PL202724B1 - Aparatura łączeniowa z elektrycznie izolującą barierą - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest aparatura łączeniowa z elektrycznie izolującą barierą. Bardziej szczegółowo, wynalazek dotyczy aparatury łączeniowej zwłaszcza na napięcia powyżej 1000 V, zawierającej wyłącznik, który jest dołączony do złącza kablowego oraz ewentualnie odłącznik do realizowania lub przerywania połączenia przewodzącego pomiędzy złączem kablowym a systemem szynowym, jak również elektrycznie izolującą barierę osłaniającą element aparatury łączeniowej, który w czasie dział ania jest pod napięciem.

Dokładniej, wynalazek dotyczy aparatury łączeniowej z elektrycznie izolującą barierą zawierającą wyłącznik, który jest dołączony do kablowego złącza oraz ewentualnie odłącznik do realizowania lub przerywania połączenia przewodzącego pomiędzy złączem kablowym, a systemem szynowym, jak również elektrycznie izolującą barierę osłaniającą element aparatury łączeniowej, która w czasie działania jest pod napięciem, i w której elektrycznie izolująca bariera otacza przynajmniej te części, które są pod napięciem elektrycznym podczas działania, od wyłącznika do systemu szynowego, łącznie z odgałęźną szyną prowadzącą do szyny systemu szynowego, oddzielnie dla każdej fazy aparatury łączeniowej, a także poruszające człony wyłącznika i ewentualnego odłącznika. Taka aparatura łączeniowa jest znana z publikacji patentowej CH-A-200 798.

Ponieważ większość aparatur łączeniowych ma konstrukcję trójfazową, w każdym zespole funkcjonalnym (zwanym również polem) są również trzy z każdych wymienionych wyżej części, przy czym części te są fizycznie i elektrycznie oddzielone od siebie dla każdej fazy.

Ponadto fazy aparatury łączeniowej tego rodzaju są zwykle umieszczone jako fizyczna jedna całość w otaczającej szafie rozdzielczej, w której ze względu na znaczne różnice potencjału, musi być utrzymana pewna odległość pomiędzy różnymi częściami będącymi pod napięciem, a innymi przewodzącymi elektrycznie częściami szafy rozdzielczej, aby uniknąć przeskoku iskry lub przebicia pomiędzy tymi różnymi częściami. Podobnie jak stosowane napięcie, odległość ta jest również zależna od rodzaju stosowanego wyłącznika, takiego jak np. wyłączniki powietrzne, wyłączniki olejowe, wyłączniki próżniowe itd., oraz od czynnika izolującego stosowanego pomiędzy różnymi częściami aparatury łączeniowej, takiego jak np. gaz (powietrze, SF6 itp.), ciecz (olej), ciało stałe (zalewa żywiczna) itd.

Ze względu na zajmowane miejsce, jak również większe koszty materiałowe i koszty transportu, aparatury łączeniowe powinny mieć możliwie zwartą konstrukcję, a w celu uzyskania zwartej konstrukcji wykorzystuje się połączenie wyłączników i środków izolujących. Przykładowo połączenie wyłączników próżniowych z izolacją z SF6 jest powszechnie stosowane w celu uzyskania zwartej konstrukcji aparatury łączeniowej. Chociaż pożądane jest odchodzenie od stosowania SF6 jako środka izolującego ze względu na szkodliwość dla środowiska, gaz ten jest jednak nadal szeroko stosowany, ponieważ brak jest wystarczających alternatyw, zwłaszcza z punktu widzenia uzyskania zminiaturyzowanej konstrukcji.

Aparatura łączeniowa skonstruowana w celu osiągnięcia zminiaturyzowanej konstrukcji jest znana np. z amerykańskiego zgłoszenia patentowego US-A-2001/0005306, gdzie ujawniono aparaturę łączeniową ze złączem kablowym i systemem szynowym, pomiędzy którymi usytuowany jest wyłącznik próżniowy, za pomocą którego kabel i szyna mogą być łączone ze sobą. Instalacja ta zawiera również mechanizm napędzający i środki do odłączania kabla i szyny od siebie za pomocą odłącznika, jak również ma funkcję uziemiania. Przedstawiona instalacja zawiera wiele komór, takich jak komora kablowa, komora szynowa i komora łączeniowa. W tej aparaturze łączeniowej zastosowano izolujące ścianki do elektrycznego ekranowania specyficznych części składowych względem innych specyficznych części składowych.

Ta znana aparatura łączeniowa ma tę wadę, że ze względu na wysokie napięcia, które mają występować na różnych częściach aparatury łączeniowej, potrzebne są znaczne wymiary, jeżeli powietrze ma zapewnić wystarczającą izolację elektryczną. Zastosowano również wiele izolujących ścianek, ale nie wobec wszystkich odpowiednich części aparatury łączeniowej. Ponadto ta znana aparatura łączeniowa wymaga znacznej pracy przy montażu.

Ponadto w US 4.879.441 ujawniono aparaturę łączeniową, w której wykorzystano barierę dielektryczną, zawierającą izolującą płytkę, która jest wygięta w taki sposób, że powstają trzy boki, które są prostopadłe do siebie. Tak ukształtowana płytka jest zamocowana wokół każdego ciśnieniowego wyłącznika każdej fazy w taki sposób, że te próżniowe wyłączniki i część drążka napędzającego są otoczone z trzech stron przez wymienioną płytkę, a odsłonięte strony izolującej płytki są usytuowane z przodu, u góry i u doł u.

PL 202 724 B1

Dodanie tego rodzaju bariery zapewnia, że wytrzymałość dielektryczna pomiędzy specyficznymi częściami jest zwiększona, co powoduje, że albo można stosować wyższe napięcie, albo mniejszą odległość pomiędzy częściami o różnym potencjale.

Chociaż dodanie takiej znanej bariery dielektrycznej stanowi znaczne ulepszenie, możliwe jest jeszcze dalsze ulepszenie, zwłaszcza jeśli chodzi o miniaturyzację aparatury łączeniowej.

Celem niniejszego wynalazku jest opracowanie aparatury łączeniowej, która ma osłonę dielektryczną taką, że możliwa jest optymalna miniaturyzacja i prosty montaż części składowych aparatury łączeniowej jako całości, bez konieczności stosowania izolującego środka SF6 pomimo znanego faktu, że wytrzymałość dielektryczna SF6 jest większa niż wytrzymałość dielektryczna powietrza.

Dlatego dalszym celem przedmiotowego wynalazku jest dalsze zwiększenie miniaturyzacji aparatury łączeniowej i w tym celu przedmiotowy wynalazek proponuje elektrycznie izolującą barierę, w której części pomiędzy wyłącznikiem a systemem szynowym, łącznie z wyłącznikiem i odgałęzieniem, które są usytuowane w wymienionej barierze i są pod napięciem, są wyposażone w środki sterowania pola i/lub środki uszczelniające napięciowo w miejscach, gdzie występują największe różnice potencjału w związku z dużą gęstością natężenia pola i/lub w miejscach, gdzie odległość pomiędzy częściami o dużej różnicy potencjału jest taka, że może nastąpić przeskok iskry.

Przedmiotem wynalazku jest aparatura łączeniowa z elektrycznie izolującą barierą zawierająca wyłącznik, który jest dołączony do kablowego złącza oraz ewentualnie odłącznik do realizowania lub przerywania połączenia przewodzącego pomiędzy kablowym złączem, a szynowym systemem, jak również elektrycznie izolująca bariera osłaniająca element aparatury łączeniowej, który w czasie działania jest pod napięciem, i w której elektrycznie izolująca bariera otacza przynajmniej te części, które są pod napięciem elektrycznym podczas działania, od wyłącznika do systemu szynowego, łącznie z odgałęźną szyną prowadzącą do szyny systemu szynowego, oddzielnie dla każdej fazy aparatury łączeniowej, a także poruszające człony wyłącznika i ewentualnego odłącznika, charakteryzująca się tym, że odgałęźną szyna mocowana jest elektrycznie przez izolującą barierę do jednej z szyn systemu szynowego w stałym położeniu. Przerywany styk z końcem odłącznika, który jest oddalony od wyłącznika, realizowany jest przez jedną stronę odgałęźnej szyny. Dodatkowo, elektrycznie izolująca bariera zawiera elementy mocowania po wewnętrznej stronie na przyjęcie ekranów w miejscu usytuowania odgałęźnej szyny, przy czym izolujące sekcje wsporcze przyjmowane są przez elementy mocowania do mocowania odgałęźnej szyny w stałym położeniu i mocowania ekranów.

Korzystnie, gdy części pomiędzy wyłącznikiem a systemem szynowym, łącznie z wyłącznikiem i odgałęźn ą szyną , które są usytuowane w wymienionej elektrycznie izolują cej barierze i są pod napięciem, obejmują ekrany w miejscu połączenia poruszających członów z wyłącznikiem i odłącznikiem, w miejscu przerywanego styku pomiędzy odłącznikiem a odgałęźną szyną lub w elementach mocowania.

Korzystnie, gdy ekrany są usytuowane w tych miejscach, gdzie poruszający człon jest mocowany do wyłącznika w miejscu połączenia pomiędzy wyłącznikiem a odłącznikiem, w miejscu, gdzie poruszający człon jest mocowany do odłącznika, w miejscu przerywanego połączenia pomiędzy odłącznikiem a odgałęźną szyną, w miejscu połączenia wyłącznika z elektrycznie izolującą barierą i/lub w miejscu wyprowadzenia odgałęźnej szyny do szyny.

Korzystnie, gdy ekrany są wyposażone w elektrycznie izolującą warstwę zewnętrzną.

Korzystnie, gdy elektrycznie izolująca bariera jest wykonana jako kompletny zespół.

Korzystnie, gdy materiał użyty na elektrycznie izolującą barierę jest optycznie przezroczysty.

Korzystnie, gdy kształt elektrycznie izolującej bariery do mocowania wyłącznika jest dokładnie dopasowany do górnej sekcji wyłącznika.

Korzystnie, gdy wyłącznik i elektrycznie izolująca bariera są przymocowane do siebie za pomocą giętkiej wkładki.

Korzystnie, gdy elektrycznie izolująca bariera jest wyposażona w mocujące elementy po jednej lub wielu stronach.

Korzystnie, gdy szyny systemu szynowego w stałym położeniu są mocowane przez elektrycznie izolującą barierę, przy czym elektrycznie izolująca bariera zawiera tuleje, które ściśle otaczają szyny, a otwór łączą cy do tworzenia połączenia elektrycznego z odgałęźn ą szyną jest dla każ dej fazy.

Korzystnie, gdy aparatura łączeniowa dodatkowo obejmuje gumową wkładkę przymocowaną do tulei co najmniej w miejscu otworu łączącego do tworzenia elektrycznego połączenia z odgałęźną szyną za pomocą której szyna jest mocowana w tulei w taki sposób, aby tworzyć uszczelnienie względem zarówno napięć elektrycznych jak i naprężeń mechanicznych.

PL 202 724 B1

Korzystnie, gdy elektrycznie izolująca bariera jest również wyposażona w co najmniej jeden otwór do wymieniania powietrza z otoczeniem.

Korzystnie, gdy wyłącznik, jego poruszający człon i napędzający mechanizm wyłącznika są usytuowane w linii prostej w pierwszym kierunku, a szyny systemu szynowego przebiegają w drugim kierunku, który jest zasadniczo prostopadły do pierwszego kierunku.

Korzystnie, gdy odłącznik pomiędzy wyłącznikiem a szynami w stanie zamkniętym przebiega w trzecim kierunku, który jest zasadniczo prostopadły zarówno do pierwszego jak i do drugiego kierunku, a odłącznik połączony jest z punktem obrotu.

Korzystnie, gdy odłącznik prowadzony jest przez elektrycznie izolującą barierę pomiędzy pierwszym położeniem, w którym odłącznik styka się z odgałęźną szyną, a drugim położeniem, w którym odłącznik nie ma styku z odgałęźną szyną i ewentualnie trzecim położeniem, w którym odłącznik styka się ze stykiem ziemi.

Elektrycznie izolująca bariera zabezpiecza inne fazy i otaczającą szafkę rozdzielczą przed przeskokiem iskry lub przebiciem między częściami pod napięciem. Ponadto, elektrycznie izolująca bariera jest również skonstruowana w taki sposób, że środki uszczelniania napięciowego i/lub sterowania pola można łatwo umieścić przy miejscu usytuowania odgałęzienia systemu szynowego i utrzymywać w tym położeniu, a w tym celu elektrycznie izolująca bariera zawiera szczeliny na stronie wewnętrznej na środki uszczelnienia napięciowego i/lub sterowania pola przy miejscu usytuowania odgałęzienia, przy czym szczeliny te są również przeznaczone do umieszczenia w nich izolujących sekcji wsporczych przeznaczonych do wspierania odgałęzienia w stałym położeniu i przytrzymywania środków uszczelnienia napięciowego i/lub sterowania pola. Środki uszczelnienia napięciowego są korzystnie skonstruowane jako ekranujące przykrycia, które otaczają szynę odgałęźną. Przykrycia te są dopasowane do środków sterowania pola w miejscu rozłączanego połączenia z szyną odgałęźną w taki sposób, że ekranujące przykrycia nie muszą być skonstruowane jako całkowicie szczelne dla powietrza.

Możliwe jest również, by poruszające części wyłącznika i ewentualnie odłącznika były otoczone elektryczną barierą izolującą. Dzięki elektrycznie izolującej barierze otaczającej wszystkie elementy każdej fazy aparatury łączeniowej, które mają znaczenie pod tym względem, zapewnione jest wystarczające i niezawodne w eksploatacji elektryczne dział anie izolują ce pomię dzy róż nymi fazami aparatury łączeniowej oraz pomiędzy elementami jednej fazy aparatury łączeniowej i ogólnie metalową obudową aparatury łączeniowej. Dzięki temu aparatura łączeniowa może mieć bardziej zwartą konstrukcję.

Chociaż wynalazek umożliwia uzyskanie aparatury łączeniowej o bardziej zwartej konstrukcji, dzięki temu, że bariera elektryczna uniemożliwia przeskok iskry lub przebicie pomiędzy różnymi fazami lub pomiędzy fazami a szafką rozdzielczą, są również części, które mogą mieć znaczne różnice potencjału względem siebie wewnątrz takiej bariery izolującej elektrycznie. Ponadto takie różnice potencjału mogą znacznie wahać się dla każdej części w wyniku operacji łączeniowych, np. na skutek uziemienia obwodu po jednej stronie elementu komutacyjnego, np. wyłącznika próżniowego. Aby poradzić sobie z tym problemem możliwe jest utrzymywanie wystarczającej odległości pomiędzy różnymi częściami. Jednakże mogłoby to doprowadzić do mniej zwartej konstrukcji aparatury łączeniowej.

Przez odpowiednie wybranie miejsca usytuowania i środków możliwe jest, by miejsca, które w pewnych okolicznoś ciach mają znaczne różnice potencjału, były usytuowane bliżej siebie, co powoduje dalsze zwiększenie miniaturyzacji.

Rozwiązanie według jednego z przykładów ma także tę zaletę, że w takich miejscach możliwe jest stosowanie środków uszczelniających napięciowo, które jako takie nie muszą całkowicie odcinać wszystkich dróg pełzania, ponieważ elektrony zostają zamknięte w przestrzeni pozbawionej pola.

Ponadto środki sterowania pola są korzystnie wyposażone w elektrycznie izolującą warstwę zewnętrzną. Ma to tę zaletę, że środki sterowania pola mogą być usytuowane bliżej siebie bez żadnego ryzyka przeskoków iskier, ponieważ możliwe drogi przeskoku iskry są usytuowane w przestrzeni pozbawionej pola i dzięki temu są ekranowane.

W jednym przykładzie realizacji elektrycznie izolująca bariera jest wykonana jako kompletny zespół, np. jako kształtka uformowana wtryskowo. Jest ona łatwa do wykonania i przetwarzania przy stosowaniu znanych technik. Według dalszego przykładu realizacji materiał izolujący elektrycznie izolującej bariery jest przezroczysty optycznie. Umożliwia to utworzenie okienek kontrolnych w jednym lub w wielu miejscach w celu przeprowadzania wzrokowego sprawdzania np. położenia wyłącznika i/lub odłącznika (bezpośrednio lub pośrednio poprzez położenie ich członów poruszających) wewnątrz bariery izolującej elektrycznie.

PL 202 724 B1

Przez skonstruowanie elektrycznie izolującej bariery dla każdej fazy aparatury łączeniowej w postaci kompletnego zespoł u, wynalazek umoż liwia ponadto wykorzystywanie nie tylko elektrycznej funkcji (izolowanie i sterowanie pola), ale również funkcji mechanicznej i konstrukcyjnej. Ta druga funkcja umożliwia, by różne części składowe i elementy faz były usytuowane i zmontowane względem siebie i względem różnych części składowych i elementów faz, które mają być umieszczone i zmontowane w stałym usytuowaniu względem otaczającej szafki rozdzielczej. Aby ustalić położenie każdej fazy w szafce rozdzielczej, kształt elektrycznie izolującej bariery jest przykładowo skonstruowany w taki sposób, że może być zamocowany ze ścisłym dopasowaniem wokół (próżniowego) wyłącznika. Dla dokładnego dopasowania wokół (próżniowego) wyłącznika korzystne jest użycie giętkiej wkładki z materiału (np. gumy), który ma dobre właściwości izolowania elektrycznego i dobre właściwości mechaniczne tak, że potrzebne mocowanie można połączyć z uszczelnianiem napięciowym.

Aby umożliwić stosowanie wyłączników próżniowych o różnych średnicach, bez elektrycznie izolującej bariery w każdym przypadku dopasowanej do tej średnicy, wynalazek przewiduje, by elektrycznie izolująca bariera była mocowana do tych samych środków mocujących, za pomocą których próżniowy wyłącznik jest mocowany w otaczającej szafce rozdzielczej. Przez regulację grubości giętkiej wkładki można później otrzymać dobre mocowanie, zarówno w sensie elektrycznym, jak i mechanicznym.

Ponadto, elektrycznie izolująca bariera może być wyposażona w elementy mocujące po jednej lub po wielu stronach tej bariery. Przykładowo, mechanizm napędzający element poruszający wyłącznika i odłącznika może być mocowany do górnej strony bariery izolującej elektrycznie. Elementy mocujące po przedniej stronie bariery umożliwiają jej mocowanie do otaczającej obudowy aparatury łączeniowej. Możliwe jest również połączenie elementów mocujących na przedniej stronie z okienkiem kontrolnym w szafce rozdzielczej.

W dalszym przykł adzie realizacji, elektrycznie izolują ca bariera jest przeznaczona do mocowania szyn systemu szynowego w stałym położeniu, przy czym ta elektrycznie izolująca bariera ma tuleje, które ściśle otaczają szyny, oraz otwór połączeniowy do wykonania elektrycznego połączenia z odgałęzieniem przewidzianym dla każdej fazy. W tym przypadku również korzystne jest stosowanie giętkich wkładek, za pomocą których szyny są montowane na elektrycznie izolującej barierze niezawodnie zarówno mechanicznie jak i elektrycznie.

W wyniku optymalizacji miniaturyzacji i na skutek konsekwentnie mniejszej przestrzeni otoczonej przez elektrycznie izolującą barierę, ciepło wytwarzane przez prąd przepływający przez aparaturę łączeniową powodować będzie przekroczenie na wcześniejszym etapie granic maksymalnych. Dlatego w dalszym przykładzie realizacji elektrycznie izolującej bariery ma ona co najmniej jeden otwór umożliwiający wymianę gorącego powietrza na powietrze otoczenia przez konwekcję. Otwór ten jest dobrany w taki sposób, że w żaden sposób nie szkodzi elektrycznie izolującym właściwościom bariery.

Według dalszego aspektu przedmiotowy wynalazek dotyczy aparatury łączeniowej wyposażonej w elektrycznie izolującą barierę, wyłącznik, przy czym jego człon poruszający i mechanizm napędzający wyłącznika korzystnie są usytuowane w linii prostej w pierwszym kierunku (np. pionowo w kierunku y) oraz szyny systemu szynowego przebiegające w drugim kierunku, który jest zasadniczo prostopadły do pierwszego kierunku (np. poziomo, w kierunku x). Dzięki temu aparatura łączeniowa ma bardziej zwartą konstrukcję, ponieważ nie potrzeba żadnych dodatkowych środków przenoszących do uruchamiania wyłącznika itp.

W dalszym przykładzie realizacji odłącznik pomiędzy wyłącznikiem a szynami w stanie zamkniętym przebiega w trzecim kierunku (kierunek z), który jest zasadniczo prostopadły do pierwszego i drugiego kierunku (a zatem w tym przykł adzie równie ż przebiega w pł aszczyź nie poziomej), przy czym w takim przypadku możliwe jest rozwieranie odłącznika lub łączenie go z ziemią przez obracanie. Rozwiązanie takie również zapewnia, że aparatura łączeniowa ma zwartą i niezawodną w eksploatacji konstrukcję, a ponadto umożliwia jeszcze dalsze wykorzystywanie drugiej mechanicznej i konstrukcyjnej funkcji elektrycznie izolującej bariery.

W tym celu w jeszcze innym przykł adzie realizacji, elektrycznie izolują ca bariera jest skonstruowana tak, by prowadzić odłącznik pomiędzy pierwszym położeniem, w którym odłącznik ten zapewnia połączenie z szyną fazową, drugim położeniem, w którym odłącznik ten nie zapewnia połączenia z szyną fazową , oraz ewentualnie trzecim poł o ż eniem, w którym odłącznik realizuje połączenie z ziemią. Można to zrealizować np. za pomocą prowadnic ruchu w postaci krzywoliniowych szczelin lub grzbietów na wewnętrznej stronie elektrycznie izolującej bariery, które współpracują z kołkami prowadzącymi przymocowanymi do odłącznika. Umożliwia to określone, a zatem pewne i niezawodne

PL 202 724 B1 w eksploatacji prowadzenie odłącznika z poruszaniem za pomocą pojedynczego drążka napędzającego. Uniemożliwia to również boczne odchylenie odłącznika przez boczne ścianki elektrycznie izolującej bariery, na skutek czego pomimo stosunkowo dużej długości odłącznika realizuje on jednak prawidłowe połączenie z odgałęzieniem lub z ziemią.

W dalszym przykładzie realizacji mechaniczna i konstrukcyjna funkcja elektrycznie izolującej bariery według wynalazku służy korzystnie do mocowania odgałęźnej szyny do odpowiedniej szyny fazowej systemu szynowego w stałym położeniu, przy czym jedna strona szyny odgałęźnej jest skonstruowana tak, aby uzyskać rozłączany kontakt z tym końcem odłącznika, który jest oddalony od elementu łączeniowego, np. wyłącznika próżniowego. Dla każdej fazy w aparaturze łączeniowej zwykle konieczne jest realizowanie połączenia z jedną z szyn trójfazowego systemu szynowego. Przy wykorzystaniu elementów mocujących do odgałęźnych szyn w barierze izolującej elektrycznie możliwe jest uzyskanie konstrukcji przyjaznej dla środowiska o wysokim stopniu elastyczności i jednorodności.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania jest uwidoczniony na rysunku, na którym:

figura 1 przedstawia uproszczony przekrój przez aparaturę łączeniową, w której zastosowana jest elektrycznie izolująca bariera według jednego przykładu realizacji przedmiotowego wynalazku; figura 2 przedstawia widok z boku elektrycznie izolującej bariery według dalszego przykładu realizacji przedmiotowego wynalazku;

figura 3 przedstawia widok z góry elektrycznie izolującej bariery pokazanej na fig. 2;

figura 4 przedstawia widok z przodu elektrycznie izolującej bariery z fig. 2; oraz figura 5 przedstawia przekrój przez elektrycznie izolującą barierę z fig. 2, gdzie jest wiele elementów aparatury łączeniowej.

W celu lepszego zrozumienia wynalazku poniżej przedstawiono jego przykładowe realizacje.

Fig. 1 przedstawia uproszczony przekrój poprzez elektryczną aparaturę łączeniową 5 na średnie lub wysokie napięcie, w której zastosowana jest elektrycznie izolująca bariera 10 według wynalazku. Ta aparatura łączeniowa 5 zawiera zamkniętą obudowę 30, wykonaną z metalu, wewnątrz której usytuowane są elementy aparatury łączeniowej 5. Ta obudowa 30 jest zamocowana na montażowej ramie 34. W przedstawionym przykładzie aparatura łączeniowa 5 służy do realizowania lub rozłączania elektrycznego połączenia pomiędzy energetycznym przewodem zasilającym 35, który jest dołączony do kablowego złącza 33, a jedną z szyn 15 trójfazowego systemu szynowego. Od kablowego złącza 33 przewód prowadzi do dolnego złącza wyłącznika 12, wykonanego w postaci wyłącznika próżniowego, który jest poruszany przez poruszający człon 16. W aparaturze łączeniowej 5 wyłącznik 12 służy do włączania i wyłączania przepływu prądu. Inne złącze wyłącznika 12 jest w przedstawionym przykładzie dołączone poprzez ślizgowe, elektrycznie przewodzące połączenie do pierwszej strony odłącznika 14, który jest poruszany poruszającym członem 17. Ślizgowe, elektrycznie przewodzące połączenie oznacza, że jest tu elektryczny styk pomiędzy wyłącznikiem 12 a odłącznikiem 14 niezależnie od położenia wyłącznika 12 i odłącznika 14. W położeniu zamkniętym druga strona odłącznika 14 jest w styku z odgałęźną szyną 18, która jest dołączona do jednej z szyn 15, która przebiega prostopadle do płaszczyzny rysunku. Odłącznik 14 może również rozłączać elektrycznie drogę przewodzenia pomiędzy kablowym złączem 33 a szynami 15 za pomocą poruszającego członu 17. Odłącznik 14 może być również doprowadzany do kontaktu ze stykiem 29 uziemienia, tak że cały obwód elektryczny wyłącznika 12 może być uziemiony. Poruszające człony 16, 17 odpowiednio wyłącznika 12 i odłącznika 14 są poruszane przez napędzający mechanizm 11, który jest usytuowany po górnej stronie zamkniętej obudowy 30, zaznaczonej grubą linią na fig. 1. Oprócz tego mechanizmu 11 po górnej stronie obudowy 30 usytuowana jest również przestrzeń na pomocnicze wyposażenie 31 (takie jak wyposażenie zabezpieczające, pomiarowe i rejestrujące) oraz tablica 32 sterowania.

Fig. 1 przedstawia przekrój, który pokazuje tylko jedną sekcję fazową aparatury łączeniowej 5. Dla fachowca jest oczywiste, że pozostałe dwie sekcje fazowe aparatury łączeniowej 5 są usytuowane w kierunku prostopadłym do płaszczyzny rysunku, przy czym odpowiednia odgałęźną szyna 18 jest wtedy w każdym przypadku dołączona do innej szyny 15 systemu szynowego. Te trzy sekcje fazowe razem tworzą funkcjonalny zespół zwany również polem. Dlatego w kompletnej aparaturze łączeniowej 5 można umieścić jeden za drugim wiele zespołów funkcjonalnych.

Na skutek tego, że wyłącznik 12, poruszający człon 16 i napędzający mechanizm 11 są usytuowane w linii pionowej, a szyny 15 systemu szynowego są usytuowane w kierunku poziomym, przy czym odgałęźna szyna 18 przebiega w kierunku prostopadłym do obu tych kierunków, możliwe jest uzyskanie bardzo zwartej konstrukcji aparatury łączeniowej 5.

PL 202 724 B1

Górna strona wyłącznika 12, jego poruszający człon 16, odłącznik 14 i jego poruszający człon 17 oraz odgałęźna szyna 18, uziomowy styk 29 i sekcje szyn 15 są otoczone, jak przedstawiono w przykładowym wykonaniu, przez elektrycznie izolującą barierę 10, która służy do dielektrycznego oddzielenia (lub izolacji) względem sąsiednich faz i względem zamkniętej obudowy 30. Elektrycznie izolująca bariera 10 służy zatem jako bariera izolująca elektrycznie. Dlatego też elektrycznie izolująca bariera 10 jest wykonana z materiału izolującego, np. z izolującego tworzywa sztucznego.

Jeżeli elektrycznie izolująca bariera 10 jest wykonana z przezroczystego izolującego tworzywa sztucznego, możliwe jest przeprowadzenie wizualnej kontroli położenia wyłącznika 12 i odłącznika 14 poprzez obserwacyjne okienko 23 bezpośrednio, albo na podstawie usytuowania poruszających członów 16, 17. Takie obserwacyjne okienko 23 może być przykładowo utworzone przez wykonanie otworu w zamkniętej obudowie 30 z przodu, tuż poniżej tablicy 32 sterowania. Jak pokazano w przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 1, obserwacyjne okienko 23 może być zabezpieczone przez dalsze przezroczyste okienko 36, które zapewnia dodatkową ochronę przed możliwością gwałtownego otworzenia elektrycznie izolującej bariery 10 (przy obserwacyjnym okienku 23) w przypadku nagłego wystąpienia wysokiego ciśnienia wewnątrz aparatury łączeniowej 5. Chociaż w praktyce zdarza się to bardzo rzadko, ze względów bezpieczeństwa trzeba liczyć się z możliwością wystąpienia takiego wysokiego ciśnienia na skutek wewnętrznego łuku elektrycznego.

Oprócz wymienionej wyżej funkcji dielektryka i funkcji wizualnej kontroli elektrycznie izolującej bariery 10, jeżeli dokona się prawidłowego wyboru materiału, elektrycznie izolująca bariera 10 może być również wykorzystywana do różnych zadań mechanicznych, np. na elementy zabezpieczające aparaturę łączeniową 5. Objaśniono to poniżej na podstawie widoków z boku, z góry i z przodu elektrycznie izolującej bariery pokazanej na fig. 2, 3 i 4, gdzie nie pokazano żadnych elementów aparatury łączeniowej 5. Fig. 5 przedstawia w przekroju elektrycznie izolującą barierę 10 z usytuowanymi w niej elementami aparatury łączeniowej 5.

Elektrycznie izolująca bariera 10 jest sama zamocowana w aparaturze łączeniowej 5 w wielu miejscach. Po dolnej stronie elektrycznie izolująca bariera 10 ma otwór 27 (fig. 1,2 i 4), który dokładnie pasuje na górną sekcję wyłącznika 12, ewentualnie z zastosowaniem dokładnie dopasowującej (gumowej) wykładziny (nie pokazano), na skutek czego otrzymuje się wtedy również zamknięcie uszczelnione napięciowo. Wyłącznik 12 jest przymocowany do ramy 34 za pomocą kształtki (fig. 1) i stanowi dzięki temu trwałą podporę elektrycznie izolującej bariery. Obserwacyjne okienko 23 może być ukształtowane w taki sposób, że tworzy punkt mocowania w odniesieniu do zamkniętej obudowy 30. Ponadto, elektrycznie izolująca bariera 10 jest wyposażona w wiele punktów 28 (np. odstających łap) do mocowania jej do napędzającego mechanizmu 11 oraz wiele punktów 28 do mocowania elektrycznie izolującej bariery 10 do zamkniętej obudowy 30. Odpowiednie człony składowe mają ponadto otwory lub wycięcia przyjmujące punkty 28 mocowania. Ponadto, elektrycznie izolująca bariera 10 zawiera przyjmujące części 40 na szyny 15 systemu szynowego. Są one korzystnie ukształtowane tak, by przyjmować te szyny w całości na szerokości elektrycznie izolującej bariery 10 i mają otwór do mocowania odgałęźnych szyn 18 do jednej z szyn 15. Według wynalazku szyny 15 są zamocowane w odbierających częściach 40 za pomocą gumowych wkładek. W ten sposób uzyskuje się zamocowanie, które jest mechaniczne, a ponadto ma działanie uszczelniające napięciowo w miejscu usytuowania otworu do dołączenia odgałęźnych szyn 18. Po zamontowaniu wielu elektrycznie izolujących barier 10 w celu utworzenia funkcjonalnego zespołu w aparaturze łączeniowej 5 szyny 15, które przebiegają przez wiele elektrycznie izolujących barier 10, zapewniają również mocowanie mechaniczne, ustalanie położenia i sprzęganie elektrycznie izolujących barier wewnątrz wymienionego zespołu funkcjonalnego.

Po stronie wewnętrznej elektrycznie izolująca bariera 10 jest wyposażona w różne mechaniczne środki dla mocujących i/lub prowadzących elementów aparatury łączeniowej 5. Najważniejsze z nich dotyczą działania odłącznika 14. Odłącznik ten może być w położeniu zamkniętym, w którym istnieje połączenie elektryczne pomiędzy górnym złączem wyłącznika 12 a odgałęźnymi szynami 18. Obok wyłącznika 12 odłącznik 14 może obracać się wokół punktu 26 obrotu (patrz fig. 1) napędzany za pomocą poruszającego członu 17. Aby zapewnić dobre prowadzenie odłącznika 14, jest on wyposażony w dwa prowadzące kołki 20, które są prostopadłe do odłącznika 14 i są prowadzone w dwóch krzywoliniowych rowkach 21 (fig. 5), które są usytuowane po wewnętrznej stronie elektrycznie izolującej bariery 10. Oczywiście, alternatywnie wobec rowków 21 można zastosować wystające do góry żeberka w połączeniu ze szczelinami w odłączniku, które współpracują z nimi. W rezultacie fakt, że prowadzenie jest zapewnione zarówno w kierunku ruchu, jak i w kierunku prostopadłym do niego, oznacza,

PL 202 724 B1 że istnieje wyraźnie mechanicznie określona droga dla końca odłącznika 14 pomiędzy odgałęźną szyną 18 a uziomowym stykiem 29.

Odgałęźną szyna 18 jest również przymocowana do elektrycznie izolującej bariery 10. Zależnie od łączeniowego układu aparatury łączeniowej 5 odgałęźną szyna 18 musi być elektrycznie dołączona do jednej z szyn 15. W przedstawionym przykładzie realizacji jest to wykonane za pomocą dwóch części 19 z tworzywa sztucznego (fig. 5), które mocują odgałęźną szynę 18. Te części 19 z tworzywa sztucznego są zamocowane w elektrycznie izolującej barierze 10 przez połączenie wciskane utworzone przez dwa elementy mocowania 41 na dwóch wewnętrznych stronach elektrycznie izolującej bariery 10 (patrz fig. 2 i 3).

Po wewnętrznej stronie elektrycznie izolującej bariery 10 po obu stronach zamontowane są również dwa ekrany 22 (fig. 5) w miejscu przerywanego styku pomiędzy odłącznikiem 14 a odgałęźną szyną 18. Taki ekran 22 zawiera metalowy krążek umieszczony w oprawie z materiału izolującego. Przynajmniej ta część metalowego krążka, która jest zwrócona do odłącznika 14 i do odgałęźnej szyny 18, musi pozostawać odsłonięta, na skutek czego krążek taki może pozostawać na takim samym potencjale jak odgałęźną szyna 18, by mógł działać jako ekran. Oprawa jest mocowana w prawidłowym położeniu np. w rowku 42 w elektrycznie izolującej barierze 10. Ekrany 22 służą do ochrony przewodzących części pod względem pola elektrycznego i napięcia w odniesieniu do części sąsiedniej fazy aparatury łączeniowej 5 i w odniesieniu do ewentualnie rozwartego odłącznika 14. Czasami w tym miejscu na przewodzących częściach będzie wysokie napięcie, a czasami nie będzie napięcia lub będzie potencjał ziemi. Ekrany 22 oznaczają, że jest wystarczająca ochrona przed polem elektrycznym w odniesieniu do części sąsiedniej fazy aparatury łączeniowej 5 i w odniesieniu do ewentualnie rozwartego odłącznika 14.

Dalszy ekran 25 jest usytuowany w miejscu połączenia poruszających członów 16, 17 z wyłącznikiem 12 i odłącznikiem 14. Na fig. 2 widać, że elektrycznie izolująca bariera ma mocujące elementy 43 po górnej stronie miejsca, w którym wyłącznik 12 jest usytuowany w stanie zmontowanym. Taki mocujący element 43 ma postać wzniesionej krawędzi i otacza otwór 44 (patrz fig. 2), przez który podczas działania przechodzi górne wyprowadzenie wyłącznika 12 i poruszający człon 16. Dalszy ekran 25 może być mocowany do mocującego elementu 43. Również w tym przypadku mogą występować znaczne zmiany napięcia, np. w wyniku rozwarcia odłącznika, co wymaga dodatkowego ekranowania.

Powyżej odgałęźnej szyny 18 usytuowany jest ekran 37, który jest przymocowany w elementach mocowania 41 na wewnętrznej stronie elektrycznie izolującej bariery 10. Ten ekran 37 jest wykonany z materiału o dobrych właściwościach izolowania elektrycznego przez ukształtowanie w odpowiedni sposób, może przedłużyć drogę pełzania swobodnych elektronów po powierzchni izolującej oraz może prowadzić te elektrony w taki sposób, że ostatecznie zostaną one zatrzymane w pozbawionej pola przestrzeni pomiędzy środkami sterowania pola. Ponadto odpowiednie ukształtowanie umożliwia również połączenie funkcji ekranowania napięciowego według wynalazku z wieloma funkcjami mechanicznymi, takimi jak utrzymywanie stałego położenia szyny odgałęźnej i ekranów 22 oraz usytuowanie elektrycznie przewodzącego sprężystego styku pomiędzy częścią metalową ekranu 22 kontrolującego pole a odgałęźną szyną 18. Części 19 z tworzywa sztucznego z kolei ustalają położenie ekranu 37 w elektrycznie izolującej barierze 10.

Ekrany 25 i 22 zapewniają dobry rozkład pola wewnątrz elektrycznie izolującej bariery 10, tak że instalacja może mieć zwartą konstrukcję. Ekrany 22 i 25 korzystnie zawierają metalową część otoczoną warstwą izolującą. Ta warstwa izolująca umożliwia umieszczenie tych ekranów bliżej siebie, co pozwala na dalsze zminiaturyzowanie konstrukcji.

Elektrycznie izolująca bariera 10 może spełniać jeszcze dalsze zadanie dzięki wyposażeniu jej w otwory 24 po stronie zbliżonej do szyn 15 i po górnej stronie w miejscu dołączenia do napędzającego mechanizmu 11. Otwory te umożliwiają przepływ powietrza przez elektrycznie izolującą barierę 10, który rozprasza ciepło wytwarzane w tej elektrycznie izolującej barierze 10 na skutek przepływu prądu elektrycznego przez przewodniki elektryczne (takie jak wyłącznik 12, odłącznik 14). Oczywiście otwory 24 powinny być usytuowane w taki sposób, aby nie miały szkodliwego wpływu na jakość dielektryczną elektrycznie izolującej bariery. Każda wada lub zwarcie wewnątrz elektrycznie izolującej bariery 10 lub pomiędzy fazami jest absorbowane przez zamkniętą obudowę 30, na skutek czego nie ma żadnego zagrożenia dla pracowników zatrudnionych przy aparaturze łączeniowej 5.

PL 202 724 B1

Przedmiotowy wynalazek przedstawiono na podstawie (uproszczonych) przykładów realizacji przedstawionych na rysunkach. Dla fachowca jest oczywiste, że w koncepcji według przedmiotowego wynalazku możliwe jest wiele zmian i modyfikacji.

Przykładowo na rysunkach elektrycznie izolująca bariera jest pokazana z otwartą stroną górną. Nie stanowi to problemu, jeżeli odległość pomiędzy będącymi pod napięciem częściami w elektrycznie izolującej barierze, a tą górną stroną jest wystarczająco duża, by uniemożliwić przeskok iskry elektrycznej. Jeżeli pożądane jest przykładowo dalsze zwiększenie miniaturyzacji i dlatego zmniejszenie tej odległości, wówczas elektrycznie izolująca bariera według wynalazku może być wyposażona w elektrycznie izolującą płytę zamykającą na stronie górnej. Aby nadal możliwe było wykonanie połączenia do styku uziomowego na stronie górnej, może być przewidziana zamykana pokrywa ekranująca.

Takie odmiany i modyfikacje uważane są za objęte zakresem ochrony przedmiotowego wynalazku zgodnie z załączonymi zastrzeżeniami patentowymi.

Claims (15)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Aparatura łączeniowa z elektrycznie izolującą barierą zawierająca wyłącznik, który jest dołączony do kablowego złącza oraz ewentualnie odłącznik do realizowania lub przerywania połączenia przewodzącego pomiędzy kablowym złączem, a szynowym systemem, jak również elektrycznie izolująca bariera osłaniająca element aparatury łączeniowej, który w czasie działania jest pod napięciem, i w której elektrycznie izolująca bariera otacza przynajmniej te części, które są pod napięciem elektrycznym podczas działania, od wyłącznika do systemu szynowego, łącznie z odgałęźną szyną prowadzącą do szyny systemu szynowego, oddzielnie dla każdej fazy aparatury łączeniowej, a także poruszające człony wyłącznika i ewentualnego odłącznika, znamienna tym, że odgałęźna szyna (18) mocowana jest elektrycznie przez izolującą barierę (10) do jednej z szyn (15) systemu szynowego w stałym położeniu, przy czym przerywany styk z końcem odłącznika (14), który jest oddalony od wyłącznika (12), realizowany jest przez jedną stronę odgałęźnej szyny (18), oraz tym, że elektrycznie izolująca bariera (10) zawiera elementy mocowania (41) po wewnętrznej stronie na przyjęcie ekranów (37) w miejscu usytuowania odgałęźnej szyny (18), przy czym izolujące sekcje wsporcze (19) przyjmowane są przez elementy mocowania (41) do mocowania odgałęźnej szyny (18) w stałym położeniu i mocowania ekranów (37).
2. 2. Aparatura według zastrz. 1, znamienna tym, że części pomiędzy wyłącznikiem (12) a systemem szynowym, łącznie z wyłącznikiem (12) i odgałęźną szyną (18), które są sytuowane w wymienionej elektrycznie izolującej barierze (10) i są pod napięciem, obejmują ekrany (22, 25, 37) w miejscu połączenia poruszających członów (16, 17) z wyłącznikiem (12) i odłącznikiem (14), w miejscu przerywanego styku pomiędzy odłącznikiem (4) a odgałęźną szyną (18) lub w elementach mocowania (41).
3. 3. Aparatura według zastrz. 2, znamienna tym, że ekrany (22, 25, 37) są usytuowane w tych miejscach, gdzie poruszający człon (16) jest mocowany do wyłącznika (12) w miejscu połączenia pomiędzy wyłącznikiem (12) a odłącznikiem (14), w miejscu, gdzie poruszający człon (17) jest mocowany do odłącznika (14), w miejscu przerywanego połączenia pomiędzy odłącznikiem (14) a odgałęźną szyną (18), w miejscu połączenia wyłącznika (12) z elektrycznie izolującą barierą (10) i/lub w miejscu wyprowadzenia odgałęźnej szyny (18) do szyny (15).
4. 4. Aparatura według zastrz. 2 albo 3, znamienna tym, że ekrany (22, 25, 37) są wyposażone w elektrycznie izolującą warstwę zewnętrzną.
5. 5. Aparatura według zastrz. 4, znamienna tym, że elektrycznie izolująca bariera (10) jest wykonana jako kompletny zespó ł.
6. 6. Aparatura według zastrz. 5, znamienna tym, że materiał użyty na elektrycznie izolującą barierę (10) jest optycznie przezroczysty.
7. 7. Aparatura według zastrz. 6, znamienna tym, że kształt elektrycznie izolującej bariery (10) do mocowania wyłącznika (12) jest dokładnie dopasowany do górnej sekcji wyłącznika (12).
8. 8. Aparatura według zastrz. 7, znamienna tym, że wyłącznik (12) i elektrycznie izolująca bariera (10) są przymocowane do siebie za pomocą giętkiej wkładki.
9. 9. Aparatura według zastrz. 8, znamienna tym, że elektrycznie izolująca bariera (10) jest wyposażona w mocujące elementy (28) po jednej lub wielu stronach.
10. 10. Aparatura według zastrz. 9, znamienna tym, że szyny (15) systemu szynowego w stałym położeniu są mocowane przez elektrycznie izolującą barierę (10), przy czym elektrycznie izolująca barie10

    PL 202 724 B1 ra (10) zawiera tuleje (40), które ściśle otaczają szyny, a otwór łączący do tworzenia połączenia elektrycznego z odgałęźną szyną (18) jest dla każdej fazy.
11. 11. Aparatura według zastrz. 10, znamienna tym, że dodatkowo obejmuje gumową wkładkę przymocowaną do tulei (40) co najmniej w miejscu otworu łączącego do tworzenia elektrycznego połączenia z odgałęźną szyną (18) za pomocą której szyna (15) jest mocowana w tulei (40) w taki sposób, aby tworzyć uszczelnienie względem zarówno napięć elektrycznych jak i naprężeń mechanicznych.
12. 12. Aparatura według zastrz. 11, znamienna tym, że elektrycznie izolująca bariera (10) jest również wyposażona w co najmniej jeden otwór (24) do wymieniania powietrza z otoczeniem.
13. 13. Aparatura według zastrz. 12, znamienna tym, że wyłącznik (12), jego poruszający człon (16) i napędzający mechanizm (11) wyłącznika (12) są usytuowane w linii prostej w pierwszym kierunku, a szyny (15) systemu szynowego przebiegają w drugim kierunku, który jest zasadniczo prostopadły do pierwszego kierunku.
14. 14. Aparatura według zastrz. 13, znamienna tym, że odłącznik (14) pomiędzy wyłącznikiem (12) a szynami (15) w stanie zamkniętym przebiega w trzecim kierunku, który jest zasadniczo prostopadły zarówno do pierwszego jak i do drugiego kierunku, a odłącznik (14) połączony jest z punktem (26) obrotu.
15. 15. Aparatura według zastrz. 14, znamienna tym, że odłącznik (14) prowadzony jest przez elektrycznie izolującą barierę (10) pomiędzy pierwszym położeniem, w którym odłącznik (14) styka się z odgałęźną szyną (18), a drugim położeniem, w którym odłącznik (14) nie ma styku z odgałęźną szyną (18) i ewentualnie trzecim położeniem, w którym odłącznik (14) styka się ze stykiem (29) ziemi.