Schalteranordnung und luftisolierte Schaltanlage Die Erfindung betrifft eine Schalteranordnung mit mehreren Trennschaltern und einem Leistungsschalter und eine luftisolierte Schaltanlage.

Trennschalter werden in Hoch- und Mittelspannungsschaltanla- gen eingesetzt, um Anlagenteile elektrisch voneinander zu trennen, beispielsweise um Wartungs-, Kontroll- oder Umbauar- beiten gefahrlos vornehmen zu können. Trennschalter werden leistungslos, das heißt ohne mit dem Trennschalter verbundene elektrische Lasten geschaltet. Leistungsschalter sind hinge- gen dafür ausgelegt, Strompfade auch unter hoher Strombelas ^¬ tung, beispielsweise im Falle eines Kurzschlusses, abschalten können, um Anlagenteile vor Schäden durch elektrische Überlast zu schützen. Wegen der unterschiedlichen Funktionen von Trenn- und Leistungsschaltern werden in Hoch- und Mittelspan- nungsschaltanlagen in der Regel sowohl Trennschalter als auch Leistungsschalter eingesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Schalteranordnung mit mehreren Trennschaltern und einem Leis- tungsschalter und eine verbesserte luftisolierte Schaltanlage anzugeben .

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich der Schalteran ^¬ ordnung durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich der luftisolierten Schaltanlage durch die Merkmale des An ^¬ spruchs 13 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Eine erfindungsgemäße Schalteranordnung umfasst mehrere

Trennschalter und einen Leistungsschalter, wobei der Leistungsschalter zwei Kontaktanschlüsse aufweist, deren elektri- sehe Verbindung durch den Leistungsschalter unterbrechbar ist, jeder Trennschalter einen Kontaktarm aufweist, der zwischen einer ersten Schaltstellung, in der er mit einem Kon- taktanschluss des Leistungsschalters elektrisch verbunden ist, und einer zweiten Schaltstellung, in der er von diesem Kontaktanschluss elektrisch getrennt ist, bewegbar ist, und jeder Kontaktanschluss mit dem Kontaktarm wenigstens eines Trennschalters in dessen erster Schaltstellung elektrisch verbunden ist.

Die Schalteranordnung kombiniert also einen Leistungsschalter mit mehreren Trennschaltern derart, dass durch den Leistungsschalter ein Strompfad zwischen verschiedenen Trennschaltern unterbrechbar ist. Dies bewirkt vorteilhaft eine Kostenein- sparung durch die direkte Integration des Leistungsschalters in die Trennschalteranordnung. Ferner wird vorteilhaft der Vor-Ort-Montageaufwand für die Montage der Schalteranordnung reduziert. Außerdem ermöglicht die direkte Integration des Leistungsschalters in die Trennschalteranordnung vorteilhaft eine Reduzierung des Platzbedarfs der Schalteranordnung.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Leistungsschalter als ein Vakuumschalter ausgebildet ist. Gegenüber Leistungsschaltern, deren Schaltkammern mit einem Iso- liergas, beispielsweise mit Schwefelhexafluorid, zur Löschung von Lichtbögen befüllt werden, hat die Ausführung des Leistungsschalters als ein Vakuumschalter den Vorteil, dass kein Isoliergas, insbesondere kein Treibhausgas wie Schwefelhexa- fluorid, verwendet wird.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht ein Gestell vor, auf dem alle Trennschalter und der Leistungsschalter angeordnet sind. Beispielsweise weist das Gestell einen Träger mit einem zentralen Bereich, an dem der Leistungsschalter an- geordnet ist, und mehreren mit dem zentralen Bereich verbundenen Trägerarmen, an denen jeweils ein Trennschalter angeordnet ist, auf. Dadurch werden vorteilhaft eine kompakte Ausführung und eine einfache Montage der Schalteranordnung ermöglicht .

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht wenigstens ei- nen Erdungsschalter zum Erden eines Trennschalters vor. Dadurch wird eine Erdung wenigstens eines Trennschalters durch einen in die Schalteranordnung integrierten Erdungsschalter ermöglicht, so dass zur Erdung dieses Trennschalters kein ex ^¬ terner Erdungsschalter benötigt wird,

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht wenigstens ei ^¬ nen mit einem Kontaktanschluss des Leistungsschalters elekt ^¬ risch verbundenen Stromwandler vor. Beispielsweise ist der Stromwandler als ein optischer Stromwandler ausgebildet. Da- durch kann vorteilhaft ein über einen Kontaktanschluss des

Leistungsschalters fließender elektrischer Strom durch einen in die Schalteranordnung integrierten Stromwandler erfasst und überwacht werden. Ein optischer Stromwandler ermöglicht vorteilhaft, auf der Hochspannungsseite bei voller Potenzial- trennung den Strom zu messen. Die stromabhängigen Signale des optischen Stromwandlers werden dabei mithilfe von Lichtwel ^¬ lenleitern zu einer Auswerteelektronik geführt.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht wenigstens ei- nen mit einem bewegbaren Kontaktarm eines Trennschalters elektrisch verbundenen Spannungswandler vor. Dadurch kann vorteilhaft ein an einem Kontaktarm eines Trennschalters an ^¬ liegende elektrische Spannung durch einen in die Schalteranordnung integrierten Spannungswandler erfasst und überwacht werden.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Trennschalter um den Leistungsschalter herum verteilt angeordnet sind. Dadurch werden die Trennschalter vorteilhaft derart angeordnet, dass sie sich nicht gegenseitig im Wege stehen . Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens ein Trennschalter einen Drehisolator aufweist, der um seine Längsachse drehbar ist und derart an den Kontaktarm dieses Trennschalters gekoppelt ist, dass der Kontaktarm zwi- sehen seinen Schaltstellungen durch Drehungen des Drehisolators bewegbar ist. Diese Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht die Bewegung eines Kontaktelements durch einen Drehiso ^¬ lator eines Trennschalters. Dies kann insbesondere vorteil ^¬ haft sein, wenn das Kontaktelement an einem oberen Ende des Trennschalters angeordnet ist, so dass es einfacher ist, den Drehisolator anzutreiben und dessen Bewegung auf das Kontaktelement zu übertragen als das Kontaktelement direkt anzutrei ^¬ ben . Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass eine Unterbrechereinheit des Leistungsschalters in einer Isolator ^¬ säule angeordnet ist. Dadurch kann die Unterbrechereinheit vorteilhaft von anderen Bauteilen, an denen eine elektrische Spannung anliegt, elektrisch isoliert und räumlich ausrei- chend beabstandet angeordnet werden.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht einen Kombinationsantrieb vor, durch den wenigstens ein bewegbarer Kontaktarm eines Trennschalters und ein bewegbares Schaltelement des Leistungsschalters antreibbar sind. Dadurch können vor ^¬ teilhaft separate Antriebseinheiten für bewegbare Schaltele ^¬ mente des Leistungsschalters und Kontaktarme von Trennschal ^¬ tern durch einen gemeinsamen Kombinationsantrieb ersetzt werden .

Eine erfindungsgemäße luftisolierte Schaltanlage weist mehre ^¬ re erfindungsgemäße Schalteranordnungen auf. Insbesondere können alle Trennschalter und Leistungsschalter mehrerer Schalteranordnungen auf einem Verbindungsgestell angeordnet sind. Die Vorteile einer erfindungsgemäßen luftisolierten Schaltanlage ergeben sich aus den oben genannten Vorteilen einer erfindungsgemäßen Schalteranordnung. Durch die Anordnung aller Trennschalter und Leistungsschalter mehrerer Schalteranordnungen auf einem gemeinsamen Verbindungsgestell können eine kompakte Ausführung und eine einfache Montage der Schalteranordnungen vorteilhaft weiter verbessert werden. Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläu- tert werden. Dabei zeigen:

FIG 1 eine Schalteranordnung mit einem Leistungsschalter und drei Trennschaltern und FIG 2 einen Teil einer luftisolierten Schaltanlage mit mehreren Schalteranordnungen, die jeweils drei Trennschalter und einen Leistungsschalter aufweisen.

Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit densel- ben Bezugszeichen versehen.

Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Schal ^¬ teranordnung 1 mit einem Leistungsschalter 3 und drei Trennschaltern 5 bis 7.

Der Leistungsschalter 3 weist zwei übereinander angeordnete rohrartige Isolatorsäulen 9, 11 auf. In der oberen Isolatorsäule 9 ist eine Unterbrechereinheit des Leistungsschalters 3 angeordnet, die wenigstens ein bewegbares Schaltelement zum Öffnen und Schließen eines Strompfades aufweist. Durch die untere Isolatorsäule 11 ist eine Schaltstange geführt, die an das wenigstens eine bewegbare Schaltelement gekoppelt ist. Ferner weist der Leistungsschalter 3 einen Leistungsschalterantrieb 13 auf, durch den das wenigstens eine bewegbare

Schaltelement über die Schaltstange bewegbar ist. Der Leis ^¬ tungsschalterantrieb 13 ist beispielsweise als ein Motoran ^¬ trieb oder als ein Federspeicherantrieb ausgebildet. Der Leistungsschalter 3 weist zwei Kontaktanschlüsse 15, 17 auf, die in dem von dem Leistungsschalter 3 unterbrechbaren Strompfad angeordnet sind und deren elektrische Verbindung von dem Leistungsschalter durch ein Öffnen des Strompfads unterbrechbar ist. Ein erster Kontaktanschluss 15 ist an ei ^¬ nem oberen Ende der oberen Isolatorsäule 9 angeordnet. Der zweite Kontaktanschluss 17 ist an einem unteren Ende der obe ^¬ ren Isolatorsäule 9 angeordnet. Der Leistungsschalter 3 ist beispielsweise als ein Vakuumschalter ausgebildet, der eine Vakuumschaltkammer oder mehrere in Reihe geschaltete Vakuumschaltkammern aufweist, deren bewegbare Schaltelemente von einer bewegbaren Isolierstange zwischen einer ersten Schaltstellung, in der der Strompfad geschlossen ist, und einer zweiten Schaltstellung, in der der Strompfad unterbrochen ist, bewegt werden können.

Jeder Trennschalter 5 bis 7 weist einen Stützisolator 19, einen Drehisolator 21, einen bewegbaren Kontaktarm 23 und einen Trennschalterantrieb 25 auf. Der Kontaktarm 23 ist an einem oberen Ende des Stützisolators 19 angeordnet. Jeder Kontakt ^¬ arm 23 ist zwischen einer in Figur 1 gezeigten ersten Schaltstellung, in der er mit einem Kontaktanschluss 15, 17 des Leistungsschalters 3 elektrisch verbunden ist, und einer in Figur 1 gestrichelt gezeichneten zweiten Schaltstellung, in der er von diesem Kontaktanschluss 15, 17 elektrisch getrennt ist, bewegbar.

Dabei ist der Kontaktarm 23 eines ersten Trennschalters 5 in seiner ersten Schaltstellung mit dem ersten Kontaktanschluss 15 des Leistungsschalters 3 elektrisch verbunden. Die Kontaktarme 23 der beiden anderen Trennschalter 6, 7 sind in ihren ersten Schaltstellungen jeweils mit dem zweiten Kontaktanschluss 17 des Leistungsschalters 3 elektrisch verbun- den. Beispielsweise können die Trennschalter 6, 7 ausgangs- seitig mit unterschiedlichen Strompfaden verbunden werden, so dass die Schalteranordnung 1 das Öffnen und Schließen unterschiedlicher Strompfade ermöglicht. In dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist jeder Kontaktarm 19 stabartig ausgebildet und um eine Schwenkachse schwenkbar, die senkrecht zur Längsachse des Kontaktarms 23 durch ein stützisolatorseitiges Ende des Kontaktarms 23 ver ^¬ läuft. In alternativen Ausführungsbeispiel kann wenigstens ein Kontaktarm 23 jedoch auch anders ausgebildet oder bewegbar sein. Beispielsweise kann wenigstens einer der Kontaktarme 23 zwei durch ein Gelenk miteinander verbundene Kontakt- armabschnitte aufweisen und bei der Bewegung dieses Kontakt ^¬ arms zwischen seinen beiden Schaltstellungen kann über das Gelenk ein Winkel zwischen den Kontaktarmabschnitten geändert werden. Ferner kann wenigstens einer der Kontaktarme 23 pantografartig ausgebildet sein und/oder die Bewegung wenigs- tens eines der Kontaktarme 23 kann eine Schwenkbewegung um eine andere als die vorgenannte Schwenkachse sein, beispiels ^¬ weise um eine Schwenkachse, die parallel zu der Längsachse desjenigen Stützisolators 19 ist, an dem der Kontaktarm 23 angeordnet ist.

Der Drehisolator 21 jedes Trennschalters 5 bis 7 ist durch den Trennschalterantrieb 25 des Trennschalters 5 bis 7 um seine Längsachse drehbar und durch ein Kontaktarmgetriebe 27 an den Kontaktarm 23 des Trennschalters 5 bis 7 derart gekop- pelt, dass der Kontaktarm 23 zwischen seinen Schaltstellungen durch Drehungen des Drehisolators 21 bewegbar ist. Die Trennschalterantriebe 25 sind beispielsweise jeweils als ein Mo ^¬ torantrieb ausgebildet. Der Leistungsschalter 3 und die Trennschalter 5 bis 7 sind auf einem Gestell 29 angeordnet. Das Gestell 29 umfasst einen Träger 31 mit einem zentralen Bereich, an dem der Leistungsschalter 3 angeordnet ist, und mehreren mit dem zentralen Bereich verbundenen Trägerarmen, an denen jeweils ein Trenn- Schalter 5 bis 7 angeordnet ist. Ferner weist das Gestell 29 Stützfüße 33 auf, die an dem Träger 31 angeordnet sind und auf denen die Schalteranordnung 1 aufstellbar ist. Optional weist die Schalteranordnung 1 ferner wenigstens ei ^¬ nen Erdungsschalter 35, wenigstens einen Stromwandler 37 oder/und wenigstens einen Spannungswandler 39 auf. Das in Figur 1 gezeigte Ausführungsbeispiel einer Schalteran ^¬ ordnung 1 weist für jeden Trennschalter 5 bis 7 einen stabartigen Erdungsschalter 35 auf, der zwischen einer in Figur 1 gezeigten ersten Erdungsschalterstellung und einer zweiten Erdungsschalterstellung um eine zu seiner Längsachse senk- rechte Drehachse drehbar ist. In der ersten Erdungsschalterstellung verläuft der Erdungsschalter 35 jedes Trennschal ^¬ ters 5 bis 7 horizontal etwa auf der Höhe des unteren Endes des Stützisolators 19 des Trennschalters 5. In der zweiten Erdungsschalterstellung verläuft der Erdungsschalter 35 nahe- zu vertikal und kontaktiert mit einem Erdungsschalterende 41 einen an dem oberen Ende des Stützisolators 19 angeordneten Erdungsanschluss 43 des Trennschalters 5 bis 7. Der Erdungs- anschluss 43 wird von einem über ihm angeordneten tellerartigen Schirm 45, der aus einem Dielektrikum gefertigt ist, elektrisch abgeschirmt. Die Bewegungstraj ektorie jedes Er ^¬ dungsschalterendes 41 bei einer Drehung des Erdungsschal ^¬ ters 35 von seiner ersten Erdungsschalterstellung in seine zweite Erdungsschalterstellung ist in Figur 1 gestrichtelt dargestellt. Der Erdungsschalter 35 eines Trennschalters 5 bis 7 wird durch einen Erdungsschalterantrieb 47, der an dem Träger 31 angeordnet ist, über ein Erdungsschaltergetriebe 49 angetrieben. Der Erdungsschalterantrieb 47 ist beispielsweise ein Motorantrieb. Der Erdungsschalter 35 eines Trennschal ^¬ ters 5 bis 7 ist an einem Erdungsschalterträger 51 angeord- net, der an dem unteren Ende des Stützisolators 19 des Trenn ^¬ schalters 5 bis 7 angeordnet ist.

Das in Figur 1 gezeigte Ausführungsbeispiel einer Schalteran ^¬ ordnung 1 weist ferner einen Stromwandler 37 auf, der mit dem zweiten Kontaktanschluss 17 des Leistungsschalters 3 elekt ^¬ risch verbunden und zur Erfassung eines über den zweiten Kontaktanschluss 17 fließenden elektrischen Stroms ausgebildet ist. Der Stromwandler 37 ist beispielsweise als ein optischer Stromwandler ausgebildet.

Des Weiteren weist das in Figur 1 gezeigte Ausführungsbei- spiel einer Schalteranordnung 1 einen Spannungswandler 39 auf, der mit dem bewegbaren Kontaktarm 23 des ersten Trennschalters 5 elektrisch verbunden und zur Erfassung einer an diesem Kontaktarm 23 anliegenden elektrischen Spannung ausgebildet ist.

In dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel einer Schalteranordnung 1 weisen die Isolatorsäulen 9, 11 des Leistungsschalters 3 ferner außenseitig ringförmige Isolatorschirme 53 zur Verlängerung von Kriechwegen außenseitig fließender

Kriechströme auf. In alternativen Ausführungsbeispielen können auch die Stützisolatoren 19 und/oder die Drehisolatoren 21 der Trennschalter 5 bis 7 derartige Isolatorschirme 53 aufweisen. Die Isolatorsäulen 9, 11 des Leistungsschalter 3 und/oder die Stützisolatoren 19 und/oder die Drehisolatoren 21 der Trennschalter 5 bis 7 sind jeweils beispielsweise aus einem Porzellan gefertigt oder als ein Doppelrohr mit einem aus einem Silikon gefertigten Außenrohr und einem aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff gefertigen Innenrohr ausgebildet .

Das in Figur 1 gezeigte Ausführungsbeispiel kann ferner da ^¬ hingehend abgewandelt werden, dass der Leistungsschalterantrieb 13 und ein Trennschalterantrieb 25 oder mehrere Trenn ^¬ schalterantriebe 25 durch einen Kombinationsantrieb ersetzt werden, durch den ein bewegbares Schaltelement des Leistungs ^¬ schalters 3 und der Kontaktarm 23 eines Trennschalters 5 bis 7 oder die Kontaktarme 23 mehrerer Trennschalter 5 bis 7 antreibbar sind. Figur 2 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Teils einer luftisolierten Schaltanlage 60 mit drei Schalteranord ^¬ nungen 1, die jeweils einen Leistungsschalter 3 und drei Trennschalter 5 bis 7 aufweisen. Jede Schalteranordnung 1 ist analog zu dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ausgebildet, wobei die Schalteranordnungen 1 jedoch im Unterschied zu dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel keine Erdungsschalter 35, Stromwandler 37 und Spannungswand- 1er 39 aufweisen. Die Leistungsschalter 3 und die Trennschalter 5 bis 7 aller drei Schalteranordnungen 1 sind auf einem Verbindungsgestell 62 angeordnet, das aus Gestellen 29 für jeweils eine Schalteranordnung 1 und diese Gestelle 29 mitei ^¬ nander verbindenden Verbindungselementen 64 besteht. Die drei in Figur 2 gezeigten Schalteranordnungen 1 sind beispielsweise mit jeweils einer Phase eines dreiphasigen Wechselstroms verbunden .

Das in Figur 2 gezeigte Ausführungsbeispiel kann dahingehend abgewandelt werden, dass die Schalteranordnungen 1 analog zu dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel Erdungsschal ^¬ ter 35 und/oder Stromwandler 37 und/oder Spannungswandler 39 aufweisen. Ferner können beispielsweise die einzelnen Leistungsschalterantriebe 13 der Schalteranordnungen 1 durch ei- nen gemeinsamen Leistungsschalterantrieb 13 ersetzt werden, und/oder mehrere Trennschalterantriebe 25 verschiedener

Schalteranordnungen 1 können durch einen gemeinsamen Trennschalterantrieb 25 ersetzt werden. Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungs ^¬ beispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.