Beschreibung

Mehrphasiges Schaltfeld für Mittelspannungs-Schaltanlagen

Die Erfindung betrifft ein mehrphasiges Schaltfeld für Mit ^¬ telspannungs-Schaltanlagen zum selektiven Erden jeweils eines einzigen Sammelschienenanschlusses der Mittelspannungs- Schaltanlage mittels eines Leistungsschalters, welcher eine Antriebseinheit zum Einleiten von Antriebsbewegungen in jeden seiner Schalterpole aufweist, wobei jeder Schalterpol bei seinem Kontaktsystem im geschlossenen Zustand eine leitende Verbindung zwischen dem dem Schalterpol zugeordneten Sammel- schienenanschluss und einem Erdungskontakt ausbildet.

Bei einem solchen Schaltfeld ist ein selektives Erden jeweils eines einzigen Sammelschienenanschlusses der Mittelspannungs- Schaltanlage mittels eines Leistungsschalters vorgesehen, wie er als Leistungsschalter 3 AH 5 der Siemens Aktiengesellschaft benutzt wird. Dieser Leistungsschalter weist eine Antriebsein- heit mit separaten Antriebsmechanismen für jeden seiner Schalterpole auf. Jeder Antriebsmechanismus der Antriebseinheit ist ausgebildet zum Einleiten von Antriebsbewegungen in dem dem jeweiligen Antriebsmechanismus zugeordneten Schalterpol, wobei jeder Schalterpol bei geschlossenen Kontaktsystem eine leiten- de Verbindung zwischen dem jeweiligen Sammelschienenanschluss und einem Erdungskontakt ausbildet. Mittels eines derartigen Schaltfeldes ist es möglich, kurzfristige oder vorübergehende Erdungschlüsse in einzelnen Phasen, beispielsweise durch einen Erdschluss einer Phase einer überlandleitung, durch kurzzeiti- ges Erden dieser Phase über den Schalterpol des Leistungs ^¬ schalters aufzuheben. Durch die Erdung der einzelnen Phase ü- ber den Leistungsschalter mit geringer Impedanz wird ein an der überlandleitung auftretender Fehlerstrom aufgrund der größeren Impedanz an dieser Stelle abgeschaltet, so dass ein nur vorübergehender Fehler bzw. Lichtbogen durch eine kurzzeitige

selektive Erdung einer Phase über den Leistungsschalter behoben werden kann.

Aus den Patent Abstracts of Japan, 2006042472 A, ist eine An- Ordnung zum Erden einer Sammelschiene bekannt. Dabei ist die Sammelschiene mittels eines gasisolierten Schalters und einer mit diesem in Reihe geschalteten Vakuumschaltröhre schaltbar mit Erdpotential verbunden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schaltfeld der eingangs erwähnten Art weiterzubilden, welches kostengünstig ist und über einen kompakten Aufbau verfügt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Schaltfeld der eingangs erwähnten Art dadurch, dass

- die Antriebseinheit einen einzigen Antrieb für alle Schal ^¬ terpole des Leistungsschalters umfasst, wobei jeder Schalter ^¬ pol über jeweils ein weiteres steuerbares Kontaktsystem mit dem ihm zugeordneten Sammelanschluss verbunden ist, und - die weiteren steuerbaren Kontaktsysteme derart gesteuert sind, dass nur durch jeweils eines der Kontaktsysteme eine leitende Verbindung zwischen dem jeweiligen Schalterpol und dem diesem zugeordneten Sammelschienenanschluss ausbildbar ist.

Ein derartiges Schaltfeld ist in vorteilhafter Weise kosten ^¬ günstig, weil durch den einzigen Antrieb für alle Schalterpole des Leistungsschalters in Verbindung mit weiteren steuerbaren Kontaktsystemen für die Schalterpole die komplizierten An- triebsmechanismen für jeden einzelnen Schalterpol durch einen einfachen und damit kostengünstigen einzigen Antrieb ersetzt sind. Dies führt in vorteilhafterweise auch zu einem einfachen kompakten Aufbau des Schaltfeldes. Der Erdungskontakt kann da ^¬ bei unterschiedlich ausgebildet sein, beispielsweise durch ei- nen innerhalb des Schaltfeldes angeordneten Erdungskontakt,

welcher über eine gemeinsame Verbindung mit den Schalterpolen verbunden ist . Die Schalterpole können aber auch separat über Durchführungen aus dem Schaltfeld herausgeführt sein und außerhalb mit einem Erdungskontakt verbunden sein.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Schaltfeld als gasisoliertes Schaltfeld ausgebildet. Ein gas ^¬ isoliertes Schaltfeld ist besonders vorteilhaft, weil durch die Verwendung eines Isoliergases, beispielsweise SF6, ein be- sonders kompakter Aufbau ermöglicht ist.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind die weiteren steuerbaren Kontaktsysteme durch zwei Dreistellungs- lasttrennschalter gebildet, welche jeweils mehrere Kontaktsys- teme mit einer ersten Kontaktstellung, einer Trennstellung und einer zweiten Kontaktstellung aufweisen. Mit anderen Worten ist das Schalterfeld durch die Verbindung von zwei Dreistel- lungslasttrennschaltern modulartig aufgebaut, wobei die Drei- stellungslasttrennschalter in vorteilhafterweise zu einem kom- pakten und kostengünstigen Aufbau des Schaltfeldes führen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist in der ersten Kontaktstellung des ersten Dreistellungs- lasttrennschalters ein erster Sammelschienenanschluss ü- ber ein erstes Kontaktsystem mit einem ersten Schalterpol des Leistungsschalters verbunden, in der zweiten Kontaktstellung des ersten Dreistellungs- lasttrennschalters ein zweiter Sammelschienenanschluss über ein zweites Kontaktsystem mit einem zweiten Schal- terpol des Leistungsschalters verbunden, und in der ersten Kontaktstellung des zweiten Dreistellungs- lasttrennschalters ein dritter Sammelschienenanschluss über ein drittes Kontaktsystem mit einem dritten Schalterpol des Leistungsschalters verbunden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung und eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbei ^¬ spiels eines erfindungsgemäßen Schaltfeldes; und

Figur 2 eine perspektivische Ansicht der konstruktiven Aus- gestaltung des erfindungsgemäßen Schaltfeldes der

Figur 1.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungs ^¬ beispiels eines mehrphasigen Schaltfeldes 1 für eine Mit- telspannungs-Schaltanlage . Das Schaltfeld 1 weist einen Sam- melschienenanschlussbereich 2 mit Sammelschienenanschlüssen 3,

4 und 5 auf, wobei jeder der Sammelschienenanschlüsse 3, 4 und

5 jeweils über Stromschienen 6, 7 und 8 mit jeweils einem steuerbaren Kontaktsystem 9, 10, 11 leitend verbunden ist. Die steuerbaren Kontaktsysteme 9 und 10 werden dabei von einem ersten Dreistellungslasttrennschalter 12 gebildet, und das steuerbare Kontaktsystem 11 wird von einem zweiten Dreistellungslasttrennschalter 13 gebildet. Der erste Dreistellungs ^¬ lasttrennschalter 12 weist dabei eine Reihe von ersten Kontak- ten 14 auf, welche über drehbar gelagerte Schaltmesser 12a jeweils mit diametral gegenüberliegenden zweiten Kontakten 15 verbindbar sind und mit diesen eine erste Kontaktanordnung 14, 15 bilden, sowie eine Reihe von dritten Kontakten 16, welche durch die Schaltmesser 12a mit vierten Kontakten 17, die den dritten Kontakten 16 diametral gegenüberliegen, verbindbar sind und mit diesen eine zweite Kontaktanordnung 16, 17 bil ^¬ den. Der zweite Dreistellungslasttrennschalter 13 weist den gleichen Aufbau auf wie der erste Dreistellungslasttrennschal ^¬ ter 12 und umfasst eine Reihe von fünften Kontakten 18, welche über die ebenfalls beweglichen Schaltmesser 13a des zweiten

Dreistellungslasttrennschalters 13 mit diametral gegenüberlie ^¬ genden sechsten Kontakten 19 verbindbar sind und mit diesen eine dritte Kontaktanordnung 18, 19 bilden, sowie siebte Kontakte 20, die mit den siebten Kontakten diametral gegenüber- liegenden achten Kontakten 21 über die beweglichen Schaltmesser 13a des zweiten Dreistellungslasttrennschalters 13 leitend verbindbar sind. Die beweglichen Schaltmesser der ersten und zweiten Dreistellungslasttrennschalter 12 und 13 werden jeweils mittels einer Betätigungswelle 22 und 23 in ihre jewei- ligen Stellungen betätigt, wobei die Betätigungswellen 22 und 23 über schematisch punktiert dargestellte Getriebeeinrichtungen mit einer schematisch dargestellten Steuerungseinheit S verbunden sind. Der Sammelschienenanschluss 3 ist über die Stromschiene 6 mit einem ersten Kontakt 14 des ersten Drei- Stellungslasttrennschalters 12 leitend verbunden, wobei ein zweiter Kontakt 15 über eine weitere Stromschiene 24 mit einem ersten Schalterpol 25 eines Leistungsschalters 26 leitend ver ^¬ bunden ist. Der Sammelschienenanschluss 4 ist über die Strom ^¬ schiene 7 mit einem dritten Kontakt 16 des ersten Dreistel- lungslasttrennschalters 12 leitend verbunden, wobei der vierte Kontakt 17 über eine weitere Stromschiene 27 mit einem zweiten Schalterpol 28 des Leistungsschalters 26 leitend verbunden ist. Der Sammelschienenanschluss 5 ist über die Stromschiene 8 mit einem fünften Kontakt des zweiten Dreistellungslasttrenn- Schalters 13 leitend verbunden, wobei der sechste Kontakt 19 des zweiten Dreistellungslasttrennschalters 13 über eine wei ^¬ tere Stromschiene 29 mit einem dritten Schalterpol 30 des Leistungsschalters 26 leitend verbunden ist. Die weiteren Stromschienen 24, 27 und 29 sind dabei jeweils mit den Beweg- kontakten der Schalterpole 25, 28 und 30 des Leistungsschal ^¬ ters 26 verbunden. Die Erdung kann dabei unterschiedlich ausgebildet sein, im Ausführungsbeispiel durch einen figürlich nicht dargestellten innerhalb des Schaltfeldes angeordneten Erdungskontakt, welcher über eine gemeinsame Verbindung in Form einer Anschlussstromschiene 31 mit den Schalterpolen 25,

28 und 30 verbunden ist. Dabei sind die jeweiligen Festkontakte der Schalterpole über die Anschlussstromschiene 31 leitend miteinander verbunden, welche Anschlussstromschiene 31 mit dem figürlich nicht dargestellten Erdungskontakt leitend verbunden ist. Anschlussleitungen der Schalterpole können aber auch separat über Durchführungen aus dem Schaltfeld herausgeführt sein und ausserhalb des Schaltfeldes mit einem Erdungskontakt verbunden sein. Zur Einleitung einer Antriebsbewegung in die Bewegkontakte der Schalterpole 25, 28 und 30 des Leistungs- Schalters 26 ist eine Antriebseinheit 32 mit einem einzigen Antrieb 33 für alle Schalterpole des Leistungsschalters 26 vorgesehen .

Der erste und der zweite Dreistellungslasttrennschalter 12 und 13 weisen jeweils eine erste Kontaktstellung, eine zweite Kon ^¬ taktstellung und eine Trennstellung auf. In der ersten Kontaktstellung des ersten Dreistellungslasttrennschalters sind die ersten Kontakte 14 über die beweglichen Schaltmesser mit den zweiten Kontakten 15 leitend verbunden, wie in der Figur 1 dargestellt. In der zweiten Kontaktstellung des ersten Drei- stellungslasttrennschalters 12, in der Figur 1 durch das ge ^¬ strichelte Schaltmesser 12a schematisch dargestellt, sind die dritten Kontakte 16 mit den vierten Kontakten 17 über die beweglichen Schaltmesser 12a leitend verbunden, und in der Trennstellung des ersten Dreistellungslasttrennschalters be ^¬ findet sich das Schaltmesser 12a in einer Position, in der keine der Kontakte miteinander verbunden sind. In der ersten Kontaktstellung des zweiten Dreistellungslasttrennschalters 13 sind die fünften Kontakte 18 über die beweglichen Schaltmesser mit den sechsten Kontakten 19 leitend verbunden, in der zweiten Kontaktstellung sind die siebten Kontakte 20 mit den achten Kontakten 21 über die beweglichen Schaltmesser leitend verbunden, und in der Trennstellung des zweiten Dreistellungs- lasttrennschalters 13 sind keine Kontakte leitend miteinander verbunden. über die figürlich nicht dargestellte Steuerungs-

einrichtung sind die Betätigungswellen 22 und 23 derart gesteuert, dass jeweils nur ein Sammelschienenanschluss über ei ^¬ nen der Kontaktanordnungen eines der Dreistellungslasttrenn- schalter 12 und 13 und über die beweglichen Schaltmesser mit dem ihm zugeordneten Schalterpol des Leistungsschalters 26 leitend verbunden ist. Befindet sich der erste Dreistellungs- lasttrennschalter in seiner ersten Kontaktstellung, so ist der Sammelschienenanschluss 3 über die Stromschiene, den ersten Kontakt 14 und das bewegliche Schaltmesser mit dem zweiten Kontakt 15 und der weiteren Stromschiene 24 mit dem ersten Schalterpol 25 leitend verbunden. In dieser ersten Kontakt ^¬ stellung ist der Sammelschienenanschluss 4 nicht in leitender Verbindung mit dem Schalterpol 28, und über die Steuerungseinrichtung ist gewährleitstet, dass der zweite Dreistellungs- lasttrennschalter sich nicht in seiner ersten Kontaktstellung befindet, so dass der Sammelschienenanschluss 5 nicht in lei ^¬ tender Verbindung mit dem Schalterpol 30 ist. Ist der erste Dreistellungslasttrennschalter 12 in seiner zweiten Kontaktstellung, so ist der Sammelschienenanschluss 4 über die Strom- schiene 7 mit dem dritten Kontakt 16 des ersten Dreistellungs- lasttrennschalters, das bewegliche Schaltmesser und den vier ^¬ ten Kontakt 17 mit dem Schalterpol 28 des Leistungsschalters 26 leitend verbunden, wobei der Sammelschienenanschluss 3 und der Sammelschienenanschluss 5 in keiner leitenden Verbindung über die steuerbaren Kontaktsysteme 9 bzw. 11 mit den Schal ^¬ terpolen des Leistungsschalters 26 stehen. In der ersten Kontaktstellung des zweiten Dreistellungslasttrennschalters 13 ist der Sammelschienenanschluss 5 über die Stromschiene 8 mit dem fünften Kontakt 18 des zweiten Dreistellungslasttrenn- Schalters 13 und über das bewegliche Schaltmesser des zweiten Dreistellungslasttrennschalters 13 und den sechsten Kontakt 19 mit dem Schalterpol 30 des Leistungsschalters 26 leitend ver ^¬ bunden, wobei durch die figürlich nicht dargestellte Steue ^¬ rungseinheit der Betätigungswellen gewährleistet ist, dass das bewegliche Schaltmesser des ersten Dreistellungslasttrenn-

Schalters 12 in seiner Trennstellung ist, so dass die Sammel- schienenanschlüsse 3 und 4 über die steuerbaren Kontaktsysteme 9 und 10 keine leitende Verbindung mit den Schalterpolen des Leistungsschalters 26 ausbilden.

Wird von einer figürlich nicht dargestellten Schaltanlagensteuerung ein außerhalb der Anlage auftretender Erdungsschluss einer einzelnen Phase festgestellt, so ist die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet, den jeweiligen der Phase des Erd- Schlusses entsprechenden Sammelschienenanschluss über das ihm zugeordnete steuerbare Kontaktsystem in seine leitende Verbin ^¬ dung mit dem Leistungsschalter zu überführen, wobei durch ein Schalten des Leistungsschalters 26 mittels des Antriebs 33 ei ^¬ ne Erdung des Sammelschienenanschlusses ausgebildet ist, so dass ein an der außerhalb der Anlage auftretender Fehlerstrom bzw. Lichtbogen durch die dort größere Impedanz gelöscht wird. Nach einer definierten Zeit wird die Erdung des entsprechenden Sammelschienenanschlusses aufgehoben, wobei die Anlagensteue ^¬ rung überprüft, ob der Erdschluss außerhalb der Anlage noch vorliegt. Bei einem nur kurzzeitigen Erdschluss außerhalb der Anlage kann die Phase wieder dem Energieverteilungsnetz zugeschaltet werden. Liegt der Erdschluss hingegen immer noch vor, so wird die entsprechende Phase über das entsprechende steuer ^¬ bare Kontaktsystem und den Leistungsschalter wieder geerdet und verriegelt.

Figur 2 zeigt die konstruktive Ausgestaltung des Schaltfeldes 1 der Figur 1, wobei der übersichtlichkeit halber Gehäusewandungen und Kapselungsabschnitte sowie die Steuerungseinrich- tung für die Betätigungswellen 22 und 23 figürlich nicht dargestellt sind. Gleiche Bezugszeichen entsprechen dabei glei ^¬ chen Bauteilen.

Mit dem erfindungsgemäßen mehrphasigen Schaltfeld ist somit eine selektive Erdung von jeweils einem Sammelschienenan-

Schluss des Schaltfeldes in einfacher Weise ermöglicht, wobei kurzzeitig auftretende Erdungsschlüsse in einem Energievertei ^¬ lungsnetz in einfacher Weise durch kurzzeitige Erdung des entsprechenden Sammelschienenanschlusses nicht zu einer dauerhaf ^¬ ten Beeinträchtigung bzw. zur Notwendigkeit der Abschaltung der gesamten Anlage führen.

Bezugszeichenliste

1 Schaltfeld

2 Sammelschienenanschlussbereich 3 Erster Sammelschienenanschluss

4 Zweiter Sammelschienenanschluss

5 Dritter Sammelschienenanschluss 6, 7, 8 Stromschienen

9, 10, 11 Steuerbare Kontaktsysteme 12 Erster Dreistellungslasttrennschalter

12a bewegliches Schaltmesser

13 Zweiter Dreistellungslasttrennschalter 13a bewegliches Schaltmesser

14 Erste Kontakte 15 Zweite Kontakte

16 Dritte Kontakte

17 Vierte Kontakte

18 Fünfte Kontakte

19 Sechste Kontakte 20 Siebte Kontakte

21 Achte Kontakte

22, 23 Betätigungswellen

24 Weitere Stromschiene

25 Erster Schalterpol 26 Leistungsschalter

27 Weitere Stromschiene

28 Schalterpol

29 Weitere Stromschiene

30 Schalterpol 31 Anschlusserdungskontakt

32 Antriebseinheit

33 Antrieb

S Steuerungseinrichtung