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Title:
COMPRESSED-GAS INSULATION SWITCHING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/074086
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a compressed-gas insulation switching device (1) comprising a grounded encapsulation housing (2) consisting of an electrically conductive material and a phase conductor (3) that is electrically insulated and located inside the encapsulation housing (2). A first and a second flange (5, 6) are positioned on the grounded encapsulation housing (2). Insulation housings (12, 13), which contain a respective isolator (16, 17) and an interrupter unit (15) of a power circuit breaker, are connected to the flanges (5, 6). The insulation housings (12, 13) containing the isolator and interrupter unit (15) are interchangeable.

Inventors:
MEINHERZ MANFRED (DE)
Application Number:
PCT/DE2005/000120
Publication Date:
August 11, 2005
Filing Date:
January 24, 2005
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
MEINHERZ MANFRED (DE)
International Classes:
H02B5/06; (IPC1-7): H02B5/06
Foreign References:
EP1207601A22002-05-22
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 003, no. 090 (E - 127) 31 July 1979 (1979-07-31)
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Druckgasisoliertes Schaltgerät (1) mit einem geerdeten Kapselungsgehäuse (2) aus elektrisch leitendem Material, wo bei innerhalb des Kapselungsgehäuses (2) ein elektrischer Phasenleiter (3) elektrisch isoliert angeordnet ist, mit fol genden Merkmalen : das Kapselungsgehäuse (2) weist einen ersten und einen zweiten Flansch (5,6) auf, an dem ersten Flansch ist (5) über ein erstes Kopplungsge häuse (8) ein erstes Isoliergehäuse (12), welches eine Un terbrechereinheit (15) eines Leistungsschalters umgibt, angeschlossen, an dem zweiten Flansch (6) ist über ein zweites Kopplungs gehäuse (9) ein zweites Isoliergehäuse (13), welches einen Trennschalter umgibt, angeschlossen, ein erster Anschlusspunkt der Hauptstrombahn der Unterbre chereinheit (15) ist an den Phasenleiter (3) angeschlos sen, ein erster Anschlusspunkt des Trennschalters ist an den Phasenleiter (3) angeschlossen, ein zweiter Anschlusspunkt der Hauptstrombahn der Unterbre chereinheit (15) ist aus dem Inneren des ersten Isolierge häuses (12) nach außen geführt, ein zweiter Anschlusspunkt des Trennschalters ist aus dem Inneren des zweiten Isoliergehäuses (13) nach außen ge führt.
2. Druckgasisoliertes Schaltgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an das erste Kopplungsgehäuse (8) eine Antriebseinrichtung (18) zur Bewegung eines bewegbaren Kontaktstückes des Trenn schalters angekoppelt ist.
3. Druckgasisoliertes Schaltgerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an das zweite Kopplungsgehäuse (9) eine Antriebseinrichtung (22) zur Bewegung eines bewegbaren Kontaktstückes der Unter brechereinheit (15) des Leistungsschalters angekoppelt ist.
4. Druckgasisoliertes Schaltgerät (1) nach einem der Ansprü che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Isoliergehäuse (12) nebst Unterbrechereinheit (15) und erstem Kopplungsgehäuse (8) und das zweite Isoliergehäuse (12) nebst Trennschalter und zweitem Kopplungsgehäuse (9) ge geneinander austauschbar sind.
5. Druckgasisoliertes Schaltgerät (1) nach einem der Ansprü che 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wandung der Kopplungsgehäuse (8, 9,10) jeweils von einer Antriebswelle (19) durchsetzt sind.
6. Druckgasisoliertes Schaltgerät (1) nach einem der Ansprü che 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtungen (18,22) am äußeren Umfang der je weiligen Kopplungsgehäuse (8,9, 10) angeordnet sind und von den jeweiligen Kapselungsgehäusen (2) getragen sind.
Description:
Beschreibung Druckgasisoliertes Schaltgerät Die Erfindung bezieht sich auf ein druckgasisoliertes Schalt- gerät mit einem geerdeten Kapselungsgehäuse aus elektrisch leitendem Material, wobei innerhalb des Kapselungsgehäuses ein elektrischer Phasenleiter elektrisch isoliert angeordnet ist.

Ein derartiges druckgasisoliertes Schaltgerät ist beispiels- weise aus der US-Patentschrift US 6,459, 568 B2 bekannt. Das dortige geerdete Kapselungsgehäuse umgibt eine Trennschalt- einrichtung. Der eine Anschluss der Trennschalteinrichtung ist an eine von einem isolierenden Gehäuse umgebene Unterbre- chereinheit eines Leistungsschalters angeschlossen. Der ande- re Anschluss der Trennschalteinrichtung ist mittels einer Freiluftdurchführung durch eine Wandung des Kapselungsgehäu- ses hindurchgeführt. Aufgrund der Anordnung einer Trenn- schalteinrichtung innerhalb eines geerdeten Kapselungsgehäu- ses und einer Unterbrechereinheit innerhalb eines Gehäuses aus elektrisch isolierendem Material ist eine flexible Anpas- sung des bekannten Schaltgerätes kaum möglich. So ist bei- spielsweise ein Vertauschen der Unterbrechereinheit des Leis- tungsschalters und der Trennschalteinrichtung nicht ohne Wei- teres möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein druckgasisoliertes Schalt- gerät anzugeben, welches variabel mit verschiedenen Geräten ausrüstbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Kapselungsgehäuse einen ersten und einen zweiten Flansch auf- weist, dass an dem ersten Flansch über ein erstes Kopplungs- gehäuse ein erstes Isoliergehäuse, welches eine Unterbrecher- einheit eines Leistungsschalters umgibt, angeschlossen ist, dass an dem zweiten Flansch über ein zweites Kopplungsgehäuse ein zweites Isoliergehäuse, welches einen Trennschalter um- gibt, angeschlossen ist,. dass ein erster Anschlusspunkt der Hauptstrombahn der Unterbrechereinheit an den Phasenleiter angeschlossen ist, dass ein erster Anschlusspunkt des Trenn- schalters an den Phasenleiter angeschlossen ist, dass ein zweiter Anschlusspunkt der Hauptstrombahn der Unterbrecher- einheit aus dem Inneren des ersten Isoliergehäuses nach außen geführt ist und dass ein zweiter Anschlusspunkt des Trenn- schalters aus dem Inneren des zweiten Isoliergehäuses nach außen geführt ist.

Durch die Verwendung eines ersten und eines zweiten Isolier- gehäuses kann ein modulartiger Aufbau des Schaltgerätes vor- genommen werden. Weiterhin kann die bewährte Konstruktion des Führens eines elektrischen Phasenleiters innerhalb eines ge- erdeten Kapselungsgehäuses beibehalten werden. Dadurch sind erfindungsgemäße Schaltgeräte auch als Ersatz für klassische Dead-Tank-Schalter einsetzbar. Durch die Verwendung von Kopp- lungsgehäusen ist eine Anpassung an unterschiedliche Flansch- durchmesser in einfacher Weise möglich. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der erste und der zweite Flansch den glei- chen konstruktiven Aufbau mit den gleichen Abmessungen auf- weisen. Dadurch ist es möglich, die Anzahl verschiedener Kopplungsgehäuse zu reduzieren.

Vorteilhafterweise kann weiter vorgesehen sein, dass an das erste Kopplungsgehäuse eine Antriebseinrichtung zur Bewegung eines bewegbaren Kontaktstückes des Trennschalters angekop- pelt ist.

Ebenso kann auch vorteilhaft vorgesehen sein, dass an das zweite Kopplungsgehäuse eine Antriebseinrichtung zur Bewegung eines bewegbaren Kontaktstückes der Unterbrechereinheit des Leistungsschalters angekoppelt ist.

Durch die Ankoppelung der Antriebseinrichtungen an den jewei- ligen Kopplungsgehäusen ist das Einleiten der Antriebsbewe- gung in unmittelbarer Nähe der zu bewegenden Kontaktstücke des Leistungsschalters bzw. des Trennschalters ermöglicht.

Aufwändige Gestänge zur Einleitung und Umlenkung von An- triebsbewegungen, beispielsweise an dem geerdeten Kapselungs- gehäuse, sind so nicht mehr erforderlich. Dadurch ist es mög- lich, das Kapselungsgehäuse selbst frei von Antriebsmechani- ken zu halten.

Eine vorteilhafte weitere Ausgestaltung kann vorsehen, dass das erste Isoliergehäuse nebst Unterbrechereinheit und erstem Kopplungsgehäuse und das zweite Isoliergehäuse nebst Trenn- schalter und zweitem Kopplungsgehäuse gegeneinander aus-. tauschbar sind.

Die Austauschbarkeit der Isoliergehäuse gestattet es, mit ein und dem selben Kapselungsgehäuse verschiedene Schaltungsvari- anten aufzubauen. Insbesondere besteht die Möglichkeit, die Lage der elektrischen Anschlusspunkte sehr variabel an be- reits bestehende Schaltanlagen anzupassen, ohne die Konstruk- tion des Schaltgerätes selbst abändern zu müssen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die jeweiligen Isoliergehäuse und/oder die jeweiligen Kopplungsgehäuse gleichartig ausge- bildet sind. Somit reduziert sich die zur Herstellung eines druckgasisolierten Schaltgerätes notwendige Anzahl verschie- dener Gehäusegruppen. Durch die Austauschbarkeit ist weiter- hin ermöglicht, verschiedene Trennschalter und Leistungs- schalter mit unterschiedlichen technischen Kenndaten an einem Schaltgerät miteinander zu kombinieren.

Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass eine Wandung der Kopplungsgehäuse jeweils von einer Antriebswelle durch- setzt sind.

Je nach den für das jeweilige Schaltgerät benötigten Antrie- ben können die Antriebswellen unterschiedliche Dimensionen aufweisen oder auch unterschiedliche Lagen an einem der Kopp- lungsgehäuse aufweisen. Durch eine Anordnung der Antriebswel- le an dem Kopplungsgehäuse sind bei verschiedenen Antrieben deshalb lediglich Änderungen an dem Kopplungsgehäuse selbst notwendig. Da keine Eingriffe in das Isoliergehäuse nötig sind, können gleichartige Isoliergehäuse verwendet werden.

Besonders vorteilhaft kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Antriebseinrichtungen am äußeren Umfang der jeweiligen Kopplungsgehäuse angeordnet sind und von den jeweiligen Kap- selungsgehäusen getragen sind.

Ebenso wie die Dimensionen der Antriebswellen können auch die Gestalten der verschiedenen Antriebseinrichtungen voneinander abweichen. Je nach Einbaulage kann dabei auch der Anbauort der jeweiligen Antriebseinrichtungen an dem Kopplungsgehäuse verschieden sein. Anpassung für verschiedene Lagen der An- triebseinrichtungen sind dabei lediglich an den Kopplungsge- häusen selbst vorzunehmen. Die Isoliergehäuse bzw. das Kapse- lungsgehäuse selbst bleibt von derartigen Anpassungskonstruk- tionen weitgehend unberührt. Dadurch wird die Modularität der Gesamtkonstruktion weiter unterstützt. Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sche- matisch in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend näher be- schrieben.

Dabei zeigt die Figur 1 ein druckgasisoliertes Schaltgerät in einer ersten Ausgestaltungsvariante und die Figur 2 das druckgasisolierte Schaltgerät in einer zweiten Ausgestaltungsvariante.

Die Figur 1 zeigt eine erste Ausgestaltungsvariante eines druckgasisolierten Schaltgerätes 1. Das druckgasisolierte Schaltgerät 1 weist ein Kapselungsgehäuse 2 auf. Das Kapse- lungsgehäuse 2 ist aus einem elektrisch leitenden Material, beispielsweise Aluminium oder Stahl, gefertigt und mit Erdpo- tential beaufschlagt. Im Innern des Kapselungsgehäuses 2 ist ein elektrischer Phasenleiter 3 angeordnet. Der elektrische Phasenleiter 3 ist gegenüber dem geerdeten Kapselungsgehäuse 2 elektrisch isoliert angeordnet. Das Kapselungsgehäuse 2 schützt den elektrischen Phasenleiter vor äußeren Einflüssen.

Das Kapselungsgehäuse 2 ist auf einem Traggestell 4 montiert.

Das Kapselungsgehäuse 2 weist einen ersten Flansch 5, einen zweiten Flansch 6 sowie einen dritten Flansch 7 auf. Die drei Flansche 5,6, 7 weisen vorteilhafterweise die gleichen Ab- messungen auf. Auf den ersten Flansch 5 ist ein erstes Kopp- lungsgehäuse 8 aufgesetzt. Auf den zweiten Flansch 6 ist ein zweites Kopplungsgehäuse 9 und auf den dritten Flansch 7 ein drittes Kopplungsgehäuse 10 aufgesetzt. Die Kopplungsgehäuse 8,9 10 sind unter Zwischenlage jeweils eines scheibenförmi- gen Isolators lla, llb, llc an die Flansche 5,6, 7 ange- flanscht. Weiterhin ist an das erste Kopplungsgehäuse 9 ein erstes Isoliergehäuse 12 angeflanscht. Weiterhin ist an das zweite Kopplungsgehäuse 9 ein zweites Isoliergehäüse 13 ange- flanscht. Auch an das dritte Kopplungsgehäuse 10 ist ein drittes Isoliergehäuse 14 angeflanscht. Die Isoliergehäuse 12,13, 14 sind jeweils im Wesentlichen zylinderförmig ausge- bildet. In seinem Inneren längs der Zylinderachse ist in dem ersten Isoliergehäuse 12 eine Unterbrechereinheit 15 eines Leistungsschalters angeordnet. Längs der Hauptachsen des zweiten Isoliergehäuses 13 und des dritten Isoliergehäuses 14 ist jeweils ein Trennschalter 16,17 angeordnet. Ein erster Anschlusspunkt der Hauptstrombahn der Unterbrechereinheit 15 ist mittels eines Leiterstückes durch den Scheibenisolator lla hindurchgeführt und kontaktiert den elektrischen Phasen- leiter 3 innerhalb des Kapselungsgehäuses 2. Ein zweiter An- schlusspunkt der Hauptstrombahn der Unterbrechereinheit 15 ist an dem freien Ende des ersten Isoliergehäuses 12 gasdicht nach außen geführt. Zwischen dem ersten Anschlusspunkt und dem zweiten Anschlusspunkt der Hauptstrombahn der Unterbre- chereinheit 15 ist das Kontaktsystem der Unterbrechereinheit 15 angeordnet. Mit Hilfe der Unterbrechereinheit 15 sind bei- spielsweise Nennströme und Kurzschlussströme ausschaltbar.

Dazu ist die Unterbrechereinheit 15 mit einem bewegbaren in der Figur nicht näher dargestellten Kontaktstück ausgestat- tet, welches über eine erste Antriebseinrichtung 18 bewegbar ist. Die erste Antriebseinrichtung 18 ist an der Außenseite des ersten Kopplungsgehäuses 8 befestigt. Eine Welle 19 durchgreift eine Wandung des ersten Kopplungsgehäuses 9 gas- dicht. Über die Welle 19 wird eine Drehbewegung von außerhalb des ersten Kopplungsgehäuses 8 in das Innere des ersten Kopp- lungsgehäuses 8 übertragen. Im Innern des ersten Kopplungsge- häuses 8 ist an der Welle 19 eine Schwinge 20 angeordnet. Ü- ber eine an der Schwinge 20 befestigte Pleuelstange wird eine Drehbewegung der Welle 19 in eine lineare Bewegung umgeformt.

Diese Linearbewegung wird auf das bewegbare Kontaktstück ü- bertragen. Zur Überwachung eines Stromflusses in der Haupt- strombahn der Unterbrechereinheit 15 ist im Bereich der Flanschverbindung von dem ersten Kopplungsgehäuse 8 und dem ersten Isoliergehäuse 12 ein Ringwandler 21 an dem ersten I- soliergehäuse 12 angeordnet.

An dem zweiten Flansch 6 ist unter Zwischenschaltung des zweiten Kopplungsgehäuses 9 das zweite Isoliergehäuse 13 an- geflanscht. An dem zweiten Kopplungsgehäuse 9 ist eine zweite Antriebseinrichtung 22 befestigt. Eine von der zweiten An- triebseinrichtung 22 erzeugte Bewegung wird in einer ver- gleichbaren Art und Weise wie an dem ersten Kopplungsgehäuse 8 in das zweite Kopplungsgehäuse 9 eingeleitet. Da jedoch die Anforderungen, beispielsweise hinsichtlich Schaltgeschwindig- keit bzw. Schalthäufigkeit an eine Unterbrechereinheit eines Leistungsschalters und an einen Trennschalter unterschiedlich sind, können zur Übertragung der Antriebskräfte Wellen bzw.

Schwingen und Pleuels von veränderter Dimension Verwendung finden.

Ein erster Anschlusspunkt des Trennschalters 16 ist unter Verwendung eines elektrischen Leiters durch den Scheibeniso- lator llb hindurchgeführt und kontaktiert im Innern des Kap- selungsgehäuses den elektrischen Phasenleiter 3. Ein zweiter Anschlusspunkt des Trennschalters 16 ist aus dem Innern des zweiten Isoliergehäuses 13 nach außen geführt. Die Durchfüh- rung des zweiten Anschlusspunktes des Trennschalters erfolgt an dem freien Ende des zweiten Isoliergehäuses 13. Das an dem dritten Flansch 7 angeflanschte dritte Kopplungsgehäuse 10 weist einen ähnlichen Aufbau wie das zweite Kopplungsgehäuse 9 auf. Zusätzlich ist an dem dritten Kopplungsgehäuse 10'ein Erdungsschalter 23 angeordnet. Mit Hilfe des Erdungsschalters 23 ist über den an dem ersten Anschlusspunkt des Trennschal- ters 17 der elektrische Phasenleiter 3 erdbar, das heißt, der isoliert innerhalb des Kapselungsgehäuses 2 gelagerte elekt- rische Phasenleiter 3 ist mit dem Erdpotential führenden Kap- selungsgehäuse 2 elektrisch leitend verbunden.

In der Figur 2 ist eine zweite Variante eines druckgasiso- lierten Schaltgerätes dargestellt. Aufgrund der gleichen Di- mensionen des ersten Flansches 5 und des zweiten Flansches 6 sind die daran angeflanschten Kopplungsgehäuse 8,9 sowie die weiter daran angebauten bzw. angeflanschten Vorrichtungen ge- geneinander austauschbar. Das heißt, die in dem ersten Iso- liergehäuse 12 angeordnete Unterbrechereinheit 15 eines Leis- tungsschalters ist gegen den im Innern des zweiten Isolierge- häuses 13 angeordneten Trennschalter 16 austauschbar. Um den Austausch möglichst rasch erfolgen zu lassen, kann vorgesehen sein, dass die Scheibenisolatoren lla, b als Schottisolatoren ausgebildet sind, wodurch der im Innern des Kapselungsgehäu- ses 2 gebildete Gasraum von den Gasräumen der Kopplungsgehäu- se 8,9 bzw. der Isoliergehäuse 12,13 abgetrennt ist.

Wie bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten druckgasiso- lierten Schaltgerät ersichtlich, können so die jeweils strah- lenförmig zueinander angeordneten Isoliergehäuse 12, 13, 14 nebst Kopplungsgehäuse 8,9, 10 sowie Ein-und Anbauteilen gegeneinander getauscht werden. Dadurch wird ein flexibles druckgasisoliertes Schaltgerät geschaffen, welches an die An- forderungen des Aufstellungsortes sehr einfach anpassbar ist.