. Gemäß der Erfindung werden dagegen bei einem gekapselten Schaltgerät,
bei dem die Leistungsschaltstellen. Spannungsschaltstellen und Meßwandler in einem
gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind und die spannungsführenden Teile ohne Anwendung
von Ö1 oder Vergußmasse durch feste Isolierwände gegeneinander und gegenüber geerdeten
Gehäuseteilen abgeschirmt und bei dem die Geräte gruppenweise zusammengefaßt sind,
die einzelnen Gruppen als abgeschlossene Blocks ausgebildet und in ein gemeinsames,
sie dicht umschließendes Isolierstoffgehäuse eingebaut. Die Blocks sind dabei so
eingerichtet, daß sie außerhalb des Schaltgerätes hergestellt, dann in fertigem
Zustand in die einzelnen Zellen des -Schaltgerätes eingebaut und mit den anderen
Blocks in elektrische Verbindung gebracht werden können. Der Vorteil eines solchen
Aufbaues liegt nicht nur in der Vermeidung der aus den erwähnten Gründen unerwünschten
Isoliermittel, sondern der Aufbau gemäß der Erfindung bietet darüber hinaus die
Möglichkeit, das Schaltgerät in einfacher Weise aufzubauen und die Abmessung des
Schaltgerätes wesentlich unter die bisher möglichen Werte herabzudrücken. Es ist
bereits bekannt, die Sammelschienen in Schaltzellen besonders für sich zu kapseln
und einzelne Geräte durch Isolierwände voneinander zu trennen. Bei diesen bekannten
Einrichtungen handelt es sich aber nicht wie beim Gegenstand der Erfindung darum,
die einzelnen Blocks gemeinsam in sie dicht umschließende Isolierstoffgehäuse einzubauen,
derart, daß diese Isolierblocks außerhalb der "Zellen fertiggestellt und dann in
diesem Zustand in die einzelnen Zellen des Schaltgehäuses eingesetzt werden können.
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Einige Ausführungsbeispiele von Schaltgeräten, die in dieser Weise
aufgebaut sind, sollen an Hand der Figuren erläutert werden.
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Das in Fig. i im Aufriß und in Fig. 2 in einem Schnitt senkrecht dazu
dargestellte Schaltgerät enthält in einem gemeinsamen Gehäuse i die Schaltgeräte
der drei Phasen R S T eines Doppelsammelschienensystems S1 und S- Die einzelnen
Scllaltger;ite sind die in diesem Ausführungsbeispiel als Expansionsschalter gedachten
Leistungsschalter mit den Schaltkammern 2 und den Getriebeköpfen 3, weiter die als
Schubtrennschalter ausgebildeten Trennschalter .I, die Kabeltrennschalter 5, Spannungswandler
6 und Ouerlochstromtvandler 7. Außerdem ist in diesem Falle angenommen, daß das
Schaltgerät mit einer Hilfssammelschiene 8 ausgerüstet sei. Die Trennschalter :I
sind im linken Teil der Fig. i in geschlossenem, im rechten Teil in offenem Zustand
dargestellt.
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Die Sammelschienen besitzen Spannung gegenüber dem geerdeten Gehäuse.
Um die nötige Schlagweite zu gewinnen, liegen die Sammelschienen in einem Rohr g
aus einem festen Isolierstoff. Die Figur zeigt eine Ausbildung des' Erfindungsgedankens
in der Weise, daß nicht für jede einzelne Sammelschiene ein besonderes Rohr vorgesehen
ist, sondern, wie die Fig. i erkennen läßt, sind diese einzelnen Rohre jeweils zu
einem blockförmigen Körper fo vereinigt, an die rohrförmige Stutzen i i angearbeitet
sind. Durch diese rohrförmigen Stutzen hindurch findet, wie noch zu beschreiben
sein wird, der Anschluß der Schaltgeräte an die Sammelschienen statt. An sich wäre
es möglich, die Sammelschienen im ganzen durch die Rohre 9 hindurchzuführen. Es
besteht aber auch eine andere Möglichkeit, nämlich die. daß die Sammelschiene aus
einzelnen Stücken 12 aufgebaut wird, die durch Steckerkupplungen 13 miteinander
verbunden werden. Bunde 14 dienen zur Abstandshaltung. Da bei dem beschriebenen
Aufbau das Rohr 9 aus einzelnen Stücken zusammengesetzt ist, die jeweils durch die
Abstandsstücke 14 voneinander getrennt sind. müssen die Sammelschienen umpreßt sein,
um gegenüber dem geerdeten Gehäuse die nötige Schlagweite zu schaffen, insbesondere
dann auch, wenn die Steckerkupplungen 13 blank, also nicht isoliert sind.
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Die Sammelschienen müssen Anschlüsse für die Trennschalter erhalten.
Diese Anschlüsse sind mit 15 bezeichnet. Sie liegen in einem rohrförmigen
Stutzen i i.
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Es ist weiter ein aus Isolierstoff bestehender Block 16. geschaffen,
der einen inneren Hohlraum 17 und zwei seitliche Hohlräume 18 enthält. Diese
Räume 18 dienen zur Aufnahme der beweglichen Schaltstifte ig der Schubtrennschalter.
Die Schaltstifte selbst sind bis auf ihre Schaltkontakte 2o und einen Kontaktteil
21 vollkommen mit Isolierstoff umpreßt. Der Gegenkontakt des Teiles 2o ist der mit
15 bezeichnete Teil, während der Gegenkontakt
für 21 durch ein Kontaktstück
22 gebildet wird. Das Kontaktstück 22 steht mit der Leistungsschaltkammer 2 in Verbindung.
In der in Fig.2 rechts dargestellten Stellung des Schubtrennschalters ist das Schaltstück
2o spannungslos, selbst bei eingeschaltetem Leistungsschalter, da j a das Kontaktstück
a t mindestens um den Betrag der Schlagweite vom Kontaktstück 22 entfernt ist. Die
gleiche Mindestentfernung herrscht zwischen dem Kontaktstück 20 und dem Gegenkontakt
15. Wird der Schubtrennschalter eingeschaltet, so schiebt sich der Kontaktteil 2o
in den rohrförmigen Teil i i hinein, ist aber zunächst immer noch spannungslos.
Erst wenn 21 mit 22 in Berührung kommt und 2o mit 15 zum Eingriff gekommen ist,
was etwa gleichzeitig erfolgt, wird der Schubtrennschalter unter Spannung gesetzt.
Dann ist aber der Abstand des Kontaktes 15. bis zum Ende des rohrförmigen Teiles
i i mindestens gleich der zulässigen Schlagweite, ebenso wie der Abstand von 22
bis zum oberen Ende der Kammer 18 mindestens gleich der Schlagweite ist. Es ist
also die Spannung gegenüber dem geerdeten Gehäuse, wie auch gegenüber anderen spannungsführenden
Teilen, durch die festen Isolierwände des Teiles ii und der Kammern 18 abgeschirmt.
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Man sieht aus der Fig.2, daß die innere Kammer 17 nach oben hin abgeschlossen.
und im übrigen der Gestalt des Getriebekopfes 3 angepaßt ist. Die spannungsführenden
Teile der Leistungsschaltkammer und des Getriebekopfes sind allseitig durch die
isolierenden Wände der inneren Kammer 17 abgeschirmt.
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Der mittlere Teil 23 des Schaltgerätes dient zur Aufnahme der
Antriebe für den Leistungsschalter und die Schubtrennschalter.
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Entsprechend dem Aufbau der Sammelschienentrennschalter ist auch der
Aufbau der Kabeltrennschalter 5. Ihren Schaltstücken 24 am 'beweglichen Teil entsprechen
feststehende Schaltstücke 25, während die Gegenkontakte zu den Schaltkontakten 26
bei 27 angedeutet sind.
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Im mittleren Teil des Schaltgerätes liegt der Block 28. Die inneren
Kammern29 dienen zur Aufnahme der Kabeltrennschalter 5. Weiter sind Kammern
30 zur Aufnahme der Spannungswandler 6 vorgesehen. Die Stromwandler 7 sind
in diesem Falle als Querlochstromwandler in besonderen Stützisolatoren 3 i untergebracht.
An Hand der Fig. 4 wird gezeigt werden, daß sich für die Ausbildung dieses Blocks
auch noch andere Möglichkeiten ergeben. .
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Der Erlindungsgedanke ist schließlich auch noch für den unteren Teil
des Schaltgerätes durchgeführt, und zwar für den Anschluß der Kabel. Die Kabelendverschlüsse
32 ragen in einzelne Kammern eines weitercii Blocks 33 hinein. der entsprechend
der Zahl der Kabelcndverschlüsse eine Anzahl von Steckeranschlüssen 3,4 enthält.
Die gestrichelt ein-;rezeichneten lsabelendverschlüsse sind für den Fall gedacht,
daß die Strombelastung so groß ist, daß je Phase eine Mehrzahl von l,:.abelii verwendet
werden muß.
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Auch im unteren Teile des Schaltgerätes sind besondere rohrförmige
Ansätze 35 vorhanden, die so lang sind, daß die Mindestschlagweite durch die festen
Isolierwände sichergestellt ist.
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Aus .der Fig. i ist im unteren Teil noch eine bauliche Einzelheit
zu entnehmen, die für die praktische Durchführung der Erfindung von Interesse sein
kann. Von dem blanken Anschluß 36 muß gegenüber dem geerdeten Gehäuse eine genügende
Schlagweite vorhanden sein. Um nun die Gehäusewand nicht sehr weit nach außen ziehen
zu müssen, ist der untere Block durch eine Kappe 37 abgeschlossen, so daß durch
die Verkämmung eine entsprechend vergrößerte Schlagweite entsteht.
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Über die Durchführung der Erfindung bei der Hilfssammeischiene 8 ist
im einzelnen wenig zu sagen. Es ist auch hier wieder ein Block 38 geschaffen,
der zur Aufnahme der Hilfssammelschienen 8 dient, und der in rohrförmigenAnsätzen
die feststehenden Kontakte der Hilfssammelschienen trägt.
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Fig. i a zeigt einen Grundriß der Anlagen nach Fig. i und 2. Es ist
daraus ersichtlich, wie die Leistungsschalter der drei Phasen unmittelbarnebeneinanderliegen
und die Sammelschienentrennschalter für das eine Sammelschienensystem auf der Vorderseite,
die Trennschalter für das andere System auf der anderen Seite der Leistungsschalter
liegen.
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Die Bauformen nach den Fig. 3 und 4 sind grundsätzlich denen der Fig.
i und 2 gleich, zeigen jedoch einige Abwandlungsmöglichkeiten. Es ist z. B. an Stelle
eines Querlochstromwandlers ein Stabwandler 39 angenommen, dem drei Sekundärwicklungen'
40, 41 und 42 zugeordnet sind. Es ist ersichtlich, daß durch diese Zusammenfassung
der Isolierwände ein herstellungstechnisch besonders günstiger Aufbau geschaffen
wird.
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Auch im unteren Teil zeigt das Schaltgerät eine Abweichung gegenüber
den Fig. i und 2 insofern, als die Kabelendverschlüsse nicht von unten her, sondern
seitlich eingeführt werden. An den Gedanken des Blocks mit den einzelnen Kammern
ist dabei festgehalten worden. Fig.3 zeigt einen solchen Kabelendverschluß 45, der
seitlich in einen Kontakt 46 eingeschoben werden kann.
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Während bei den bisher beschriebenen Bauformen die Leistungsschalter
der einzelnen Phasen quer zur Sammelschienenrichtung
angeordnet
sind, zeigt die Fig. 5 eine Ausführungsform, bei der die Leistungsschalter in Sammelschienenrichtung
hintereinanderliegen. Im übrigen ist der Aufbau der gleiche, insbesondere ist auch
wieder die Blockbauform der Isolierwände weitestgehend angewandt.
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Bei den in den Fig. i bis 5 beschriebenen Bauformen baut sich das
Schaltgerät von unten nach oben im Sinne des Leitungszuges fortschreitend auf. Die
Folge hiervon ist eine durch die Größe der einzelnen Schaltgeräte usw. bedingte
Bauhöhe, die in vielen Fällen durchaus nicht störend ist, die man aber in anderen
Fällen gern, und zwar sehr stark verringern möchte. Eine Möglichkeit hierfür zeigt
die Bauform nach Fig.6, bei der die Sammelschienen oben vom Gerät weggenommen und
seitlich an das Gerät angesetzt wurden. Es entsteht dadurch zwar eine gewisse Verbreiterung
des Gerätes, doch läßt sich ein Gewinn an Höhe von der Hälfte des Gerätes und mehr
erzielen. Entsprechend der seitlichen Anordnung der Sammelschienen arbeiten die
Schubtrennschalter nicht mehr senkrecht, sondern waagerecht. Am grundsätzlichen
Aufbau, nämlich der Abschirmung der spannungsführenden Teile gegeneinander und gegen
Erde durch feste Isolierwände, ändert sich in diesem Falle nichts.
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Fig. 7 zeigt in einem Querschnitt, wie sich die aus Isolierstoff bestehenden
Blöcke aufbauen lassen. Man erkennt den die Leistungs-und Getriebekammern umfassenden
dreikammrigen Block 5o und seitlich davon die die Schubtrennschalter aufnehmenden
Schaltkammern 51 sowie die Rohre 52 zur Aufnahme der Sammelschienen.
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Während bisher der grundsätzliche Aufbau der neuen Schaltgeräte beschrieben
wurde, seien im folgenden noch einige konstruktive Möglichkeiten erläutert, die
sich als besonders zweckmäßig erweisen.
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Die Schalter eines der beschriebenen Geräte und die Meßwandler bedürfen
einer laufenden Überwachung und gegebenenfalls Ausbesserung. Bei der sehr stark
gedrängten Bauweise und infolge der vorgenommenen Kapselung wäre ein Arbeiten innerhalb
des gekapselten Schaltgerätes sehr schwierig. Der neue Aufbau gestattet jedoch in
sehr einfacher Weise dieAusfahrbarkeit dererwähntenTeile, denn, wie die Figuren
zeigen, ist eine räumlich zwanglos gegebene scharfeTrennungzwischen den Schaltern
und Meßgeräten einerseits mit den übrigen Teilen der Schaltanlage andererseits vorhanden.
Es ist ohne weiteres möglich, den durch die gestrichelten Linien abgegrenzten mittleren
Teil des Schaltgerätes auszufahren, ohne Kontakte irgendwelcher Art lösen zu müssen.
Es ist nicht einmal, wenn man von dem Sonderfall der Iiilfssammelschiene absieht,
erforderlich, Steckerverbindungen zu lösen.
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Es ist eine bekannte Vorschrift, daB Arbeiten an Teilen von Hochspannungsschaltanlagen
nur dann ausgeführt werden dürfen, wenn Spannungslosigkeit sichergestellt ist. Diese
Forderung läßt sich bei dem beschriebenen Aufbau in besonders zweckmäßigerWeise
erfüllen. Es war bereits darauf hingewiesen, daß der ganze mittlere Teil des Gerätes
gewissermaßen eine in sich geschlossene und daher ausfahrbare Einheit bildet. Die
Trennstelle liegt zwischen den oberen Blocks zur Aufnahme der Sammelschienen und
den unteren Blocks zur Aufnahme der Kabelendverschlüsse. Die Trennstelle ist so
genau bestimmt, daß es möglich erscheint, an der einen Seite des Schaltgerätes eine
Lampe und auf der anderen Seite einFenster anzubringen, so daB man jederzeit sich
über den Schaltzustand des Gerätes vergewissern kann. Wenn man diese beiden Spalten
abschließt, so kann man sicher sein, daß der mittlere ausfahrbare Teil spannungslos
ist. Das läßt sich aber ohne weiteres dadurch erreichen, daß man die Ausfahröffnung
durch Rollverschlüsse abschließt, die, wenn sie geöffnet werden, sich in die -erwähnte
Spalte hineinschieben. Die Rollverschlüsse sind durch die gestrichelten Linien angedeutet.
Wenn man diese Rollverschlüsse aus Metall macht und sie erdet, ist eine unbedingte
Gewähr für Spannungsfreiheit des mittleren herausfahrbaren Teiles gegeben. Die bauliche
Ausführungsmöglichkeit sei an Hand der Fig.3 und 8 erläutert. Die Ausfahröffnung
53 des Schaltgerätes ist doppelt verschlossen, und zwar einmal durch eine Tür 5:1,
die zweckmäßig die Hilfsapparate und Instrumente 55 trägt, und durch die Rollverschlüsse
56 und 57, vor denen nochmals eine AbschluB-wand 58 liegt. Will man also das Gerät
ausfahren, so ist zunächst die Tür 5¢ und dann die Tür 58 zu öffnen. Jetzt kann
man an die Rollverschlüsse heran und kann diese nach oben und unten wegschieben.
In der Fig. 3 ist gezeigt, wie der Rollverschluß 57 sich zwischen den unteren Block
der Kabelendverschlüsse und die Kabeltrennschalter schiebt. Entsprechend schiebt
sich der obere Rollverschluß 57 zwischen den Sammelschienenblock und die zugehörigen
Trennschalter. Eine entsprechende Anordnung ist auch, wie Fig. 3 zeigt, für. die
oberen Sammelschienenblocks getroffen. Wenn man diese herausheben will, sind zunächst
die Klappen 59 und 6o zu öffnen. Darunter liegen Rollverschlüsse 61 und 62,
die zunächst weggeschoben werden müssen, damit die Sammelschienenblocks frei werden.
Beim Wegschieben schieben sie sich aber in die Spalten 63 und 64 und schließen
dadurch
die Sarninelschienentrennschalter gegen Berührung ab.