| Dokumentenidentifikation |
DE10200956A1 04.09.2003 |
| Titel |
Hochspannungs-Leistungsschalter |
| Anmelder |
ABB T&D Technology Ltd., Zürich, CH |
| Erfinder |
Gronbach, Peter, 63322 Rödermark, DE; Betz, Thomas, Dr., 63505 Langenselbold, DE |
| Vertreter |
Miller, T., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 68526 Ladenburg |
| DE-Anmeldedatum |
12.01.2002 |
| DE-Aktenzeichen |
10200956 |
| Offenlegungstag |
04.09.2003 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
04.09.2003 |
| IPC-Hauptklasse |
H02B 13/035
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| IPC-Nebenklasse |
H01H 3/32
H01H 31/00
H01H 33/00
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| Zusammenfassung |
Es wird ein Hochspannungs-Leistungsschalter mit integriertem Trenner vorgeschlagen, - wobei sowohl mindestens eine Löschkammer (1, 21, 22) als auch ein Trenner (10/12, 29/31) im Innenraum eines mit Gas (15) gefüllten Kammerisolators (14) oder eines gasgefüllten Kessels (20) angeordnet sind, - wobei die mindestens eine Löschkammer über ihr eines Ende mit einem außerhalb des Kammerisolators (14) bzw. Kessels (20) befindlichen elektrischen Anschluß und über ihr weiteres Ende mit dem Trenner verbunden ist, - wobei die mindestens eine Löschkammer und der Trenner über ein gemeinsames Umlenkgetriebe betätigbar sind, - wobei der Trenner bedarfsweise mit einem außerhalb des Kammerisolators (14) bzw. Kessels (20) befindlichen elektrischen Anschluß verbindbar ist, - wobei ein einziger Antrieb über eine Antriebsstange und das Umlenkgetriebe sowohl die mindestens eine Löschkammer als auch den Trenner entsprechend unterschiedlichen vorgegebenen Bewegungsabläufen antreibt.
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| Beschreibung[de] |
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungs-Leistungsschalter, welcher
sowohl bei Freiluftschaltanlagen als auch gasisolierten Schaltanlagen eingesetzt werden
kann.
Insbesondere bei Freiluftschaltanlagen ist es allgemein üblich, die einzelnen
Schaltgeräte, wie insbesondere Leistungsschalter und Trenner, in Form einzelner Geräte unter
Beachtung der elektrischen Isolationsanforderungen anzuordnen. Dabei ergeben sich
bezüglich des Raumbedarfs relativ aufwendige Konfigurationen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hinsichtlich des erforderlichen
Raumbedarfs optimierten Hochspannungs-Leistungsschalter anzugeben, welcher sowohl bei
Freiluftschaltanlagen als auch gasisolierten Schaltanlagen eingesetzt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Hochspannungs-
Leistungsschalter mit integriertem Trenner,
- - wobei sowohl mindestens eine Löschkammer als auch ein Trenner im Innenraum
eines mit Gas gefüllten Kammerisolators oder eines gasgefüllten Kessels angeordnet
sind,
- - wobei die mindestens eine Löschkammer über ihr eines Ende mit einem außerhalb
des Kammerisolators bzw. Kessels befindlichen elektrischen Anschluß und über ihr
weiteres Ende mit dem Trenner verbunden ist,
- - wobei die mindestens eine Löschkammer und der Trenner über ein gemeinsames
Umlenkgetriebe betätigbar sind,
- - wobei der Trenner bedarfsweise mit einem außerhalb des Kammerisolators bzw.
Kessels befindlichen elektrischen Anschluß verbindbar ist,
- - wobei ein einziger Antrieb über eine Antriebsstange und das Umlenkgetriebe sowohl
die mindestens eine Löschkammer als auch den Trenner entsprechend
unterschiedlichen vorgegebenen Bewegungsabläufen antreibt.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die
vorgeschlagene Integration von Löschkammer und Trenner platzsparend und kostensparend
im Vergleich zu einer üblichen getrennten Bauweise dieser Schaltgeräte ist. Da die
Trennerfunktion in einen Gasraum integriert ist, können sich während der Lebensdauer
keinerlei durch Verschmutzung veranlaßte Probleme ergeben. Da der vorgeschlagene
Hochspannungs-Leistungsschalter universell sowohl bei Freiluftschaltanlagen als auch
gasisolierten Schaltanlagen eingesetzt werden kann, ergibt sich eine Kostenreduktion
aufgrund erhöhter Stückzahlen (Stückzahleffekt).
Es wird insgesamt eine sehr kompakte und kostengünstige Gesamtlösung mit
hochintegrierter Funktionalität erzielt.
Weitere Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen sowohl für Freiluftschaltanlagen als auch für gasisolierte
Schaltanlagen einsetzbaren Hochspannungs-Leistungsschalter,
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform eines gekapselten Hochspannungs-
Leistungsschalters.
In Fig. 1 ist ein sowohl für Freiluftschaltanlagen als auch für gasisolierte Schaltanlagen
einsetzbarer Hochspannungs-Leistungsschalter dargestellt. Es ist eine Löschkammer 1
zu erkennen, die an ihrem einen Ende einen elektrischen Anschluß 2 aufweist und an
ihrem weiteren Ende über eine Antriebsstange 3 mit einer als Umlenkgetriebe
fungierenden Kurvenscheibe 4 verbunden ist. Die um einen Drehpunkt 5 drehbare
Kurvenscheibe 4 weist drei Verbindungen 6, 7, 8 auf, wobei die Verbindungen 6, 7 in Form von
Kurvenverläufen auf der Kurvenscheibe 4 ausgebildet sind, in welche Antriebselemente
von Schaltgeräten eingreifen.
An der gelenkigen Verbindung 8 der Kurvenscheibe 4 ist das eine Ende einer
Antriebsstange (Isolierstange) 9 befestigt, welche zu einem (nicht dargestellten) Antrieb führt.
An der Verbindung 7 der Kurvenscheibe 4 greift das erste Ende eines beweglichen
Trennerkontaktes 10 eines Schubtrenners ein, wobei eine Führung 11 eine geradlinige
Bewegungsmöglichkeit dieses beweglichen Trennerkontaktes 10 sicherstellt. Das
zweite Ende des beweglichen Trennerkontaktes 10 greift bei entsprechender Position
der Kurvenscheibe 4 in einen feststehenden Trennerkontakt 12 des Schubtrenners ein.
Dieser feststehende Trennerkontakt 12 führt zu einem elektrischen Anschluß 13 des
Trenners. An der Verbindung 6 der Kurvenscheibe 4 greift die vorstehend bereits
erwähnte Antriebsstange 3 der Löschkammer 1 an.
Sowohl Löschkammer 1 als auch der aus der aus den Trennerkontakten 10, 12
gebildete Trenner sind innerhalb eines mit Gas 15 gefüllten und am Außenmantel
vorzugsweise mit Rippen versehenen, zylinderförmigen Kammerisolators 14 angeordnet, wobei
metallene Platten 17, 18 an den Stirnseiten des Kammerisolators 14 angeordnet sind.
Als Kammerisolator 14 kann beispielsweise ein Verbundisolator verwendet werden. Die
Platten 17 bzw. 18 sind mit den erwähnten elektrischen Anschlüssen 2 bzw. 13
(außerhalb des Kammerisolators) versehen. Die den elektrischen Anschluß 13 aufweisende
Platte 18 ist an einem Ende eines Erdisolators 16 befestigt, dessen weiteres Ende auf
vorstehend erwähntem (nicht dargestelltem) Antrieb montiert ist. Die im Innenraum des
Erdisolators 16 verlaufende Antriebsstange 9 durchbricht die Platte 18 an einer
Durchführung 19.
Mittels des Antriebes, der Antriebsstange 9 und der Kurvenscheibe 4 erfolgt das
Einschalten/Ausschalten der Löschkammer und es sind zwei Endpositionen
(Schaltstellungen) des Trenners einstellbar. In der Stellung "Trenner ausgeschaltet" weist das
Ende des beweglichen Trennerkontaktes 10 einen vorgegebenen Abstand vom
feststehenden Trennerkontakt 12 auf. In der Stellung "Trenner eingeschaltet" kontaktiert das
Ende des beweglichen Trennerkontaktes 10 den feststehenden Trennerkontakt 12. Die
dargestellte Konfiguration stellt eine Serienschaltung elektrischer Anschluß 2 -
Löschkammer 1 - Trenner 10/12 - elektrischer Anschluß 13 dar.
In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform eines gekapselten Hochspannungs-
Leistungsschalters dargestellt. Es ist ein gasgefüllter Kessel 20 mit mehreren
Flanschen zu erkennen, in dessen Innenraum eine Löschkammer 21 oder mehrere
elektrisch in Serie geschaltete Löschkammern 21, 22 angeordnet sind. Der Antrieb der
Löschkammer 21 erfolgt über eine mit einer Kurvenscheibe 24 eines Umlenkgetriebes
25 verbundene Antriebsstange 23. Der Antrieb der weiteren Löschkammer 22 erfolgt
über eine weitere Antriebsstange 26. Dabei kann diese Antriebsstange 26 direkt vom
Umlenkgetriebe 25 angetrieben werden oder alternativ hierzu vom
Antriebsmechanismus der Löschkammer 21, d. h. beispielsweise von der Antriebsstange 23 beaufschlagt
werden.
Beide Löschkammern 21, 22 sind elektrisch miteinander verbunden. Für den
elektrischen Anschluß der Löschkammer 22 dient ein Leiter 27, welcher über einen Flansch
28 aus dem Kessel 20 geführt ist und derart einen außerhalb des Kessels befindlichen
elektrischen Anschluß bildet. Optional ist ein Flansch 38 vorgesehen, falls der Leiter 27
an anderer Stelle aus dem Kessel 20 geführt werden soll.
Mit der Kurvenscheibe 24 des Umlenkgetriebes 25 ist des weiteren ein Trennerstift 29
verbunden, welcher zum Eingriff in einen Trenner-Gegenkontakt 31 geeignet ist, wobei
eine Führung 30 die geradlinige Bewegungsmöglichkeit des Trennerstiftes 29
sicherstellt. Der elektrische Anschluß des Trenner-Gegenkontaktes 31 erfolgt über einen
Leiter 32, welcher über einen Flansch 33 aus dem Kessel 20 geführt ist und derart
einen außerhalb des Kessels befindlichen elektrischen Anschluß bildet.
Die Befestigung des Umlenkgetriebes 25 innerhalb des Kessels 20 erfolgt über eine
Isolierabstützung 34, vorzugsweise ein Isolierrohr, welches oben oder unten an der
inneren Mantelfläche des Kessels montiert ist. Zum Antrieb der Kurvenscheibe 24 des
Umlenkgetriebes 25 dient wahlweise eine Isolierstange 35 für die Realisierung einer
vertikalen Antriebsanbindung oder eine Isolierstange 36 für die Realisierung einer
horizontalen Antriebsanbindung, wobei sich der Antrieb in beiden Fällen außerhalb des
Kessels 20 befindet und im letztgenannten Fall ein Flansch 37 vorgesehen ist, um die
Isolierstange 36 aus dem Kessel 20 zu führen.
Mittels des Antriebes, der Antriebsstangen und der Kurvenscheibe 24 erfolgt das
Einschalten/Ausschälten der Löschkammern und es sind zwei Endpositionen des Trenners
einstellbar. In der Stellung "Trenner ausgeschaltet" weist das Ende des beweglichen
Trennerstiftes 29 einen vorgegebenen Abstand vom feststehenden Trenner-
Gegenkontakt 31 auf. In der Stellung "Trenner eingeschaltet" kontaktiert das Ende des
beweglichen Trennerstiftes 29 den feststehenden Trenner-Gegenkontakt 12. Die
dargestellte Konfiguration stellt eine Serienschaltung Leiter 27 - Löschkammern 21, 22 -
Trenner 29/31 - Leiter 32 dar.
In Fig. 2 ist zwar lediglich eine 1-phasige Anordnung dargestellt, es ist jedoch
selbstverständlich auch möglich, eine mehrphasige, insbesondere 3-phasige Anordnung in
einem Kessel 20 anzuordnen. Dementsprechend weist der Kessel 20 weitere Flansche
auf. Bei einer mehrphasigen Anordnung können ein separater Antrieb sowie
Umlenkgetriebe pro Phase vorgesehen sein und eine Schub- oder Drehbewegung bewirken.
Alternativ hierzu können ein einziger Antrieb sowie ein einziges Umlenkgetriebe
vorgesehen sein, eine Schub- oder Drehbewegung bewirken und direkt auf alle Phasen
wirken. Die Antriebsanbindung bei einer mehrphasigen Anordnung kann derartig erfolgen,
daß der einzige Antrieb auf eine Phase, vorzugsweise auf die mittlere Phase, wirkt und
Abtriebe von dieser Phase auf die anderen Phasen über Isolierverbindungen
(Isolierwellen, Schub- oder Drehbewegung) erfolgt.
Bei den vorstehend beschriebenen Hochspannungs-Leistungsschaltern mit
Löschkammern und in Serie geschalteten integrierten Trennern wird vorteilhaft für beide
Schaltgeräte-Funktionen - Löschkammer-Funktion und Trenner-Funktion - vorteilhaft
nur ein einziger Antrieb benötigt. Als Antrieb kann beispielsweise ein Servomotor oder
ähnlicher elektrischer Motor oder ein mechanischer Antrieb (beispielsweise ein
hydraulischer Federspeicherantrieb) mit gestufter Bewegungskennlinie (zur Erfüllung der
unterschiedlichen Bewegungsabläufe der beiden Schaltgeräte) eingesetzt werden. Die
Auslegung dieses Antriebs hinsichtlich der Leistung ist lediglich geringfügig höher als
dies für eine Löschkammer allein erforderlich wäre, da die durch den Antrieb bewirkten
Bewegungsabläufe beider Schaftgeräte versetzt erfolgen.
Als Umlenkgetriebe kann außer der vorstehend beschriebenen Kurvenscheibe
beispielsweise auch ein Umlenkgetriebe anderer Ausführungsform oder eine
Hebelkinematik eingesetzt werden, welche einerseits über eine Antriebsstange angetrieben
werden und andererseits Verbindungspunkte mit den Schaltgeräten aufweisen. Der
Trenner kann alternativ als Drehtrenner ausgeführt werden. Löschkammer und Trenner sind
unabhängig von der jeweils aktuellen Schaltposition des Trenners oder der
Löschkammer stets elektrisch miteinander verbunden. Zwischen den einzelnen Modulen
(Löschkammer, Trenner) sind kraftschlüssige und stromtragfähige Verbindungen
(beispielsweise über Flanschverbindungen) vorgesehen.
Als Löschkammer wird vorzugsweise eine Vakuum-Löschkammer oder eine
Löschkammer mit SF6-Gasstrecke eingesetzt, was den Vorteil großer Kompaktheit hat und
lediglich geringe Antriebsenergie benötigt. Selbstverständlich können auch mehrere
Löschkammern in Serie geschaltet sein, wie das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2
zeigt. Als Löschmedium innerhalb des Kammerisolators bzw. Kessels wird
vorzugsweise SF6, N2 oder ein vergleichbares Gasmedium eingesetzt.
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| Anspruch[de] |
- 1. Hochspannungs-Leistungsschalter mit integriertem Trenner,
wobei sowohl mindestens eine Löschkammer (1, 21, 22) als auch ein
Trenner (10/12, 29/31) im Innenraum eines mit Gas (15) gefüllten Kammerisolators (14)
oder eines gasgefüllten Kessels (20) angeordnet sind,
wobei die mindestens eine Löschkammer über ihr eines Ende mit einem
außerhalb des Kammerisolators (14) bzw. Kessels (20) befindlichen elektrischen
Anschluß und über ihr weiteres Ende mit dem Trenner verbunden ist,
wobei die mindestens eine Löschkammer und der Trenner über ein
gemeinsames Umlenkgetriebe betätigbar sind,
wobei der Trenner bedarfsweise mit einem außerhalb des Kammerisolators
(14) bzw. Kessels (20) befindlichen elektrischen Anschluß verbindbar ist,
wobei ein einziger Antrieb über eine Antriebsstange und das
Umlenkgetriebe sowohl die mindestens eine Löschkammer als auch den Trenner entsprechend
unterschiedlichen vorgegebenen Bewegungsabläufen antreibt.
- 2. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Trenner als Schubtrenner ausgebildet ist.
- 3. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Trenner als Drehtrenner ausgebildet ist.
- 4. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Vakuum-Löschkammer eingesetzt
ist.
- 5. Hochspannungs-Leistungsschalter nach mindestens einem der Ansprüche
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine SF6-Löschkammer eingesetzt
ist.
- 6. Hochspannungs-Leistungsschalter nach mindestens einem der
vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kammerisolator oder der Kessel
mit SF6 gefüllt ist.
- 7. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kammerisolator oder der Kessel mit N2 gefüllt ist.
- 8. Hochspannungs-Leistungsschalter nach mindestens einem der
vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Anordnung von mindestens
zwei Löschkammern jede Löschkammer direkt vom gemeinsamen Umlenkgetriebe
beaufschlagbar ist.
- 9. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Anordnung von mindestens zwei
Löschkammern eine erste Löschkammer direkt vom gemeinsamen Umlenkgetriebe
beaufschlagbar ist, während eine weitere Löschkammer vom Antriebsmechanismus dieser ersten
Löschkammer beaufschlagbar ist.
- 10. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Umlenkgetriebe eine Kurvenscheibe
eingesetzt ist, welche einerseits über eine Antriebsstange antreibbar ist und andererseits
Verbindungen mit den Schaltgeräten aufweist, wobei diese Verbindungen in Form von
Kurvenverläufen auf der Kurvenscheibe ausgebildet sind, in welche Antriebselemente
der Schaltgeräte eingreifen.
- 11. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Antrieb ein elektrischer Motor, insbesondere
Servomotor, oder ein mechanischer Antrieb mit gestufter Bewegungskennlinie zur
Erfüllung der unterschiedlichen Bewegungsabläufe der Schaltgeräte eingesetzt ist.
- 12. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der vorstehenden
Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mehrphasige, insbesondere dreiphasige
Anordnung, innerhalb eines Kessels.
- 13. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 12, dadurch
gekennzeichnet, daß ein eigener Antrieb mit Umlenkgetriebe je Phase vorgesehen ist.
- 14. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 12, dadurch
gekennzeichnet, daß ein gemeinsamer Antrieb mit gemeinsamen Umlenkgetriebe für alle
Phasen vorgesehen ist.
- 15. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schaltgeräte einer ersten, vorzugsweise in der Mitte angeordneten
Phase direkt vom gemeinsamen Umlenkgetriebe beaufschlagbar ist, während die
Schaltgeräte der weiteren Phasen vom Antriebsmechanismus der Schaltgeräte der
ersten Phase beaufschlagbar sind.
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