DE102006017131A1 - Dreistellungsschalter insbesondere für eine Mittel- oder Hochspannungsschaltanlage - Google Patents
Dreistellungsschalter insbesondere für eine Mittel- oder Hochspannungsschaltanlage Download PDFInfo
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Dreistellungsschalter insbesondere für eine Mittel- oder Hochspannungsschaltanlage, mit einem elektrisch geerdeten Gehäuse, das eine erste und eine zweite Stirnseite aufweist, mit einem ersten und einem zweiten Anschlussstück, an die jeweils ein elektrischer Leiter von außen anschließbar ist, sowie mit einem entlang einer Achse verschieblichen Kontaktteil, mit dem entweder eines der beiden Anschlussstücke mit dem Gehäuse elektrisch verbindbar ist oder keines der beiden Anschlussstücke mit dem Gehäuse elektrisch verbindbar ist oder die beiden Anschlussstücke elektrisch miteinander verbindbar sind.
- Ein derartiger Dreistellungsschalter ist beispielsweise aus der
EP 1 128 509 A1 bekannt. Dabei handelt es sich um einen gas-isolierten Schalter, bei dem die beiden Anschlussstücke am Umfang des Gehäuses von außen zugänglich und somit die jeweils zugehörigen elektrischen Leiter dort anschließbar sind. - Aufgabe der Erfindung ist es, einen Dreistellungsschalter zu schaffen, der zur Verminderung des erforderlichen Bauraums beiträgt.
- Diese Aufgabe wird bei einem Dreistellungsschalter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Stirnseiten etwa quer zur Achse angeordnet sind, und dass das erste Anschlussstück an der ersten Stirnseite und das zweite Anschlussstück an der zweiten Stirnseite mit dem elektrischen Leiter verbindbar ist.
- Diese Ausgestaltung bringt den Vorteil mit sich, dass der erfindungsgemäße Dreistellungsschalter eine äußerst kompakte Baueinheit bildet, die für sich selbst wenig Bauraum erfordert. Der Dreistellungsschalter kann damit zusammen mit einem weiteren Schaltgerät, z.B. einem Leistungsschalter, komplett montiert und werksseitig geprüft werden, um dann aufgrund der Kompaktheit der gesamten Anordnung als komplettes Gerät zum Einsatzort transportiert zu werden.
- Durch die erfindungsgemäße Anordnung der beiden Anschlussstücke wird weiterhin erreicht, dass am Umfang des Gehäuses keine Bauteile des Dreistellungsschalters vorhanden sind oder zugänglich sein müssen. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass am Umfang des Dreistellungsschalters andere Komponenten der elektrischen Schaltanlage angeordnet werden können. Dies führt zu einer weiteren Verminderung des insgesamt erforderlichen Bauraums.
- Besonders vorteilhaft ist es, wenn am Umfang des Gehäuses des Dreistellungsschalters mindestens ein Stromwandlerkern angeordnet ist. Dies bedeutet, dass der Dreistellungsschalter innerhalb des Stromwandlerkerns integriert ist. Insgesamt hat diese Bauform einen wesentlich geringeren Raumbedarf als es die Stromwandlerkerne und der Dreistellungsschalter in separater Bauweise erfordern.
- Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das erste Anschlussstück einen Abschnitt auf, der mit einer Bohrung versehen ist, die an der ersten Stirnseite von außen zugänglich ist, und in die der elektrische Leiter von außen einsteckbar ist. Damit kann die erfindungsgemäße Verbindbarkeit des ersten Anschlussstücks und des elektrischen Leiters an der ersten Stirnseite in einfacher Weise realisiert werden. Es versteht sich, dass die Bohrung etwa koaxial mit der Achse, aber auch außermittig an der Stirnseite angeordnet sein kann.
- Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ragt das zweite Anschlussstück an der zweiten Stirnseite nach außen heraus und es ist dort der elektrische Leiter von außen anschließbar. Dies stellt ebenfalls eine einfache Realisierung der erfindungsgemäßen Verbindbarkeit des zweiten Anschlussstücks und des elektrischen Leiters an der zweiten Stirnseite dar. Auch hier ist es möglich, dass die Verbindung etwa koaxial zu der Achse oder außermittig vorgesehen ist.
- Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das zweite Anschlussstück stift- oder rohrförmig ausgebildet, und es ist das verschiebliche Kontaktteil als Hülse ausgebildet, die auf dem stift- oder rohrförmigen zweiten Anschlussstück hin und her verschiebbar ist. Auf diese Weise wird eine Führung des Kontaktteils auf dem zweiten Anschlussstück realisiert, die eine hohe Funktionssicherheit bei gleichzeitig geringem Bauaufwand besitzt.
- Bei einer Ausgestaltung der Erfindung weist das erste Anschlussstück einen dem zweiten Anschlussstück zugewandten Abschnitt auf, der mit einer Bohrung versehen ist, deren Innendurchmesser an den Außendurchmesser der Hülse angepasst ist. Damit ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, das erste und das zweite Anschlussstück über die Hülse elektrisch miteinander zu verbinden.
- Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das verschiebliche Kontaktteil mit einem Teller verbunden, der etwa quer zu der Achse von dem Kontaktteil absteht. Mit Hilfe dieses Tellers ist es möglich, das elektrische Feld im Innenraum des Dreistellungsschalters zu beeinflussen. Dies kann dazu verwendet werden, den erfindungsgemäßen Dreistellungsschalter noch kompakter auszugestalten.
- Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Gehäuse einen nach innen ragenden Abschnitt aufweist, dessen Innendurchmesser an den Außendurchmesser des Tellers angepasst ist. Damit ist es möglich, den Teller als elektrisches Verbindungsglied bei der Erdung des zweiten Anschlussstücks zu verwenden. Der Teller hat damit eine Doppelfunktion, nämlich zur Feldbeeinflussung und zur Erdung.
- Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn das verschiebliche Kontaktteil über ein Getriebe, insbesondere einen Hebel hin- und herbewegbar ist, und wenn das Getriebe, insbesondere der Hebel auf der dem ersten Anschlussstück abgewandten Seite des Tellers angeordnet ist. Auf diese Weise kann der Teller zur elektrischen Abschirmung des Hebels herangezogen werden.
- Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.
-
1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Dreistellungsschalters in einer geerdeten Stellung,2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Dreistellungsschalters der1 in einer getrennten Stellung, und3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Dreistellungsschalters der1 in einer geschlossenen Stellung. - In den
1 bis3 ist ein Dreistellungsschalter10 einer Mittel- oder Hochspannungsschaltanlage dargestellt. Der Dreistellungsschalter10 ist vorzugsweise zum Einbau in eine luftisolierte Schaltanlage (AIS = air-insulated switchgear) oder eine sogenannte Compact Switchgear Assembly oder einen sogenannten Dead-Tank Schalter vorgesehen. Darüber hinaus ist der Dreistellungsschalter10 auch in einer gasisolierten Schaltanlage (GIS = gas-insulated switchgear) einsetzbar. - Der Dreistellungsschalter
10 der1 bis3 ist weitgehend rotationssymmetrisch ausgebildet und weist eine Achse A auf. Etwa quer zu der Achse A weist der Dreistellungsschalter10 eine erste Stirnseite S1 und eine zweite Stirnseite S2 auf. - Der Dreistellungsschalter
10 weist ein Gehäuse13 auf, das im wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist, und von dem drei kreisringartige Abschnitte14 ,15 ,16 nach innen in Richtung zu der Achse A abstehen. Das Gehäuse13 besteht aus einem elektrisch leitenden Material und ist elektrisch geerdet. - Außen an seinem Umfang ist das Gehäuse
13 von drei Stromwandlerkernen18 umgeben, die das Gehäuse13 etwa koaxial zur Achse A umlaufen, und die in Richtung der Achse A nebeneinander angeordnet sind. An ihrer Außenseite sind die Stromwandlerkerne18 von einem Abschirmblech19 abgedeckt. - An dem Abschnitt
14 des Gehäuses13 ist ein scheibenförmiges Isolierteil21 gehalten, das etwa mittig und damit etwa koaxial zur Achse A eine kreisförmige Öffnung22 aufweist. Das Isolierteil21 kann außermittig weitere Öffnungen zum Zwecke des Austausches von Isoliergas aufweisen. In der Öffnung22 ist ein erstes Anschlussstück24 gehalten, das aus einem elektrisch leitenden Material besteht. Das erste Anschlussstück24 ist an der Stirnseite S1 des Dreistellungsschalters10 von außen zugänglich. - Das erste Anschlussstück
24 weist einen zylinderförmigen Abschnitt25 und einen pilzförmigen Abschnitt26 auf. Beide Abschnitte25 ,26 sind etwa koaxial zur Achse A ausgerichtet. Der zylinderförmige Abschnitt25 ist an der Stirnseite S1 von außen zugänglich und weist eine zur Achse A etwa koaxiale Bohrung27 auf, die dazu vorgesehen ist, dass ein elektrischer Leiter darin von außen eingesteckt werden kann. Bei dem elektrischen Leiter handelt es sich dabei insbesondere um eine Stange. Die Bohrung27 des Abschnitts25 ist zu diesem Zweck von außen zugänglich. Der pilzförmige Abschnitt26 befindet sich im Innenraum des Dreistellungsschalters10 und weist eine zur Achse A koaxiale Bohrung28 auf, deren Zweck noch erläutert werden wird. Zur Halterung des ersten Anschlussstücks24 in dem Isolierteil21 ist ein Ring29 von außen auf den zylinderförmigen Abschnitt25 aufgesteckt. - An dem Abschnitt
16 des Gehäuses13 ist ein scheibenförmiges Isolierteil31 gehalten, das etwa mittig und damit etwa koaxial zur Achse A eine kreisförmige Öffnung32 aufweist. Das Isolierteil31 kann außermittig weitere Öffnungen zum Zwecke des Austausches von Isoliergas aufweisen. In der Öffnung32 ist ein zweites Anschlussstück34 gehalten, das aus einem elektrisch leitenden Material besteht. Das zweite Anschlussstück34 ist an der Stirnseite S2 des Dreistellungsschalters10 von außen zugänglich. - Das zweite Anschlussstück
34 ist stift- oder rohrförmig ausgebildet und ist etwa koaxial zur Achse A ausgerichtet. Im Innenraum des Dreistellungsschalters10 ist der Durchmesser des zweiten Anschlussstücks34 im wesentlichen gleichbleibend. Zur Halterung des zweiten Anschlussstücks34 in dem Isolierteil31 ist das zweite Anschlussstück34 mit zwei vorstehenden Ringen35 ,36 versehen. Das zweite Anschlussstück34 ragt an der Stirnseite S2 nach außen aus dem Gehäuse13 des Dreistellungsschalters10 heraus. Dort kann das zweite Anschlussstück34 von außen mit einem elektrischen Leiter verbunden werden. Bei dem elektrischen Leiter kann es sich insbesondere um ein zylinderförmiges Bauteil handeln. - Auf dem stift- oder rohrförmigen zweiten Anschlussstück
34 ist im Innenraum des Dreistellungsschalters10 eine zylinderförmige Hülse38 verschiebbar angeordnet. Die Hülse34 besteht aus einem elektrisch leitenden Material. Die Hülse34 kann in Richtung der Achse A auf dem zweiten Anschlussstück34 hin- und hergeschoben werden. Die Hülse38 stellt damit ein entlang einer Achse verschiebliches Kontaktteil dar. - Der Innendurchmesser der Hülse
38 und der Außendurchmesser des zweiten Anschlussstücks34 sind derart aufeinander abgestimmt, dass in jeder Schiebestellung eine elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Anschlussstück34 und der Hülse38 vorhanden ist. Weiterhin sind die Hülse38 und der pilzförmige Abschnitt26 des ersten Anschlussstücks24 aufeinander abgestimmt, wie dies noch erläutert werden wird. - Im Bereich desjenigen freien Endes der Hülse
38 , das dem ersten Anschlussstück24 zugewandt ist, ist die Hülse38 mit einem scheibenförmigen Teller39 versehen. Dieser Teller39 steht etwa quer zur Achse A von der Hülse38 ab und ragt in den Innenraum des Dreistellungsschalters10 . Der Teller39 besteht aus einem elektrisch leitenden Material. - Im Bereich desjenigen freien Endes der Hülse
38 , das von dem ersten Anschlussstück24 abgewandt ist, ist an der Hülse38 eine Stange41 schwenkbar angebracht, die über einen schwenkbar angelenkten Hebel42 mit einer drehbaren Welle43 verbunden ist. Die Stange41 und/oder der Hebel42 sind aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt. Die Welle43 ist in dem Gehäuse13 etwa quer zur Achse A gelagert und in nicht-dargestellter Weise durch das Gehäuse13 hindurch nach außen geführt. Durch eine entsprechende Drehbewegung der Welle43 kann die Hülse38 über die Stange41 und den Hebel42 auf dem zweiten Anschlussstück34 in Richtung der Achse A hin- und her verschoben werden. - Im Hinblick auf das erste Anschlussstück
24 sind die Stange41 und der Hebel42 hinter dem Teller39 angeordnet. Der Teller39 kann damit zur elektrische Abschirmung der Stange41 und des Hebels42 herangezogen werden. Weiterhin kann durch die räumliche Anordnung und Ausbildung des Tellers39 das elektrische Feld im Innenraum des Dreistellungsschalters10 beeinflusst werden. - Es versteht sich, dass anstelle der Stange
41 und des Hebels42 ganz allgemein ein Getriebe vorgesehen sein kann. In diesem Fall besteht zumindest ein Bauteil des Getriebes aus einem elektrisch isolierenden Material. Weiterhin ist das Getriebe oder zumindest ein Teil davon auf der dem ersten Anschlussstück24 abgewandten Seite des Tellers39 angeordnet. Beispielsweise ist es möglich, dass ein Zahnradgetriebe vorgesehen ist, bei dem ein Zahnrad auf die Welle43 aufgesteckt ist und eine Zahnstange mit der Hülse38 gekoppelt ist, wobei das Zahnrad und die Zahnstange ineinander eingreifen. - An dem freien Ende des Abschnitts
15 des Gehäuses13 ist ein Kontaktring45 angeordnet, der aus einem elektrisch leitenden Material besteht und elektrisch mit dem Gehäuse13 verbunden ist. Der von dem Gehäuse13 nach innen abstehende scheibenförmige Abschnitt15 und der von der Hülse38 nach außen abstehende scheibenförmige Teller39 sind derart aneinander angepasst, dass – sofern der Teller39 im Bereich des Abschnitts15 angeordnet ist – eine elektrische Verbindung zwischen der Hülse38 über den Teller39 und über den Kontaktring45 zu dem Abschnitt15 des Dreistellungsschalters10 vorhanden ist. - In der
1 ist eine geerdete Stellung des Dreistellungsschalters10 dargestellt. Es besteht eine elektrisch leitende Verbindung von dem zweiten Anschlussstück34 über die Hülse38 , über den Teller39 und über den Kontaktring45 zu dem Abschnitt15 des geerdeten Gehäuses13 . Das zweite Anschlussstück34 befindet sich damit auf demselben elektrischen Potential wie das Gehäuse13 und ist damit geerdet. Das erste Anschlussstück24 besitzt keine elektrische Verbindung zu dem zweiten Anschlussstück34 und ist ebenfalls nicht geerdet. - Wird nunmehr die Welle
43 in eine Drehbewegung versetzt, so wird die Hülse38 auf dem zweiten Anschlussstück34 in Richtung zu dem ersten Anschlussstück24 verschoben. Die Hülse38 geht dann von der Stellung der1 in die Stellung der2 über. - In der
2 ist eine getrennte Stellung des Dreistellungsschalters10 dargestellt. Der Teller39 hat keine elektrische Verbindung mehr mit dem Kontaktring45 , so dass das zweite Anschlussstück34 nicht mehr mit dem Gehäuse13 verbunden ist. Das zweite Anschlussstück34 ist damit nicht mehr geerdet. Das erste Anschlussstück24 besitzt weiterhin keine elektrische Verbindung zu dem zweiten Anschlussstück34 und ist ebenfalls nicht geerdet. - Wird nunmehr die Welle
43 in eine weitere Drehbewegung versetzt, so wird die Hülse38 auf dem zweiten Anschlussstück34 weiter in Richtung zu dem ersten Anschlussstück24 verschoben. Die Hülse geht dann von der Stellung der2 in die Stellung der3 über. - In der
3 ist eine geschlossene Stellung des Dreistellungsschalters10 dargestellt. Das freie Ende der Hülse38 ist in die Bohrung28 des pilzförmigen Abschnitts26 des ersten Anschlussstücks24 eingetaucht. Dabei ist der Außendurchmesser der Hülse38 derart auf den Innendurchmesser der Bohrung28 des pilzförmigen Abschnitts26 des ersten Anschlussstücks24 abgestimmt, dass im eingetauchten Zustand eine elektrische Verbindung zwischen der Hülse38 und dem ersten Anschlussstück24 vorhanden ist. Damit besteht eine. elektrische Verbindung von dem ersten Anschlussstück24 über den pilzförmigen Abschnitt26 und die Hülse38 zu dem zweiten Anschlussstück34 . Beide Anschlussstücke24 ,34 sind in dieser geschlossenen Stellung vom Gehäuse13 des Dreistellungsschalters10 getrennt und damit nicht geerdet. - Die Ausbildung der beiden Anschlussstücke
24 ,34 in den1 bis3 ist beispielhaft zu verstehen. Es versteht sich, dass die Anschlussstücke24 ,34 auch andersartig ausgestaltet sein können. Insbesondere ist es möglich, dass das Anschlussstück auf der ersten Stirnseite S1 als zylindrischer Stift und/oder das Anschlussstück auf der zweiten Stirnseite S2 als zylindrische Bohrung ausgebildet ist. Damit ist es möglich, dass der gesamte Dreistellungsschalter10 nicht nur in der in den1 bis3 dargestellten Stellung in eine Mittel- oder Hochspannungsschaltanlage eingebaut werden kann, sondern auch umgekehrt, also um 180 Grad gedreht.
Claims (12)
- Dreistellungsschalter (
10 ) insbesondere für eine Mittel- oder Hochspannungsschaltanlage, mit einem elektrisch geerdeten Gehäuse (13 ), das eine erste und eine zweite Stirnseite (S1, S2) aufweist, mit einem ersten und einem zweiten Anschlussstück (24 ,34 ), an die jeweils ein elektrischer Leiter von außen anschließbar ist, sowie mit einem entlang einer Achse (A) verschieblichen Kontaktteil, mit dem entweder eines der beiden Anschlussstücke (24 ,34 ) mit dem Gehäuse (13 ) elektrisch verbindbar ist oder keines der beiden Anschlussstücke (24 ,34 ) mit dem Gehäuse (13 ) elektrisch verbindbar ist oder die beiden Anschlussstücke (24 ,34 ) elektrisch miteinander verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseiten (S1, S2) etwa quer zur Achse (A) angeordnet sind, und dass das erste Anschlussstück (24 ) an der ersten Stirnseite (S1) und das zweite Anschlussstück (34 ) an der zweiten Stirnseite (52 ) mit dem elektrischen Leiter verbindbar ist. - Dreistellungsschalter (
10 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anschlussstück (24 ) einen Abschnitt (25 ) aufweist, der mit einer Bohrung (27 ) versehen ist, die an der ersten Stirnseite (S1) von außen zugänglich ist, und in die der elektrische Leiter von außen einsteckbar ist. - Dreistellungsschalter (
10 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Anschlussstück (34 ) an der zweiten Stirnseite (S2) nach außen herausragt und dort der elektrische Leiter von außen anschließbar ist. - Dreistellungsschalter (
10 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Anschlussstück (24 ,34 ) an der ersten und der zweiten Stirnseite (S1, S2) von jeweils einem Isolierteil (21 ,31 ) in dem Gehäuse (13 ) gehalten sind. - Dreistellungsschalter (
10 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Anschlussstück (34 ) stift- oder rohrförmig ausgebildet ist, und dass das verschiebliche Kontaktteil als Hülse (38 ) ausgebildet ist, die auf dem stift- oder rohrförmigen zweiten Anschlussstück (34 ) hin und her verschiebbar ist. - Dreistellungsschalter (
10 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anschlussstück (24 ) einen dem zweiten Anschlussstück (34 ) zugewandten Abschnitt (26 ) aufweist, der mit einer Bohrung (28 ) versehen ist, deren Innendurchmesser an den Außendurchmesser der Hülse (38 ) angepasst ist. - Dreistellungsschalter (
10 ) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Anschlussstück (24 ,34 ) über die Hülse (38 ) elektrisch miteinander verbindbar sind. - Dreistellungsschalter (
10 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das verschiebliche Kontaktteil mit einem Teller (39 ) verbunden ist, der etwa quer zu der Achse (A) von dem Kontaktteil absteht. - Dreistellungsschalter (
10 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (13 ) einen nach innen ragenden Abschnitt (15 ) aufweist, dessen Innendurchmesser an den Außendurchmesser des Tellers (39 ) angepasst ist. - Dreistellungsschalter (
10 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das verschiebliche Kontaktteil über ein Getriebe, insbesondere einen Hebel (42 ) hin- und herbewegbar ist, und dass das Getriebe, insbesdonere der Hebel (42 ) auf der dem ersten Anschlussstück (24 ) abgewandten Seite des Tellers (39 ) angeordnet ist. - Dreistellungsschalter (
10 ) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Anschlussstück (34 ) über den Teller (39 ) mit dem Gehäuse (13 ) elektrisch verbindbar ist. - Dreistellungsschalter (
10 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang des Gehäuses (13 ) mindestens ein Stromwandlerkern (18 ) angeordnet ist.
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