DE102007004950A1

DE102007004950A1 - Elektrische Schaltanlage

Info

Publication number: DE102007004950A1
Application number: DE102007004950A
Authority: DE
Inventors: Klaus Bodenstein; Detlef Lange
Original assignee: Switchcraft Europe GmbH
Current assignee: Rail Power Systems GmbH
Priority date: 2006-03-09
Filing date: 2007-01-26
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2027-01-27
Also published as: US20070267388A1; DE102007004950B4; US7679019B2

Abstract

Bei einer elektrischen Schaltanlage, vorzugsweise einer Mittelspannungsschaltanlage, umfassend einen Leistungsschalter (1) oder Lastschalter und einen Trennschalter (4) sowie einen als Vakuumschaltkammer (10) ausgebildeten Erdungsschalter (5) soll eine Lösung geschaffen werden, die es ermöglicht, geringe Trennstreckenlängen auszubilden und einen gegenüber dem Stand der Technik kompakteren Aufbau einer Schaltanlage zu erreichen. Dies wird erreicht durch ein Gehäuse (3) an dem der als Vakuumschaltkammer (10) ausgebildete Trennschalter (4), der Erdungsschalter (5) und der Leistungsschalter (1) oder Lastschalter angeordnet sind und in dem ein Zentralschalter (2) angeordnet ist, mit welchem die Vakuumschaltkammern (10) von Trennschalter (4) und Erdungsschalter (5) mechanisch betätigbar sowie elektrische Verbindungen zwischen Anschlusskontakten (A, B, C) von Leistungsschalter (1) oder Lastschalter, Trennschalter (4) und Erdungsschalter (5) herstellbar sind.

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Schaltanlage, vorzugsweise Mittelspannungsschaltanlage, umfassend einen Leistungsschalter oder Lastschalter, einen Trennschalter sowie einen als Vakuumschaltkammer ausgebildeten Erdungsschalter.
Elektrische, häufig auch in gasisolierter Form ausgebildete Schaltanlagen werden insbesondere im Bereich der Mittelspannungstechnik eingesetzt und besitzen üblicherweise einen Trenn- und einen Erdungsschalter, wobei die Trennschaltung und Erdungsschaltung an einem Schalter realisiert sein kann, sowie einen Leistungsschalter. Die in elektrische Verbindung miteinander bringbaren Trenn- und Erdungsschalter sowie der Leistungsschalter verbinden dann eine Sammelschiene mit einem Abgang, der beispielsweise mit mehreren Kabelanschlüssen in Verbindung steht. Die beiden Schalter, nämlich der Trenn- und Erdungsschalter sowie der Leistungsschalter sind nacheinander in einem gemeinsamen, von der Kapselung der Sammelschiene abzweigenden, geerdeten Gehäuse angeordnet.
Hierbei sind die Schalter in der Regel übereinander oder nebeneinander angeordnet und werden translatorisch in einer gemeinsamen Bewegungsrichtung bewegt. Eine solche gasisolierte elektrische Schaltanlage ist aus der CH 559977 A5 bekannt. Aufgrund der lotrecht übereinander vorgesehenen Anordnung von Trenn- und Erdungsschalter sowie Leistungsschalter ergibt sich eine notwendige Bauhöhe, die sich aus der Abmessung der einzelnen Schalter sowie der Abmessung des nötigen Trennabstandes, d.h. der Länge der Trennstrecken ergibt. Da beide Schalter lotrecht übereinander angeordnet sind, addieren sich die Längen der einzelnen Komponenten und Trennstrecken zu der benötigten Bauhöhe.
Hierbei ist es zwar auch schon möglich, den Leistungsschalter als Vakuumschalter auszubilden und dadurch die benötigte Trennstrecke, die im Vakuum eben deutlich kleiner ist als in einer Gasatmosphäre, zu reduzieren. So ist aus der DE 102 19 299 B3 eine gattungsgemäße Schaltanlage bekannt, bei welcher der Leistungsschalter und der Trennschalter als eine bauliche Einheit ausgebildet sind. Der Trennschalter befindet sich aber weiter in der Schutzgasatmosphäre, so dass zur Ausbildung einer sicheren Trennstrecke ein der umgebenden Gasatmosphäre entsprechender Trennstreckenweg notwendig ist. Weiterhin ist bei der aus diesem Dokument bekannten Schaltanlage ein als Vakuumschalter ausgebildeter Erdungsschalter vorgesehen, der senkrecht zum Leistungs- bzw. Leistungstrennschalter angeordnet ist. Zur Erdung, die erfolgt, nachdem der Leistungstrennschalter in seine Trennstellung gebracht worden ist, wird der Bewegkontakt des Vakuumschalters von außen auf seinen Festkontakt zubewegt. Auch bei dieser Ausführungsform ergibt sich eine relativ hohe Bauhöhe, da der Trennteil des Leistungstrennschalters in der Gasatmosphäre ausgebildet ist und dort eine die Trennung der elektrischen Leitungsverbindung sicherstellende Trennstrecke ausgebildet sein muss.
Aus der EP 1 218 995 B1 ist eine gasisolierte elektrische Schaltanlage bekannt, die eine Unterbrechungseinheit mit einem festen Kontakt und einem beweglichen Kontakt sowie einen als Drehschalter ausgebildeten Trenn- und Erdungsschalter, der auf der Seite des festen Kontaktes der Unterbrechungseinheit angeordnet ist, aufweist. Mittels des Drehschalters lassen sich verschiedene Trennungs- und Erdungspositionen einstellen. Bei dieser Anlage sind aber sowohl der Trenn- und Erdungsschalter als auch die Unterbrechungseinheit mit ihrem festen Kontakt und ihrem beweglichen Kontakt wieder in einer Isoliergasatmosphäre angeordnet. Auch hier müssen folglich die unter den Bedingungen des Isoliergases notwendigen Trennstrecken eingehalten werden.
Aus der EP 0 680 063 B1 ist es weiterhin bekannt, einen Leistungs- oder Lastschalter in Form eines Drehschalters mit einer drehbaren Polbrücke auszubilden, wobei gleichzeitig mittels einer an einem beweglichen Kontakt der Polbrücke ausgebildeten Steuerkurve ein mit einem beweglichen Kontakt eines Vakuumschalters verbundener Stößel betätigt wird.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Schaltanlagen befindet sich zumindest die Trennstrecke des Trenn- und Erdungsschalters, gegebenenfalls aber auch zusätzlich die Trennstrecke des Leistungsschalters, in einer Gasatmosphäre aus Isoliergas. Dies erfordert es, zur Sicherstellung einer ausreichenden Trennstrecke relative große Abstände zwischen den die jeweilige Trennstrecke ausbildenden Kontakten auszubilden, um Überschläge oder Kriechstrecken zu vermeiden. Dies führt dazu, dass derartige gasisolierte Schaltanlagen sehr voluminös und als entsprechend große Baueinheit ausgebildet sind.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, die es ermöglicht, geringe Trennstreckenlängen auszubilden und einen gegenüber dem Stand der Technik kompakteren Aufbau einer Schaltanlage zu erreichen.

Bei einer Schaltanlage der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Gehäuse, an dem der als Vakuumschaltkammer ausgebildete Trennschalter, der Erdungsschalter und der Leistungsschalter oder Lastschalter angeordnet sind, und in dem ein Zentralschalter angeordnet ist, mit welchem die Vakuumschaltkammern von Trennschalter und Erdungsschalter mechanisch betätigbar sowie elektrische Verbindungen zwischen Anschlusskontakten von Leistungsschalter oder Lastschalter, Trennschalter und Erdungsschalter herstellbar sind.

Durch die Erfindung wird somit eine Schaltanlage erhalten, bei denen die Trennstrecken von Trennschalter und Erdungsschalter dadurch, dass diese als Vakuumschalter ausgeführt sind und jeweils eine Vakuumschaltkammer aufweisen, minimiert sind. Bekanntlich sind die zur Vermeidung von Überschlägen oder Kriechstrecken notwendigen Längen von Trennstrecken im Vakuum deutlich geringer als in einer Gasatmosphäre, wie beispielsweise einer Atmosphäre aus elektrisch isolierendem Gas. Da die Trennstrecken deutlich kleiner sind, sind auch die entsprechend notwendigen Schaltwege, um die zur Ausbildung der jeweiligen Trennstrecke voneinander zu entfernenden Kontakte in ausreichendem Abstand zu halten, nunmehr in den Bereich von 2-3 mm bei Mittelspannungsanlagen verringert. Darüber hinaus ist aufgrund der Tatsache, dass Trennschalter, Erdungsschalter und Leistungsschalter oder Lastschalter an einem Gehäuse angeordnet sind, in welchem ein Zentralschalter angeordnet ist, der sowohl die elektrischen Verbindungen schalten als auch die Vakuumschaltkammern von Trennschalter und Erdungsschalter betätigt, eine weitere Komprimierung der Bauform hin zu einer kompakten Baugröße gewährleistet. Weiterhin kann der Leistungsschalter oder Lastschalter ebenfalls mit einer Vakuumkammer oder Vakuumschaltkammer versehen sein, wodurch auch dessen Baulänge bzw. Baugröße gegenüber einer in einer Isoliergasatmosphäre angeordneten Trenneinheit verringert ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der die Vakuumschaltkammern und der Leistungsschalter oder Lastschalter direkt an dem Gehäuse des Zentralschalters angeflanscht sind, ergibt sich aus dieser Kombination eine erhebliche Verringerung der benötigten Trennstreckenlängen und somit die Ausbildung einer Kompaktschaltanlage.

Der Zentralschalter ist in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung derart mit dem Antrieb des Leistungsschalters oder Lastschalters, insbesondere mechanisch, verriegelt, dass er nur bei geöffnetem Leistungsschalter oder Lastschalter bewegbar oder betätigbar ist. Hierbei ist der Zentralschalter weiterhin so ausgelegt, dass es möglich ist, mit dem Zentralschalter Kontaktstößel der Vakuumschaltkammern mechanisch zu betätigen und gleichzeitig eine elektrische Verbindung mit dem jeweiligen Anschlusskontakt herzustellen.

Insbesondere ist es von Vorteil, wenn der Zentralschalter als Drehschalter ausgebildet ist, was die Erfindung ebenfalls vorsieht. Insbesondere diese Ausgestaltung ermöglicht es, eine Schaltanlage zu realisieren, deren Zentralschalter fünf Schaltstellungen ermöglicht und auf diese Weise die jeweils gewünschten elektrischen Verbindungen zwischen den Anschlusskontakten des Leistungsschalters oder Lastschalters, der Vakuumschaltkammer des Trennschalters zur Sammelschiene und der Vakuumschaltkammer zur Erdung herstellt oder diese elektrischen Verbindungen trennt.

Die Schalt- und Schalterstellungen umfassen eine Normalstellung, in der die die Anschlusskontakte A und B aufweisenden Trennschalter und Leistungsschalter oder Lastschalter miteinander verbunden sind. In dieser Normalstellung werden mittels des Zentralschalters somit der Leistungsschalter oder Lastschalter und der Trennschalter in eine elektrisch leitende Verbindung mit der Sammelschiene gebracht.

Die fünf Schaltstellungen umfassen weiterhin eine zweite Stellung, in der die die Anschlusskontakte B und C aufweisenden Trennschalter und Erdungsschalter miteinander verbunden und der Trennschalter sowie die Sammelschiene geerdet sind. In dieser zweiten Schalterstellung verbindet der Zentralschalter also die Vakuumschaltkammer des Trennschalters mit der Sammelschiene und mit der Vakuumschaltkammer der Erdung und die daran anschließende Verbindung zur Erde.

Eine dritte Stellung des Zentralschalters besteht darin, dass die die Anschlusskontakte A, B und C aufweisenden Leistungsschalter oder Lastschalter, Trennschalter und Erdungsschalter miteinander verbunden sind und der Leistungsschalter oder Lastschalter und der Trennschalter sowie die Sammelschiene geerdet sind. In dieser dritten Schalterstellung sind somit der Leistungsschalter oder Lastschalter und die Vakuumschaltkammer des Trennschalters mit Verbindung zur Sammelschiene über den Zentralschalter mit der Vakuumkammer der Erdung mit der elektrischen Verbindungsleitung zur Erde verbunden.

In einer vierten Stellung sind die die Anschlusskontakte A und C aufweisenden Leistungsschalter oder Lastschalter und Erdungsschalter miteinander verbunden und ist der Leistungsschalter oder Lastschalter geerdet. In dieser vierten Schalterstellung ist somit der Leistungsschalter oder Lastschalter über den Zentralschalter mit der Vakuumschaltkammer der Erdung und die daran anschließende Verbindung zur Erde verbunden.

Schließlich gibt es eine Neutralstellung, in der keine Verbindung zwischen den die Anschlusskontakte A, B und C aufweisenden Leistungsschalter oder Lastschalter, Trennschalter und Erdungsschalter besteht und sowohl der Erdungsschalter als auch der Trennschalter geöffnet sind. In dieser fünften Stellung, der Neutralstellung, werden somit keine elektrischen Verbindungen zwischen den zwei Vakuumschaltkammern des Trennschalters und des Erdungsschalters sowie dem Leistungsschalter oder Lastschalter hergestellt. Weiterhin sind der Trennschalter und der Erdungsschalter in den Vakuumschaltkammern mit elektrischer Verbindung zur Erdung und zur Sammelschiene geöffnet.

Der Zentralschalter ist mechanisch derart verriegelt, dass er nur dann geschaltet werden kann, wenn der Leistungsschalter oder Lastschalter geöffnet ist. Wird eine elektrische Verbindung zu den Vakuumschaltkammern für die Erdung oder zur Sammelschiene hergestellt, so dass ein Kontakt des Zentralschalters mit dem Kontaktstößel eines Vakuumschalters in Verbindung tritt, so wird hierüber nicht nur eine elektrische Verbindung in der elektrischen Leitungsverbindung geschlossen, sondern wird auch der Kontaktstößel mechanisch betätigt und der Schalter in der Vakuumschaltkammer geschlossen, so dass eine elektrisch leitende Verbindung hergestellt wird.

Zur Vereinfachung und Vereinheitlichung der Schaltelemente sieht die Erfindung weiterhin vor, dass die Vakuumschaltkammern von Erdungsschalter und Trennschalter baugleich ausgebildet sind.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung weisen die Vakuumschaltkammern kein selbsttätiges Ausschaltvermögen auf und umfassen Mittel zur Aufrechterhaltung ihrer Trennstrecke.

Hierzu ist außerhalb der eigentlichen Schaltkammer in der die Schaltkontakte aufeinander zu und voneinander fort bewegt werden, eine auf den beweglichen Schaltkontakt einwirkende Druckfeder vorgesehen, die den den Schaltkontakt aufweisenden Kontaktstößel in seine Öffnungsstellung zwingt. Zum Schließen des Kontaktes muss der Schaltkontaktstößel gegen die Kraft dieser Druckfeder in die Schließstellung des Vakuumschalters bewegt werden. Die Erfindung sieht daher weiterhin vor, dass die Vakuumschaltkammern einen in einer Faltenbalgmanschette geführten Kontaktstößel aufweist, wobei der Kontaktstößel durch eine außerhalb der Vakuumschaltkammer angeordnete und auf diesen einwirkende Druckfeder in geöffnetem Zustand der Vakuumschaltkammer stabilisiert oder in seiner geöffneten Stellung gehalten wird. Die Vakuumschaltkammern besitzen somit kein selbsttätiges Ausschaltvermögen sondern können nur die jeweilige Trennstrecke sichern oder den Kontakt herstellen, je nachdem, ob sie vom Zentralschalter betätigt oder nicht betätigt werden. Die Schaltkontakte können als Ring- oder Flächenkontakt ausgebildet sein, was die Erfindung ebenfalls vorsieht.

Um den Zentralschalter nicht in einer besonders aufwendigen Bauweise ausführen zu müssen und insbesondere eine feststoffisolierte Schaltanlage ausbilden zu können, ist es zweckmäßig, zur Sicherstellung der isolierenden Eigenschaften des den Zentralschalter umgebenden Gehäuses dieses aus einem Isoliermaterial, insbesondere einem Gießharz, herzustellen, was die Erfindung ebenfalls vorsieht. Es ist aber auch möglich, das Gehäuse in ein solches Isoliermaterial einzubetten, insbesondere mit Gießharz oder Isoliermaterial zu umhüllen.

Aufgrund der kompakten Bauweise bilden das Gehäuse mit dem Zentralschalter und die daran angeschlossenen Leistungsschalter oder Lastschalter, Trennschalter und Erdungsschalter eine kompakte Schalteinheit aus, wobei diese Schalteinheit ihrerseits dennoch in einem isoliergasgefüllten Gehäuse angeordnet sein kann, wodurch sich die Erfindung ebenfalls auszeichnet. Hierbei dient das Isoliergas dann primär nicht der Erzeugung einer ausreichenden dielektrischen Festigkeit, sondern dem Schutz der Materialien vor Alterung.

Schließlich sieht die Erfindung in Ausgestaltung vor, dass die Schaltanlage Bestandteil einer Schaltstation oder einer Schaltzelle ist.

Die Erfindung ist nachstehend anhand einer Zeichnung beispielhaft näher erläutert.
Diese zeigt in
1 in schematischer Schnittdarstellung die erfindungswesentlichen Komponenten einer erfindungsgemäßen Schaltanlage und in
2 in schematischer Schnittdarstellung eine Vakuumschaltkammer.
Die 1 zeigt einen Leistungsschalter 1, einen Zentralschalter 2 mit einem diesen umgebenden und umschließenden Gehäuse 3, einen Trennschalter 4, einen Erdungsschalter 5 und eine Sammelschiene 6. Alle diese Elemente sind Komponenten einer Schaltanlage, wobei das Gehäuse 3 mit dem Zentralschalter 2, dem Leistungsschalter 1, dem Trennschalter 4 und dem Erdungsschalter 5 eine Schalteinheit ausbilden. Diese Schalteinheit kann in einem nicht dargestellten Gehäuse angeordnet sein, das mit einem isolierenden, luftverdrängenden Gas, N₂ oder Löschgas, insbesondere SF₆ (Schwefelhexafluorid) befüllt sein kann. Bei der Schaltanlage kann es sich somit um eine gasisolierte Schaltanlage, insbesondere für den Mittelspannungsbereich, handeln, wobei die Schaltanlage weiterhin auch Bestandteil einer Schaltstation oder einer Schaltzelle sein kann. Im vorliegenden Fall ist die Schaltanlage aber als feststoffisolierte Schaltanlage ausgebildet und insbesondere für den Mittelspannungsbereich ausgelegt.
In der 1 befindet sich der elektrisch leitend ausgebildete Zentralschalter 2 in seiner Normalstellung. In dieser Normalstellung verbindet er die Anschlusskontakte A des Leistungsschalters 1 und B des Trennschalters 4 miteinander, so dass eine elektrische Verbindungsleitung von der Sammelschiene 6 durch den Trennschalter 4, den Zentralschalter 2 zum Leistungsschalter 1 geschaltet ist. Der Anschlusskontakt A steht in leitender Verbindung mit einem Festkontakt 7 des Leistungsschalters 1. Der Leistungsschalter 1 befindet sich in seiner „Offen"-Stellung, so dass sein beweglicher Kontakt 8 beabstandet unter Ausbildung einer Trennstrecke zu dem Festkontakt 7 angeordnet ist. Über den bewegbaren Kontakt 8 ist der Leistungsschalter 1 mit einem durch den Pfeil 9 symbolisierten elektrischen Abgang, beispielsweise in Form von Kabelanschlüssen, verbunden. In der geschlossenen Stellung des Leistungsschalters 1 würde in dieser Normalstellung des Zentralschalters 2 somit eine elektrische Verbindung von der Sammelschiene 6 bis zum Abgang 9 geschaltet sein.
Sowohl der Trennschalter 4 als auch der Erdungsschalter 5 sind jeweils mit einer Vakuumschaltkammer 10 versehen. Der Trennschalter 4 und der Erdungsschalter 5 sind ferner baugleich ausgeführt. Eine solche Vakuumschaltkammer 10 ist in der 2 in schematischer Schnittdarstellung abgebildet. Die Vakuumschaltkammer 10 umfasst eine Vakuumkammer 11, die in dem Gehäuse 12 der Vakuumschaltkammer 10 ausgebildet ist. In der Vakuumkammer 11 ist ein Festkontakt 13 angeordnet, der eine elektrische Verbindung aus der Vakuumkammer 11 heraus nach außen ausbildet. Durch eine auf der entgegengesetzten Seite der Vakuumkammer 11 angeordnete Öffnung ragt ein Kontaktstößel 14 in die Vakuumkammer 11 hinein, der vakuumkammerseitig mit einem Schaltkontakt 15 versehen ist. In der Kammer 11 ist der Kontaktstößel 14 in einer Faltenbalgmanschette 16 aus Metall gegen die Kraft einer außerhalb der Vakuumkammer 11 angeordneten Druckfeder 17 längsaxial verschiebbar angeordnet, wobei die Faltenbalgmanschette 16 für die notwendige Abdichtung sorgt. Der Kontaktstößel 14 mit dem Schaltkontakt 15 bildet somit einen beweglichen Schaltkontakt aus, der gegen die Kraft der Druckfeder 17 in Kontakt mit dem als weiteren Schaltkontakt ausgebildeten Festkontakt 13 bringbar ist. Außenseitig ist auf einem stiftförmigen Kopfende 18 des Kontaktstößels 14 in Form einer Kappe ein Anschlusskontakt 19 ausgebildet und angeordnet. Der Anschlusskontakt 19 liegt an einer Stufe auf dem Kontaktstößel 14 auf und weist einen radialen Ringraum zur Aufnahme der Druckfeder 17 auf. Bei Ausübung einer Kraft auf den Anschlusskontakt 19 in Richtung auf den Festkontakt 13 zu, lässt sich somit über den Anschlusskontakt 19 der Kontaktstößel 14 gegen die Kraft der Druckfeder 17 auf den Festkontakt 13 zu bewegen, so dass die Schaltkontakte 15 und 13 in Kontakt miteinander geraten und eine Leitungsverbindung ausbilden. Der Anschlusskontakt 19 bildet bei dem Trennschalter 4 den Anschlusskontakt B und bei dem Erdungsschalter 5 den Anschlusskontakt C aus. Im Übrigen sind der Erdungsschalter 5 und der Trennschalter 4 baugleich ausgebildet.
In der in 1 dargestellten Normalstellung des Zentralschalters 2 steht dieser mit seinem Kontakt 20a mit dem Anschlusskontakt B in Verbindung und bewegt aber auch gleichzeitig mechanisch über den Anschlusskontakt B den Kontaktstößel 14 des Trennschalters 4 in seine dargestellte Schaltstellung, bei welcher die Schaltkontakte 13 und 15 des Trennschalters 4 in Kontakt miteinander stehen und somit eine elektrische Leitungsverbindung geschaltet ist.
Der Drehschalter 2 ist T-förmig ausgebildet und weist an den Enden seiner Schenkel Kontakte 20a, 20b und 20c auf. Der Drehschalter 2 ist elektrisch leitend und um eine zentrale Achse 21 rotierbar in dem Gehäuse 3 angeordnet, so dass er einen Drehschalter ausbildet. Aus der in 1 dargestellten Normalstellung lässt sich der Drehschalter 2 in Richtung des Pfeiles 22 in eine zweite Schaltstellung bewegen, in welcher dann der Kontakt 20a mit dem Anschluss C und der Kontakt 20c mit dem Anschlusskontakt B in Leitungs- und Wirkverbindung tritt. Da die Schalter 1, 4 und 5 symmetrisch am Umfang des Gehäuses 3 angeordnet und die Anschlusskontakte A und B jeweils um 90° von dem Anschlusskontakt C auf dem in diesem Bereich annähernd kreisbogenförmigen Teilstück der Seitenwandung des Gehäuses 3 angeordnet sind, lässt sich mittels der aufgrund der T-förmigen Ausbildung des Zentralschalters 2 ebenfalls um entsprechende 90° gegeneinander versetzt angeordneten Kontakte 20a, 20b, 20c durch Verdrehung des Schalters um 90° in Pfeilrichtung 22 der Kontakt 20a von dem Anschlusskontakt B fort zum Anschlusskontakt C hin bewegen. Hierbei wird gleichzeitig der Kontakt 20c zum Anschlusskontakt B hin bewegt. Sobald der Kontakt 20a sich vom Anschlusskontakt B entfernt, wird dieser zusammen mit dem anliegenden Kontaktstößel 14 durch die Kraft der Druckfeder in Richtung auf das Zentrum des Gehäuses 3 hin bewegt, so dass die Schalter 13 und 15 öffnen und eine Trennstrecke ausgebildet wird. Bei weiterer Drehung des Zentralschalters 2 gelangen dann gleichzeitig der Kontakt 20a mit dem Anschlusskontakt C und der Kontakt 20c mit dem Anschlusskontakt B in Berührung, wobei bei weiterer Drehung die Kontakte 20a und 20c die Anschlusskontakte C und B und mit diesen die jeweiligen Kontaktstößel 14 gegen die Kraft der jeweiligen Druckfeder 17 bewegen und somit sowohl den Trennschalter 4 als auch den Erdungsschalter 5 in eine Schaltposition bewegen, in welchen die Schaltkontakte 13 und 15 jeweils in Kontakt miteinander stehen. Über den elektrisch leitenden Zentralschalter 2 stehen dann in dieser zweiten Schaltstellung der Trennschalter 4 und die damit verbundene Sammelschiene 6 sowie der Erdungsschalter 5 mit der als Pfeil 23 angedeuteten Erde in Verbindung, so dass die Sammelschiene geerdet ist. Bei weiterer Drehung des Zentralschalters 2 in Richtung des Pfeiles 22 lösen sich die Kontakte 20a und 20c von den Anschlusskontakten B und C, so dass sich der Trennschalter 4 und der Erdungsschalter 5 wieder in eine Öffnungsstellung mit getrennten Schaltkontakten 13, 15 bewegen, bis dann der Kontakt 20b mit dem Anschlusskontakt B, der Kontakt 20c mit den Anschlusskontakt C und der Kontakt 20a mit dem Anschlusskontakt A in Verbindung tritt und nach Vollendung dieser weiteren Drehung bis in eine 90°-Stellung dann durch den Zentralschalter 2 eine dritte Schaltstellung erreicht ist, in welcher die Schalter 4 und 5 wiederum geschlossen sind, so dass alle Anschlusskontakte A, B und C miteinander verbunden sind und der Leistungsschalter 1, der Trennschalter 4 sowie die Sammelschiene 6 geerdet sind. Bei anschließender noch weiterer Drehung des Zentralschalters 2 um 90° wird dann in analoger Weise eine vierte Schaltstellung des Zentralschalters 2 erreicht und eine Verbindung zwischen dem Leistungsschalter 1 und dem Erdungsschalter 5 über den Zentralschalter 2 hergestellt, so dass der Leistungsschalter 1 geerdet ist, wobei dann der Kontakt 20c und der Anschlusskontakt A sowie der Kontakt 20b und der Anschlusskontakt C jeweils miteinander in Verbindung stehen. In allen Zwischenstellungen des Zentralschalters 2, in denen die Kontakte 20a, 20b und 20c mit keinem der Anschlusskontakte A, B oder C in Verbindung stehen oder treten liegt eine fünfte Stellung, die Neutralstellung, des Zentralschalters 2 vor. Es besteht dabei dann keine Verbindung zwischen dem Leistungsschalter 1 und/oder dem Trennschalter 4 und/oder dem Erdungsschalter 5. Außerdem sind die Vakuumschaltkammern 10 von Trennschalter 4 und Erdungsschalter 5 geöffnet und bilden zwischen den Schaltkontakten 13 und 15 jeweils eine Trennstrecke aus.
Insgesamt ist die bauliche Form des Zentralschalters 2 sowie die Anordnung der Anschlusskontakte A, B und C auf der Innenseite der Wandung des Gehäuses 3 derart ausgestaltet, dass der Zentralschalter 2 mit seinem Kontakten 20a, 20b und 20c sowohl eine elektrische Verbindung mit dem jeweils an einem seiner Anschlusskontakte 20a, 20b, 20c anliegenden Anschlusskontakt A, B oder C ausbildet, als dabei aber auch gleichzeitig in der Lage ist, den jeweiligen Kontaktstößel 14 gegen die Kraft einer Druckfeder 17 zu betätigen und in eine Schließstellung der jeweiligen Vakuumschaltkammer 10 zu bewegen. Mit Hilfe des Zentralschalters 2 sind der Leistungsschalter 1 und der Trennschalter 4 sowohl zur Erstellung einer elektrischen Leitungsverbindung zu der Sammelschiene 6 miteinander in eine Leitungsverbindungsstellung bringbar als auch zur Erstellung einer Trennstrecke aus dieser Leitungsverbindungsstellung bringbar, wobei weiterhin sowohl der Trennschalter 4 als auch der Leistungsschalter 1 getrennt oder gemeinsam in eine Erdungsstellung mit dem Erdungsschalter 5 bringbar sind.
Weiterhin ist der Zentralschalter 2 mit dem Antrieb des Leistungsschalter 1 derart, insbesondere mechanisch, verriegelt und gekoppelt, dass der Zentralschalter 2 nur dann bewegt werden kann, wenn der Leistungsschalter 1 sich in seiner Öffnungsstellung befindet, also ausgelöst und geöffnet wurde.
Das Gehäuse 3 ist in einem über 180° hinausgehenden Wandungsbereich kreisbogenförmig ausgebildet und weist jeweils um 90° zum Vakuumschalter 5 radial beabstandet an seiner Außenseite angeflanscht den Trennschalter 4, den Vakuumschalter 5 und der Leistungsschalter 1 auf, die mit entsprechenden Abständen mit ihren Anschlusskontakten A, B und C in das Innere des Gehäuse 3 hinein ragen. Das Gehäuse 3 besteht aus einem Isoliermaterial, insbesondere einem elektrisch isolierenden Gießharz. Mit dem Gehäuse 3 lässt sich somit eine feststoffisolierte Schaltanlage ausbilden.
In den Schalterstellungen, in denen kein Kontakt 20a, 20b oder 20c an einem Anschlusskontakt B und/oder C anliegt, hält die Druckfeder 17 den jeweiligen beweglichen Schaltkontakt 15 in der „Offen"-Stellung und sichert damit die in der jeweiligen Vakuumschaltkammer 10 ausgebildete Trennstrecke, wobei die Vakuumschaltkammern 10 eben kein selbsttätiges Ausschaltvermögen besitzen, sondern nur die Trennstrecke sichern. Die Kontaktfläche zwischen den Schaltkontakten 13 und 15 kann als Ringkontakt oder Flächenkontakt ausgebildet sein.
Insgesamt ist die feststoffisolierte Mittelspannungsschaltanlage durch ihre Kompaktbauweise gekennzeichnet. Alle Schaltvorgänge werden innerhalb von Vakuumkammern ausgeführt, so dass lediglich minimale Trennstrecken notwendig sind.
Natürlich lässt sich die elektrische Schaltanlage auch als gasisolierte Schaltanlage ausbilden und die Schalteinheit in einem mit elektrisch isolierendem Gas oder auch Luft oder N₂ oder SF₆ gefüllten Gehäuse anordnen.
Auch können ebenso elektrische Schaltanlagen mit einem Zentralschalter 2 ausgestattet sein, an welchem an Stelle eines Leistungsschalters ein Lastschalter angeordnet, insbesondere angeflanscht ist.

Claims

Schaltanlage, vorzugsweise Mittelspannungsschaltanlage, umfassend einen Leistungsschalter (1) oder Lastschalter und einen Trennschalter (4) sowie einen als Vakuumschaltkammer (10) ausgebildeten Erdungsschalter (5), gekennzeichnet durch ein Gehäuse (3) an dem der als Vakuumschaltkammer (10) ausgebildete Trennschalter (4), der Erdungsschalter (5) und der Leistungsschalter (1) oder Lastschalter angeordnet sind und in dem ein Zentralschalter (2) angeordnet ist, mit welchem die Vakuumschaltkammern (10) von Trennschalter (4) und Erdungsschalter (5) mechanisch betätigbar sowie elektrische Verbindungen zwischen Anschlusskontakten (A, B, C) von Leistungsschalter (1) oder Lastschalter, Trennschalter (4) und Erdungsschalter (5) herstellbar sind.
Schaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Zentralschalter (2) jeweils ein Kontaktstößel (14) der Vakuumschaltkammer (10) mechanisch betätigbar und gleichzeitig eine elektrische Verbindung mit dem jeweiligen Anschlusskontakt (A, B, C) herstellbar ist.
Schaltanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentralschalter (2) derart mit dem Antrieb des Leistungsschalters (1) oder Lastschalters, insbesondere mechanisch, gekoppelt und/oder verriegelt ist, dass er nur bei geöffnetem Leistungsschalter (1) oder Lastschalter bewegbar oder betätigbar ist.
Schaltanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentralschalter (2) als Drehschalter ausgebildet ist.
Schaltanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Anschlusskontakte (A, B, C) und die, insbesondere T-förmige, Form des Zentralschalters (2) fünf Schaltstellungen ermöglichen: – eine Normalstellung, in der die die Anschlusskontakte (A) und (B) aufweisenden Trennschalter (4) und Leistungsschalter (1) oder Lastschalter miteinander verbunden sind, – eine zweite Stellung, in der die die Anschlusskontakte (B) und (C) aufweisenden Trennschalter (4) und Erdungsschalter (5) miteinander verbunden und der Trennschalter (4) sowie eine Sammelschiene (6) geerdet sind, – eine dritte Stellung, in der die die Anschlusskontakte (A), (B) und (C) aufweisenden Leistungsschalter (1) oder Lastschalter, Trennschalter (4) und Erdungsschalter (5) miteinander verbunden sind und der Leistungsschalter (1) oder Lastschalter und der Trennschalter (4) sowie die Sammelschiene (6) geerdet sind, – eine vierte Stellung, in der die die Anschlusskontakte (A) und (C) aufweisenden Leistungsschalter (1) oder Lastschalter und Erdungsschalter (5) miteinander verbunden sind und der Leistungsschalter (1) oder Lastschalter geerdet ist, sowie – eine Neutralstellung, in der keine Verbindung zwischen den die Anschlusskontakte (A), (B) und (C) aufweisenden Leistungsschalter (1) oder Lastschalter, Trennschalter (4) und Erdungsschalter (5) besteht und sowohl der Trennschalter (4) als auch der Erdungsschalter (5) geöffnet sind.
Schaltanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumschaltkammern (10) von Erdungsschalter (5) und Trennschalter (4) baugleich ausgebildet sind.
Schaltanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumschaltkammern (10) in ihrer Schaltstrecke zur Sammelschiene (6) und zum Erdungspunkt (23) vom Zentralschalter (2) mitbetätigt werden.
Schaltanlagen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkontakte (13, 15) der Vakuumschaltkammmern (10) als Ring- oder Flächenkontakte ausgebildet sind.
Schaltanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumschaltkammern (10) kein selbsttätiges Ausschaltvermögen aufweisen und Mittel (17) zur Aufrechterhaltung ihrer Trennstrecke umfassen.
Schaltanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumschaltkammer (10) einen in einer Faltenbalgmanschette (16) geführten Kontaktstößel (14) aufweist, wobei der Kontaktstößel (14) durch eine außerhalb der Vakuumschaltkammer (10) angeordnete und auf den Kontaktstößel (14) einwirkende Druckfeder (17) in geöffnetem Zustand der Vakuumschaltkammer (10) stabilisiert und/oder in seiner geöffneten Stellung gehalten wird.
Schaltanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) des Zentralschalters (2) aus einem Isoliermaterial, insbesondere einem Gießharz, besteht.
Schaltanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) mit Zentralschalter (2) und dem daran angeschlossenen Leistungsschalter (1) oder Lastschalter, dem Trennschalter (4) und dem Erdungsschalter (5) eine Schalteinheit ausbilden.
Schaltanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit in einem isoliergasgefüllten Gehäuse angeordnet ist.
Schaltanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltanlage Bestandteil einer Schaltstation oder einer Schaltzelle ist.