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Dokumentenidentifikation DE19809839A1 09.09.1999
Titel Metallgekapselte, gasisolierte Schaltanlage mit gasgefüllten Behältern
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Affolder, Thilo, 63165 Mühlheim, DE;
Beyer, Andreas, 63755 Alzenau, DE;
Bickel, Klaus, 61350 Bad Homburg, DE;
Hohmann, Stefan, 36100 Petersberg, DE;
Jung, Wolfgang, 60316 Frankfurt, DE;
Kress, Claus, 36093 Künzell, DE;
Meyer, Jens, 60316 Frankfurt, DE;
Poth, Rainer, 61118 Bad Vilbel, DE;
Schmidt, Kurt, 91301 Forchheim, DE;
Schmitt, Peter, 63069 Offenbach, DE;
Siegert, Peter, 65520 Bad Camberg, DE
DE-Anmeldedatum 02.03.1998
DE-Aktenzeichen 19809839
Offenlegungstag 09.09.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.09.1999
IPC-Hauptklasse H02B 13/035
IPC-Nebenklasse H01H 33/66   H01H 33/38   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft metallgekapselte, gasisolierte Schaltanlagen, insbesondere Schaltanlagen der Mittelspannungstechnik, mit in gasgefüllten Behältern gemeinsam angeordneten Dreistellungsschaltern und Leistungsschaltern, insbesondere mit Vakuum-Leistungsschaltern, wobei die Behälter Durchführungen zur Verbindung der Dreistellungsschalter mit außerhalb der Behälter angeordneten Sammelschienen und Durchführungen zur Verbindung der Leistungsschalter mit außerhalb der Behälter angeordneten Kabelanschlüssen der Schaltanlagen aufweisen.
Die Schaltanlagen sind durch modularstrukturierte Schaltfelder (SF) realisiert, die jeweils Dreistellungsschalter (DS) und Sammelschienen (SS) aufnehmende, hermetisch abgeschlossene erste Schalterräume (R1) und Leistungsschalter aufnehmende, hermetisch abgeschlossene zweite Schalterräume (R2) aufweisen und bei denen die ersten und zweiten Schalterräume (R1, R2) durch gasdichte Modulkupplungseinrichtungen (MK) verbunden sind und jeweils gasdichte Kabeldurchführungen (KD) aufweisen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft metallgekapselte, gasisolierte Schaltanlagen, insbesondere Schaltanlagen der Mittelspannungstechnik, mit in gasgefüllten Behältern gemeinsam angeordneten Dreistellungsschaltern und mit Leistungsschaltern, insbesondere mit Vakuum-Leistungsschaltern, wobei die Behälter Durchführungen zur Verbindung der Dreistellungsschalter mit außerhalb der Behälter angeordneten Sammelschienen und Durchführungen zur Verbindung der Leistungsschalter mit außerhalb der Behälter angeordneten Kabelanschlüssen der Schaltanlagen aufweisen.

Schaltanlagen der eingangs definierten Art sind u. a. durch die DE 44 45 061 A1 bekannt geworden. In dem gasgefüllten Behälter sind der Dreistellungsschalter und die Leistungsschalter, die hier als Vakuumschütze ausgeführt sind, gemeinsam untergebracht.

Die Verbindungen der in den Behältern liegenden Dreistellungsschalter mit den vollständig außerhalb der Behälter angeordneten Sammelschienen erfolgt über sogenannte Durchführungen, die den Behälter im oberen Bereich gasdicht durchdringen. Für die ebenfalls von außen zugeführten Kabelanschlüsse sind weitere Durchführungen im unteren Bereich der Behälter vorhanden, während Kabelsteckeranschlüsse über frontseitige gasdichte Durchführungen zugänglich sind. Dabei trägt jeder der Behälter in der Regel mindestens sechs gasdicht eingeschweißte Durchführungen, auf die sich die Kabelsteckeranschlüsse beispielsweise über Außenkonussysteme direkt aufstecken lassen. An die Kabelsteckeranschlüsse können dann je nach Bedarf auch Überspannungsableiter oder Kabelprüfgeräte angeschlossen werden.

Die Behälter dieser Anlagen sind also hermetisch verschweißt und dementsprechend ohne Dichtungen metallisch verschlossen. Bei verschweißten Schaltanlagen dieser Art sind sehr hohe Anforderungen an die Konstruktion und die fertigungsbegleitende Qualitätskontrolle gestellt, da auftretende Fehler sowohl in der Phase der Endprüfungen als auch später im laufenden Betrieb sehr aufwendige Instandsetzungsarbeiten erfordern bzw. in schwerwiegenden Fällen den kompletten Ersatz eines oder mehrerer Schaltfelder einer Schaltanlage nach sich ziehen können.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, das Konzept dieser metallgekapselten, gasisolierten Schaltanlagen hinsichtlich der konstruktiven Ausgestaltung erheblich zu verbessern und darüber hinaus insbesondere auch die Handhabungen bei auftretenden Fehlern zu vereinfachen ohne jedoch die sehr vorteilhaften Eigenarten dieser Schaltanlagen hinsichtlich ihrer Lebensdauer und ihren hohen Betriebszuverlässigkeit einzuschränken.

Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale

  • 1.1 die Schaltanlagen sind durch modularstrukturierte Schaltfelder realisiert,
  • 1.2 die modularstrukturierten Schaltfelder weisen jeweils einen die Dreistellungsschalter und die Sammelschienen gemeinsam aufnehmenden, hermetisch abgeschlossenen ersten Schalterraum und einen die Leistungsschalter aufnehmenden, hermetisch abgeschlossenen zweiten Schalterraum auf,
  • 1.3 in den Schaltfeldern sind die Dreistellungsschalter mit einer Schubstange gesteuert nebeneinander und die Leistungsschalter hintereinander angeordnet,
  • 1.4 der erste Schalterraum des Schaltfeldes ist nach außen hin durch eine druckmindernde und störlichtbogenfeste Feldabdeckung mit nach oben freien Luftaustritt begrenzt,
  • 1.5 die Durchführungen sind durch gasdichte Modulkupplungseinrichtungen oder durch gasdichte Kabeldurchführungen realisiert, wobei

    der erste und der zweite Schalterraum jeweils mit einer der Anzahl von Dreistellungsschaltern entsprechenden Zahl von Modulkupplungseinrichtungen verbunden sind und der zweite Schalterraum jeweils mit einer der Anzahl von Leistungsschaltern entsprechenden Zahl von Kabeldurchführungen ausgestattet ist,
erreicht.

Mit dem neuen, modularstrukturierten Schaltfeldern, in denen die Dreistellungsschalter und die Sammelschienen im Bereich ihrer elektrischen Verbindungen jeweils in einem ersten, hermetisch abgeschlossenen Schalterraum und die Leistungsschalter - von diesen Komponenten getrennt - in einem zweiten, hermetisch abgeschlossenen, Schalterraum untergebracht sind, lassen sich die Schaltanlagen in Funktionseinheiten fertigen und warten, die insgesamt weniger komplex sind.

Unter hermetisch abgeschlossene Schalterräume sind in diesem Zusammenhang vorzugsweise elektrisch verschweißte, dichtungslose Behälter zu verstehen.

Die Schalterräume werden dabei in besonders vorteilhafter Weise mit Durchführungen versehen, die als gasdichte Modulkupplungseinrichtungen die Montage und die Demontage dieser Schaltanlagen praktisch ohne zusätzliche Aufwendungen im Zusammenhang mit den Isoliergasen ermöglichen. Dies trifft insbesondere auch für das Auswechseln von einzelnen Komponenten der Schaltanlagen, wie beispielsweise den Dreistellungsschaltern oder den Leistungsschaltern, im Störungsfall zu, bei denen gegenüber den bekannten Schaltanlagen lediglich nur der defekte Teil ausgewechselt wird. Der Einsatz einheitlicher Modulkupplungseinrichtungen als gasdichtes Bindeglied zwischen den verschiedenen Schalterräumen ermöglicht den modularstrukturierten Aufbau der Schaltfelder in besonders einfacher Weise. Durch die im ersten Schalterraum nebeneinander angeordneten Dreistellungsschalter, die in Drehebene ihrer Kontakte parallel zur Frontseite des Schalterfeldes angeordnet sind und damit entsprechen geringes Einbauvolumen benötigen, lassen sich diese gemeinsam durch relativ einfacher Steuerungsmechanismen mit eine Schubstange betätigen. Dem gleichen Ziel dient auch die Hintereinanderanordnung der Leistungsschalter im zweiten Schalterraum.

Durch die den ersten Schalterraum nach oben begrenzende Feldabdeckung und dem Druckentlastungskanal der Schaltfelder sind trotz der kompakten Bauweise dieser Schaltanlagen die Sicherheitsanforderungen für den Personenschutz erfüllt.

Geringfügig abgewandelte metallgekapselte, gasisolierte Schaltanlagen sehen die Merkmale

  • 2.1 die Schaltanlagen sind durch modularstrukturierte Schaltfelder realisiert,
  • 2.2 die modularstrukturierten Schaltfelder weisen jeweils einen die Dreistellungsschalter und die Sammelschienen gemeinsam aufnehmenden, hermetisch abgeschlossenen ersten Schalterraum und einen die Leistungsschalter aufnehmenden, hermetisch abgeschlossenen zweiten Schalterraum auf,
  • 2.3 in den Schaltfeldern sind die Dreistellungsschalter mit einer Schubstange gesteuert nebeneinander und die Leistungsschalter hintereinander angeordnet,
  • 2.4 der erste Schalterraum des Schaltfeldes ist nach außen hin durch eine druckmindernde und störlichtbogenfeste Feldabdeckung mit nach oben freien Luftaustritt begrenzt,
  • 2.5 die Durchführungen sind durch gasdichte Modulkupplungseinrichtungen oder durch gasdichte Kabeldurchführungen realisiert, wobei

    der erste und der zweite Schalterraum jeweils mit einer der Anzahl von Dreistellungsschaltern entsprechenden Zahl von Modulkupplungseinrichtungen verbunden sind und der zweite Schalterraum jeweils mit einer der Anzahl von Leistungsschaltern (LS) entsprechenden Zahl von Modulkupplungseinrichtungen ausgestattet ist,
  • 2.6 die Modulkupplungseinrichtungen des zweiten Schalterraumes (sind mit einem dritten Schalterraum verbunden, der mit einer der Anzahl von Kabelanschlüssen entsprechenden Zahl von gasdichten Kabeldurchführungen ausgestattet,
vor.

Diese Schaltanlagen unterscheiden sich von den erstgenannten im wesentlichen durch den zusätzlich vorgesehenen dritten Schalterraum, in dem die Kabelanschlüsse - getrennt von den Leistungsschaltern - untergebracht sind. Wie beim ersten Schaltanlagentyp werden auch hier die Schalterräume, in diesem Fall die zweiten und dritten Schalterräume, gasdicht mit den Modulkupplungseinrichtungen verbunden, so daß sich die eingangs erwähnten Vorteile verstärkt auf diese Schaltlagen auswirken. Zu Meßzwecken können die Modulkupplungseinrichtungen außerhalb der Schalterräume leicht zugänglich mit entsprechenden Wandlereinrichtungen ausgestattet sein.

Gemäß vorteilhafter Ausgestaltungen dieser Erfindung können die Kabeldurchführungen sowohl Innenkonusanschlüsse gemäß Patentanspruch 3 als auch Außenkonusanschlüsse gemäß Patentanspruch 4 enthalten.

Bei metallgekapselten, gasisolierten Schaltanlagen, deren Schaltfelder funktionell zu sogenannten Längskupplungen zusammengeschaltet sind, sind gemäß einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Merkmale

  • 5. die Schaltfelder einer Schaltanlage sind mit einer der Anzahl von Sammelschienen entsprechenden Zahl von, gasdichten Feldkupplungseinrichtungen verbunden,
  • 5. die Feldkupplungseinrichtungen sind mit den Modulkupplungseinrichtungen baugleich, vorgesehen.

Die Modulkupplungseinrichtungen gleicher Bauart ermöglichen es in einfacher Weise ohne Aufwand die so modularstrukturierten Schaltfelder zu den verschiedenartigsten Schaltanlagenvarianten zusammenzufügen.

Die Erfindung wird durch figürlich dargestellte, stark vereinfachte Ausführungsbeispiele in zwei Figuren näher erläutert, wobei die

Fig. 1 in der rechten Frontansicht eine mögliche Ausgestaltung einer Schaltanlage mit zwei getrennten Schalterräumen zeigt, die, wie aus der links gezeigten Seitenansicht ersichtlich, als Schaltanlage mit einer Längskupplung ausgeführt ist, während die

Fig. 2 eine modifizierte Schaltanlage mit drei voneinander unabhängigen Schalträumen abbildet.

Die Fig. 1 stellt eine metallgekapselte, gasisolierte Schaltanlage in der Front- und Seitenansicht dar, die das Schaltfeld SF und ein weiteres Schaltfeld SFn zur Ausbildung einer Anlagenvariante mit einer Längskupplung enthält. Im Schaltfeld SF sind im oberen Bereich desselben der erste hermetisch abgeschlossene Schalterraum R1 mit den darin befindlichen, mittels Schubstange SG steuerbaren Dreistellungsschaltern DS . . . und den entsprechenden Sammelschienen SS . . . sowie im unteren Bereich desselben der zweite, hermetisch abgeschlossene Schalterraum R2 mit den darin befindlichen Leistungsschaltern LS, Kabeldurchführungen KD und Steckerbuchsen SB vorgesehen. Weiterhin ist ersichtlich, daß der erste Schalterraum R1 oben durch die störlichtbogenfeste Feldabdeckung SA begrenzt ist, die in Verbindung mit dem durch das Schalfeld SF hindurchführenden Druckentlastungskanal DK in einem Störfall die heizen Gase gezielt aus dem Schaltfeld SF in Pfeilrichtung nach oben herausführt. Mit den Streckmetalleinsätzen SM innerhalb der Feldabdeckung SA ist angedeutet, daß damit im Zusammenhang damit auch ein entsprechender Wärmeabbau erfolgt, so daß die Personensicherheit im Störfall voll wirksam ist. Erkennbar sind darüber hinaus mehrere Modulkupplungseinrichtungen, von denen zur besseren Übersicht nur eine Modulkupplungseinrichtung mit MK bezeichnet ist, die den ersten und den zweiten Schalterraum R1, R2 derart miteinander verbinden, daß zwischen den hermetisch abgeschlossenen Schalterräumen R1, R2 sowohl im montierten als auch im demontierten Zustand des Schaltfeldes SF kein Gasaustausch zwischen diesen Schalterräumen R1, R2 wirksam werden kann. Mit diesen Modulkupplungseinrichtungen MK ist sichergestellt, daß dadurch sowohl bei der Montage als auch bei der Demontage im Wartungsfall keine gasbedingten Zusatzaufwendungen mehr erforderlich sind.

Die Modulkupplungseinrichten MK sind derart konzipiert, daß sie bedarfsweise als Ringkernwandler ausgeführte Stromwandler SW - wie angedeutet - aufnehmen können.

Links neben der Frontansicht des Schaltfeldes SF ist dasselbe und ein zusätzliches weiteres Schaltfeld SFn in der Seitenansicht erkennbar, wie sie zur Realisierung einer Schaltanlage mit einer Längskupplung vorgesehen sind. Neben den Verbindungen der beiden Schalterräume R1, R2 mit den Modulkupplungseinrichtungen, von denen zur besseren Übersicht nur eine Modulkupplungseinrichtung mit MK bezeichnet ist, ist ersichtlich, daß das Schaltfeld SF mit dem weiteren Schaltfeld SFn über Feldkupplungseinrichtungen, hier ist nur eine einzige dargestellt und mit FK bezeichnet, verbunden ist. Diese Feldkupplungseinrichtungen FK weisen die gleichen Eigenschaften wie die Modulkupplungseinrichtungen MK auf und sind mit denen baugleich und können zu Meßzwecken in gleicher Weise mit Stromwandlern SW - wie angedeutet - ausgestattet sein.

Die Fig. 2 zeigt eine weitere metallgekapselte, gasisolierte Schaltanlage, bei der im Schaltfeld SF gegenüber der in Fig. 1 dargestellten Schaltanlage die Kabeldurchführungen KD in einem gesonderten dritten Schalterraum R3 untergebracht sind. Wie ersichtlich, ist der zweite Schalterraum R2 sowohl mit dem erste Schalterraum R1 als auch mit dem dritten Schalterraum R3 durch die Modulkupplungseinrichtungen MK verbunden. Damit lassen sich im Bedarfsfall auch die Kabeldurchführungen KD ohne Eingriffe in den ersten und zweiten gasgefüllten Schalterraum R1, R2 ersetzen.


Anspruch[de]
  1. 1. Metallgekapselte, gasisolierte Schaltanlagen, insbesondere Schaltanlagen der Mittelspannungstechnik, mit in gasgefüllten Behältern gemeinsam angeordneten Dreistellungsschaltern und mit Leistungsschaltern, insbesondere mit Vakuum-Leistungsschaltern, wobei die Behälter Durchführungen zur Verbindung der Dreistellungsschalter mit außerhalb der Behälter angeordneten Sammelschienen und Durchführungen zur Verbindung der Leistungsschalter mit außerhalb der Behälter angeordneten Kabelanschlüssen der Schaltanlagen aufweisen, gekennzeichnet durch die Merkmale
    1. 1.1 die Schaltanlagen sind durch modularstrukturierte Schaltfelder (MS) realisiert,
    2. 1.2 die modularstrukturierten Schaltfelder (SF) weisen jeweils einen die Dreistellungsschalter (DS) und die Sammelschienen (SS) gemeinsam aufnehmenden, hermetisch abgeschlossenen ersten Schalterraum (R1) und einen die Leistungsschalter (LS) aufnehmenden, hermetisch abgeschlossenen zweiten Schalterraum (R2) auf,
    3. 1.3 in den Schaltfeldern (SF) sind die Dreistellungsschalter (DS) mit einer Schubstange (SG) gesteuert nebeneinander und die Leistungsschalter (LS) hintereinander angeordnet,
    4. 1.4 der erste Schalterraum (R1) des Schaltfeldes (SF) ist nach außen hin durch eine druckmindernde und störlichtbogenfeste Feldabdeckung (SA) mit nach oben freien Luftaustritt begrenzt,
    5. 1.5 die Durchführungen sind durch gasdichte Modulkupplungseinrichtungen (MK) oder durch gasdichte Kabeldurchführungen (KD) realisiert, wobei

      der erste und der zweite Schalterraum (R1 und R2) jeweils mit einer der Anzahl von Dreistellungsschaltern (DS) entsprechenden Zahl von Modulkupplungseinrichtungen (MK) verbunden sind und der zweite Schalterraum (R2) jeweils mit einer der Anzahl von Leistungsschaltern (LS) entsprechenden Zahl von Kabeldurchführungen (KD) ausgestattet ist.
  2. 2. Metallgekapselte, gasisolierte Schaltanlagen, insbesondere Schaltanlagen der Mittelspannungstechnik, mit in gasgefüllten Behältern gemeinsam angeordneten Dreistellungsschaltern und Leistungsschaltern, insbesondere mit Vakuum-Leistungsschaltern, wobei die Behälter Durchführungen zur Verbindung der Dreistellungsschalter mit außerhalb der Behälter angeordneten Sammelschienen und Durchführungen zur Verbindung der Leistungsschalter mit außerhalb der Behälter angeordneten Kabelanschlüssen der Schaltanlagen aufweisen, gekennzeichnet durch die Merkmale
    1. 2.1 die Schaltanlagen sind durch modularstrukturierte Schaltfelder (MS) realisiert,
    2. 2.2 die modularstrukturierten Schaltfelder (SF) weisen jeweils einen die Dreistellungsschalter (DS) und die Sammelschienen (SS) gemeinsam aufnehmenden, hermetisch abgeschlossenen ersten Schalterraum (R1) und einen die Leistungsschalter (LS) aufnehmenden, hermetisch abgeschlossenen zweiten Schalterraum (R2) auf,
    3. 2.3 in den Schaltfeldern (SF) sind die Dreistellungsschalter (DS) mit einer Schubstange (SG) gesteuert nebeneinander und die Leistungsschalter (LS) hintereinander angeordnet,
    4. 2.4 der erste Schalterraum (R1) des Schaltfeldes (SF) ist nach außen hin durch eine druckmindernde und störlichtbogenfeste Feldabdeckung (SA) mit nach oben freien Luftaustritt begrenzt,
    5. 2.5 die Durchführungen sind durch gasdichte Modulkupplungseinrichtungen (MK) oder durch gasdichte Kabeldurchführungen (KD) realisiert, wobei der erste und der zweite Schalterraum (R1 und R2) jeweils mit einer der Anzahl von Dreistellungsschaltern (DS) entsprechenden Zahl von Modulkupplungseinrichtungen (MK) verbunden sind und der zweite Schalterraum (R2) jeweils mit einer der Anzahl von Leistungsschaltern (LS) entsprechenden Zahl von Modulkupplungseinrichtungen (MK) ausgestattet ist,
    6. 2.6 die Modulkupplungseinrichtungen (MK) des zweiten Schalterraumes (R2) sind mit einem dritten Schalterraum (R3) verbunden, der mit einer der Anzahl von Kabelanschlüssen entsprechenden Zahl von gasdichten Kabeldurchführungen (KD) ausgestattet ist.
  3. 3. Metallgekapselte, gasisolierte Schaltanlagen nach Patentanspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch das Merkmal
    1. 3.1 die Kabeldurchführungen (KD) sind mit integrierten Innenkonusanschlüssen ausgestattet.
  4. 4. Metallgekapselte, gasisolierte Schaltanlagen nach Patentanspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch das Merkmal
    1. 4.1 die Kabeldurchführungen (KD) sind mit integrierten Außenkonusanschlüssen ausgestattet.
  5. 5. Metallgekapselte, gasisolierte Schaltanlagen nach Patentanspruch 1, den Patentansprüchen 1 und 2 bzw. 1 und 3, gekennzeichnet durch die Merkmale
    1. 5.1 die Schaltfelder (SF) einer Schaltanlage (SA) sind mit einer der Anzahl von Sammelschienen entsprechenden Zahl von, gasdichten Feldkupplungseinrichtungen (FK) verbunden,
  6. 5. die Feldkupplungseinrichtungen (FK) sind mit den Modulkupplungseinrichtungen (MK) baugleich.






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