Dreistellungslasttrennschalter für Mittelspannungs- Schaltanlagen

Die Erfindung betrifft einen Dreistellungslasttrennschalter für Mittelspannungs-Schaltanlagen mit einem HauptkontaktSystem, gebildet aus einem ersten Festkontakt und einem zweiten Festkontakt, welche sich diametral gegenüberstehen, und einem mittels einem mittig zwischen dem ersten Festkontakt und dem zweiten Festkontakt angeordneten Drehstützer drehbaren Bewegkontakt unter Ausbildung eines Hauptstrompfades in einer ersten Position des Bewegkontaktes, Ausbildung einer Trennstrecke in einer zweiten Position des drehbaren Bewegkontaktes und Ausbildung einer Erdungsstellung mit einem Erdungskontaktsystem in einer dritten Position des drehbaren Bewegungskontaktes, sowie einem Nebenstrompfad, gebildet aus dem ersten Festkontakt, dem zweiten Festkontakt, einem Löschkontakt- System sowie einem ersten Schleifkontakt und einem zweiten Schleifkontakt zum Ausbilden einer leitenden Verbindung mit dem drehbaren Bewegkontakt in einem zwischen der ersten Position und der zweiten Position befindlichen Drehwinkelbereich des drehbaren Bewegkontaktes derart, dass beim Einleiten einer Drehbewegung in den drehbaren Bewegkontakt eine Kommutie- rung eines über das Schaltgerät fließenden Wechselstromes vom Hauptstrompfad auf den Nebenstrompfad ermöglicht ist, wobei der drehbare Bewegkontakt Mittel zum Unterbrechen des Löschkontaktsystems aufweist, und bei gelöschtem Lichtbogen und Einleiten weiterer Drehbewegung ein Ausbilden der Trennstre- cke ermöglicht ist, wobei das Löschkontaktsystem eine Vakuumschaltröhre umfasst.

Ein Lasttrennschalter für Mittelspannungs-Schaltanlagen ist beispielsweise aus der DE 10 2004 006 476 A1 bekannt und um- fasst ein Hauptkontaktsystem sowie einen Nebenschlusszweig, in welchem Nebenschlusszweig eine Löschkontaktanordnung zum Löschen eines Lichtbogens sowie eine Trennkontaktanordnung zum Bereitstellen einer Spannungsfestigkeit vorgesehen sind. Ein Dreistellungslasttrennschalter der eingangs genannten Art ist aus der EP 0693763 Bl bekannt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Dreistellungslasttrennschalter der eingangs genannten Art auszubilden, welches bei einem kompakten Aufbau kostengünstig herstellbar ist. Erfindungsgemäß gelöst wird dies dadurch, dass die Mittel eine Kurvenscheibe zur Betätigung einer mittels eines Führungselementes mit einem Bewegkontakt-Anschlussbolzen der Vakuumschaltröhre gekoppelten Wippe umfassen und die Mittel weiterhin einen Klappmechanismus derart aufweisen, dass bei einem Einschaltvorgang des Dreistellungslasttrennschalters aus der dritten oder der zweiten Position des drehbaren Bewegungskontaktes in seine erste Position das Löschkontaktsystem unterbrochen ist. Ein derartiger Dreistellungslasttrennschalter weist einerseits einen kompakten Aufbau auf, weil durch die diametrale Anordnung von erstem Festkontakt und zweitem Festkontakt zueinander sowie dem dazwischen angeordneten drehbaren Bewegkontakt eine Anordnung von Hauptstrompfad und Nebenstrompfad auf kleinem Bauraum nebeneinander ermöglicht ist, indem bei der Drehbewegung eine Kommutierung des über das Schaltgerät geführten Wechselstromes vom Hauptstrompfad auf den Nebenstrompfad ermöglicht ist. Andererseits weist ein derartiges Schaltgerät einen kostengünstigen Aufbau auf, weil durch das im Nebenstrompfad angeordnete Löschkontaktsystem sowohl dieses als auch die ersten und zweiten Schleifkontakte sowie weitere Verbindungsmittel zu dem ersten bzw. dem zweiten Festkontakt aus kostengünstigem Material, wie beispielsweise Stahl oder Edelstahl oder Aluminium oder dergleichen, her- stellbar sind, weil über den Nebenstrompfad lediglich kurzzeitig bei einem Schaltvorgang ein Strom geführt wird, bis nach Lichtbogenlöschung im Löschkontaktsystem ein Überführen in die Trennstellung des Dreistellungslasttrennschalters ge- schieht, so dass die Anforderungen an die Materialeigenschaften des Nebenstrompfades geringer sind als die Anforderungen an die Materialeigenschaften des Hauptstrompfades. Der Aufbau mit Kurvenscheibe ist dabei mechanisch einfach und damit kom- pakt und kostengünstig, da mit diesem Aufbau lediglich Arbeit gegen die geringe Federkraft der Kontaktdruckfeder des Löschkontaktsystems zu verrichten ist und durch den Klappmechanismus ist in vorteilhafter Weise gewährleistet, dass ein Einschaltvorgang des Schaltgerätes durch Einleiten der Drehbewe- gung in die entgegengesetzte Richtung und Überführung des drehbaren Bewegkontaktes aus der dritten oder der zweiten Position in die erste Position der Einschaltvorgang ohne elektrische Beeinflussung über den Nebenstrompfad und insbesondere ohne Beteiligung der Vakuumschaltröhre des Löschkontaktsys- tems ausgeführt wird, so dass an die Vakuumschaltröhre keine Anforderungen bezüglich Einschaltfestigkeit oder dergleichen gestellt werden, weil ein Einschaltlichtbogen beim Einschaltvorgang zwischen dem drehbaren Bewegkontakt und den ersten bzw. zweiten Festkontakten gezündet wird, was insbesondere bei Anordnung des Dreistellungslasttrennschalters in einem mit einem Isoliermedium, beispielsweise einem Isoliergas oder einer Isolierflüssigkeit gefüllten Gehäuse eine einfache, im Gegensatz zur Einschaltung in der Vakuumschaltröhre kostengünstigere Möglichkeit zur Ausführung eines Einschaltvorgan- ges darstellt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Vakuumschaltröhre ein mittels einer Kontaktdruckfeder

schließbares Kontaktsystem auf. Das Kontaktsystem der Vakuum- schaltröhre ist durch die Kontaktdruckfeder in seinem geschlossenen Zustand gehalten, solange die Mittel des drehbaren Bewegkontaktes zum Unterbrechen des Löschkontaktsystems nicht an diesem angreifen, so dass durch die Anordnung des Löschkontaktsystems im Nebenstrompfad insbesondere für die Kontaktdruckfeder nur eine geringe Federkraft notwendig ist, da über den Nebenstrompfad kein Kurzschlussstrom geführt, ein- oder ausgeschaltet wird. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Erdungskontaktsystem durch einen Erdungskontakt, den zweiten Schleifkontakt als Erdungsgegenkontakt sowie den drehbaren Bewegungskontakt gebildet. Dadurch ist in einfacher und kom- pakter Weise ein Dreistellungslasttrennschalter mit den Stellungen EIN, AUS und ERDE gebildet.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung und eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beiliegenden Figu- ren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1: ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schaltgerätes in einer ersten Position;

Figuren 2 und 3 : das Schaltgerät der Figur 1 in einer

Trennstellung bzw. einer Erdungsstellung;

Figur 4 : eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines dreiphasigen Schaltgerätes gemäß dem Schaltgerät der Figur 1.

Figur 1 zeigt einen Dreistellungslasttrennschalter 1 zur Anwendung in Mittelspannungs-Schaltanlagen, welche figürlich nicht näher dargestellt sind, wobei der Dreistellungslasttrennschalter 1 mit einem ersten Festkontakt 2 mit einem Sam- melschienenanschluss der Schaltanlage verbindbar ist und mit einem zweiten Festkontakt 3 mit einem Kabelabgang der Mittel - spannungs-Schaltanlage verbindbar ist. Der erste Festkontakt 2 und der zweite Festkontakt 3, welche vorzugsweise aus Kupfer als Material ausgebildet sind, bilden gemeinsam mit einem drehbaren Bewegkontakt 4 ein Hauptkontaktsystem und einen Hauptstrompfad des Dreistellungslasttrennschalters 1 aus. Der Bewegkontakt 4 ist als Messerpaar ausgebildet und umfasst ein erstes Messerpaarende 5 sowie ein zweites Messerpaarende 6 und eine figürlich nicht dargestellte weitere leitende Verbindung zwischen erstem Messerpaarende 5 und zweitem Messerpaarende 6 und befindet sich in der Figur 1 in einer ersten Position, in welcher das erste Messerpaarende 5 mit dem ersten Festkontakt 2 eine leitende Verbindung ausbildet und das zweite Messerpaarende 6 mit dem zweiten Festkontakt 3 eine leitende Verbindung ausbildet, so dass ein Stromfluss über den Dreistellungslasttrennschalter 1 bzw. über den Hauptstrompfad ermöglicht ist. Der drehbare Bewegkontakt 4 ist dabei an einem Drehstützer 7 befestigt, in welchen Drehstützer 7 eine Antriebsbewegung eines figürlich ebenfalls nicht dargestellten Antriebes zur Drehung des Drehstützers 7, und da- mit Drehung des drehbaren Bewegkontaktes 4 ermöglicht ist. Am ersten Festkontakt 2 ist mittels einer leitenden Verbindung 8 ein Löschkontaktsystem 9 elektrisch leitend angeschlossen, welches Löschkontaktsystem 9 durch eine Vakuumschaltröhre 10 mit Bewegkontakt 11 und Festkontakt 12 gebildet ist, wobei das Löschkontaktsystem 9 in der Figur 1 sich im geschlossenen Zustand befindet, indem eine Kontaktdruckfeder 13 auf einen Bewegkontakt-Anschlussbolzen 14 eine Druckkraft ausübt zum Halten in der geschlossenen Stellung des Löschkontaktsystems 9. Der Bewegkontakt 11 des Löschkontaktsystems 9 ist wiederum leitend verbunden mit einem ersten Schleifkontakt 15. Ein zweiter Schleifkontakt 16 ist mittels eines weiteren leitenden Verbindungselementes 17 mit dem zweiten Festkontakt 3 elektrisch leitend verbunden, so dass nach Einleiten einer Drehbewegung in den Drehstützer 7 und Drehung des drehbaren Bewegkontaktes 4 in eine Kontaktstellung, in welcher sich das erste Messerpaarende 5 bzw. das zweite Messerpaarende 6 des drehbaren Bewegkontaktes 4 mit dem ersten Schleifkontakt 15 bzw. dem zweiten Schleifkontakt 16 in leitender Verbindung befindet, ein Nebenstrompfad über den ersten Festkontakt 2, die leitende Verbindung 8, das geschlossene LöschkontaktSystem 9, den ersten Schleifkontakt 15, den drehbaren Bewegkontakt 4, den zweiten Schleifkontakt 16, das leitende Verbindungselement 17 und den zweiten Festkontakt 3 gebildet ist, wie mit Bezug auf die Figur 2 weiter unten näher erläutert. Der erste Schleifkontakt 15 und der zweite Schleifkontakt 16 können beispielsweise aus Stahl gebildet sein. Am drehbaren Bewegkontakt 4 weiterhin vorgesehen ist eine Kurvenscheibe 18, welche eine Kurvenbahn 19 aufweist, durch die bei einer Drehbewegung des drehbaren Bewegkontaktes 4 eine Wippe 20 betätigbar ist, welche Wippe 20 an einem Drehpunkt 21 drehbar gelagert und mittels eines Führungsbolzens 22 in ihrer Bewegung entlang der Kurvenbahn geführt ist, wobei ein Führungs- element 23 vorgesehen ist, durch welches die Wippe 20 den Bewegkontakt-Anschlussbolzen 14 des Löschkontaktsystems 9 bewegt und das Löschkontaktsystem 9 öffnet. Die Kurvenbahn 19 weist dabei einen ersten Abschnitt 19', dessen Verlauf zum Öffnen des Löschkontaktsystems 9 vorgesehen ist, sowie einen zweiten Abschnitt 19'' mit einem maximalen Radius auf, durch den ein Offenhalten des Löschkontaktsystems über den Führungsbolzen 22 gewährleistet ist.

Ein Erdungskontakt 24 eines Erdungskontaktsystems ist vorge- sehen zum Ausbilden einer Erdungsstellung des Dreistellungs- lasttrennschalters 1, welche mit Bezug auf die Figur 4 näher erläutert wird. An der Kurvenscheibe 18 ist ein Klappmechanismus 25 angeordnet, der einen Drehhebel 26 und einen Federhebel 27 sowie eine Feder 28 aufweist, und der dazu vorgese- hen ist, dass bei einem Einschaltvorgang des Dreistellungs- lasttrennschalters 1 das Löschkontaktsystem 9 in seinem geöffneten Zustand bleibt, während der drehbare Bewegkontakt 4 aus der Erdungsstellung oder der Ausschaltstellung in die erste Position zurück durch Einleiten einer entgegen gesetz- ten Drehbewegung überführt wird, indem die Kurvenbahn 19 durch den Klappmechanismus ihren maximalen Radius behält, wie bei Figur 4 weiter unten näher erläutert. Beim Ausschaltvorgang schwenkt der Federhebel 27, welcher am Drehhebel 26 drehbar gehalten ist, durch den Führungsbolzen 22 gezwungen aus seiner Position der Figur 1 weg, wird aber, sobald durch die Drehbewegung der Führungsbolzen 22 auf der Kurvenbahn den maximalen Radius derselben erreicht hat, durch die Feder 28 zurück in seine ursprüngliche Stellung überführt, so dass bei einem Einschaltvorgang und einer Drehbewegung zurück auch in den Bereich der Kurvenbahn 19 den maximalen Radius aufweist und das Löschkontaktsystem 9 durch den auf dem maximalen Radius geführten Führungsbolzen 22 in dem geöffneten Zustand gehalten ist. Der Dreistellungslasttrennschalter 1 ist dabei in einem Gehäuse 29 angeordnet, welches mit einem Isoliergas oder einer Isolierflüssigkeit befüllbar ist und mittels Befestigungselementen, von denen lediglich eines beispielhaft mit 30 bezeichnet ist, an der Mittelspannungs-Schaltanlage befestigbar und montierbar ist.

Die Funktion des Dreistellungslasttrennschalters 1 der Figur 1 wird im Folgenden anhand der Figuren 1 bis 3 näher erläutert. Wie bereits oben ausgeführt, befindet sich der Drei- Stellungslasttrennschalter 1 in der Figur 1 in seiner ersten Position mit ausgebildetem Hauptstrompfad über den ersten Festkontakt 2, den drehbaren Bewegkontakt 4 und dem zweiten Festkontakt 3. Beim Einleiten einer Antriebsbewegung in den Drehstützer 7 zum Ausführen eines Schaltvorganges und

schlussendlich zum Ausbilden einer Trennstrecke zur dielektrischen Trennung wird zunächst eine figürlich nicht dargestellte Stellung erreicht, in welcher sich das erste Messerpaarende 5 sowohl mit dem ersten Festkontakt 2 als auch mit dem ersten Schleifkontakt 15 in leitender Verbindung be- findet und das zweite Messerpaarende 6 sich mit dem zweiten

Festkontakt 3 und dem zweiten Schleifkontakt 16 in elektrisch leitender Verbindung befindet, so dass zu diesem Zeitpunkt eine Kommutierung vom Hauptstrompfad auf den Nebenstrompfad bei geschlossenem Löschkontaktsystem 9 eingeleitet wird. Bei weiterer Drehbewegung befinden sich das erste Messerpaarende 5 bzw. das zweite Messerpaarende 6 dann nur noch in leitender Verbindung mit dem ersten Schleifkontakt 15 bzw. dem zweiten Schleifkontakt 16, so dass der Hauptstrompfad unterbrochen und die Kommutierung abgeschlossen ist. Dabei greift die Kur- venscheibe 18 mit ihrer Kurvenbahn 19 an der Wippe 20 an, so dass durch Drehung der Wippe 20 um den Drehpunkt 21 über das Führungselement 23 der Bewegkontakt-Anschlussbolzen 14 des Löschkontaktsystems 9 zu einer Bewegung veranlasst wird, welche gegen die Federkraft der Kontaktdruckfeder 13 einleitbar ist und zum Öffnen des Löschkontaktsystems 9 führt, so dass ein Lichtbogen im Löschkontaktsystem 9 der Vakuumschaltröhre 10 im Nebenstrompfad gezündet wird, welcher bei einem Stromnulldurchgang des über das Schaltgerät geführten Wechselstro- mes gelöscht wird. Bei weiterer Drehbewegung wird die Stellung der Figur 2 erreicht, in welcher sich der drehbare Bewegkontakt 4 in einer zweiten Position mit ausgebildeter Trennstellung und vollständig unterbrochenem Stromfluss be- findet, wobei weiterhin die Kurvenscheibe 18 mit ihrer Kurvenbahn 19 immer noch an der Wippe 20 angreift und das Löschkontaktsystem 9 des Nebenstrompfades geöffnet bleibt, und zwischen den Messerpaarenden 5 bzw. 6 und den Festkontakten 2 bzw. 3 bzw. Schleifkontakten 15 bzw. 16 ein ausreichender Ab- stand besteht, um eine dielektrische Trennungsbedingung des

Schaltgerätes bzw. der Mittelspannungs-Schaltanlage zu erfüllen .

Mit anderen Worten wird also zwischen der ersten Position des eingeschalteten Zustandes des Dreistellungslasttrennschalters

1 der Figur 1 und der zweiten Position mit ausgebildeter Trennstrecke des Dreistellungslasttrennschalters 1 der Figur

2 durch Einleiten einer Drehbewegung in den Drehstützer 7 und damit den drehbaren Bewegkontakt 4 ein Drehwinkelbereich des drehbaren Bewegkontaktes 4 derart durchschritten, dass zunächst eine Kommutierung des über das Schaltgerät fließenden Wechselstromes vom Hauptstrompfad auf den Nebenstrompfad ermöglicht ist und bei gelöschtem Lichtbogen und weiterer Drehbewegung eine Ausbildung der Trennstrecke unter Erreichen der zweiten Position der Figur 2 ermöglicht ist.

Beim Einleiten weiterer Drehbewegung erreicht der drehbare Bewegkontakt 4 schließlich seine dritte Stellung wie in Figur

3 dargestellt, in welcher er sich mit dem zweiten Festkontakt 3 einerseits über das erste Messerpaarende 5 und mit dem Erdungskontakt 24 über das zweite Messerpaarende 6 in leitender Verbindung befindet, so dass eine Erdung aller mit dem zweiten Festkontakt 3 in leitender Verbindung stehenden Anlagenteile ausgebildet ist.

Ein Einschaltvorgang des Dreistellungslasttrennschalters 1 geschieht durch Einleiten einer Drehbewegung in entgegen gesetzter Richtung zur Drehbewegung des Einschaltvorganges des in der Trennstellung oder der Erdungsstellung befindlichen Dreistellungslasttrennschalters 1, wie in Figur 3 dargestellt, und Drehung des drehbaren Bewegkontaktes 4 zurück in die Stellung der Figur 1, bis das erste Messerpaarende 5 mit dem ersten Festkontakt 2 bzw. das zweite Messerpaarende 6 mit dem zweiten Festkontakt 3 in leitende Verbindung gelangt.

Durch den Klappmechanismus 25 ist dabei gewährleistet, dass beim Einschaltvorgang das Löschkontaktsystem 9 in seinem ge- öffneten Zustand verbleibt, weil durch die Feder 28 der Federhebel 27 den maximalen Radius der Kurvenbahn zur Führung des Führungsbolzens 22 ergibt, wie bereits weiter oben beschrieben . Dadurch ist es möglich, die Vakuumschaltröhre 10 des Löschkontaktsystems 9 kostengünstig auszuführen, da diese beim Einschaltvorgang nicht beteiligt ist und somit keine besonderen Anforderungen an die Einschaltfestigkeit der Vakuumschaltröhre 10 gestellt werden müssen. Weiterhin ist bei der Anordnung der Nebenstrompfad durch kostengünstige Materialien, wie beispielsweise Stahl, Edelstahl oder Aluminium ausbildbar, weil über den Nebenstrompfad lediglich kurzfristig kurzzeitig ein Strom geführt wird und insbesondere kein Kurz- schlussstrom im Nebenstrompfad auftritt.

Figur 4 zeigt ein dreiphasiges Schaltgerät 1, wobei jede Phase 31, 32 oder 33 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 6 ausgebildet ist, von denen die Gehäuse 29 ersichtlich sind und wobei die einzelnen Phasen 31, 32 und 33 über Ver- bindungselemente 34 miteinander verbunden sind, so dass eine gleichzeitige Betätigung aller Phasen durch Einleitung einer Drehbewegung eines figürlich nicht dargestellten Antriebes in den Drehstützer 7 ermöglicht ist. Die Erdungskontakte 24 der Phasen 31, 32 und 33 sind über eine Erdungsschiene 35 mitei- nander verbunden, welche ihrerseits geerdet ist. Ein Rahmen 36 ist als Halterung des Dreistellungslasttrennschalters 1 und zum Anordnen von Sammelschienenanschlüssen 37, 38 und 39 sowie von Kabelabgangsanschlüssen 40, 41 und 42 der Schaltanlage vorgesehen.

Bezugszeichenliste

1 Dreistellungslasttrennschalter

2 erster Festkontakt

3 zweiter Festkontakt

4 Bewegkontakt

5 erstes Messerpaarende

6 zweites Messerpaarende

7 Drehstützer

8 leitende Verbindung

9 LöschkontaktSystem

10 Vakuumschaltröhre

11 Bewegkontakt

12 Festkontakt

13 Kontaktdruckfeder

14 Bewegkontakt-Anschlussbolzen

15 erster Schleifkontakt

16 zweiter Schleifkontakt

17 Verbindungseiement

18 Kurvenscheibe

19 Kurvenbahn

19' erster Abschnitt

19'' zweiter Abschnitt

20 Wippe

21 Drehpunkt

22 Führungsbolzen

23 Führungselement

24 Erdungskontakt

25 Klappmechanik

26 Drehhebel

27 Federhebel

28 Feder

29 Gehäuse

30 Befestigungselement

31, 32, 33 Phasen

34 Verbindungseiemente

35 Erdungsschiene

36 Rahmen 37, 38, 39 Sammelschienenanschlüsse 40, 41, 42 Kabelabgangsanschlüsse