Schaltfeld für eine Freiluftschaltanlage

Die Erfindung betri f ft ein Schaltfeld für eine Freiluft- schaltanlage .

Eine Freiluftschaltanlage ist kostengünstiger und wartungs- freundlicher als eine entsprechende gasisolierte Schaltanla- ge . In gasisolierten Schaltanlagen wird zudem als I solier- und/oder Löschgas häufig Schwefelhexafluorid verwendet , das als ein sehr starkes Treibhausgas bekannt ist . Gegenüber der- artigen gasisolierten Schaltanlagen sind Freiluftschaltanla- gen daher auch umweltfreundlicher .

Diesen Vorteilen einer Freiluftschaltanlage gegenüber einer gasisolierten Schaltanlage steht als Nachteil insbesondere der deutlich höhere Platzbedarf der Freiluftschaltanlage ent- gegen, der sich aus den größeren Sicherheitsabständen strom- und spannungs führender Komponenten ergibt . Der hohe Platzbe- darf kann überdies eine Erweiterung einer bestehenden Frei- luftschaltanlage erschweren oder sogar verhindern .

Daneben sind aus Sicherheitsgründen ström- und spannungs füh- rende Komponenten einer Freiluftschaltanlage in einer vorge- gebenen Mindesthöhe angeordnet , die zum Warten, Reparieren oder Austauschen einer derartigen Komponente oft Kranarbeiten erfordert . Derartige Kranarbeiten erfordern ihrerseits häufig ein Abschalten oder sogar ein Umbauen benachbarter Anlagen- teile , so dass diese Anlagenteile dem Betreiber der Freiluft- schaltanlage längere Zeit nicht zur Verfügung stehen .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , ein verbessertes Schaltfeld für eine Freiluftschaltanlage anzugeben, das sich insbesondere zu einer Senkung des Platzbedarfes der Freiluft- schaltanlage eignet . Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Schaltfeld mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Freiluftschaltanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst .

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche .

Ein erfindungsgemäßes Schaltfeld umfasst einen Leistungs- schalter mit einem Gehäuse und einer in dem Gehäuse angeord- neten Unterbrechereinheit , Freiluftdurchführungen, durch die j eweils ein elektrischer Leiter aus dem Gehäuse zu einem an der Freiluftdurchführung angeordneten Kontaktelement geführt ist , einen Träger, an dem das Gehäuse angeordnet ist , und einen Schwenkmechanismus , durch den die Kontaktelemente zwi- schen zwei Endstellungen schwenkbar sind .

Das erfindungsgemäße Schaltfeld vereint die Funktionen eines Leistungsschalters und eines Trennschalters . Der Leistungs- schalter dient insbesondere zum schnellen Schalten hoher Uberlastströme und Kurzschlussströme , die über einen Strom- pfad fließen, der durch das Schaltfeld zwischen an den Frei- luftdurchführungen angeordneten Kontaktelementen verläuft . Der Leistungsschalter kann insbesondere gasisoliert mit einem gasdichten Gehäuse und damit in kompakter Bauform ausgeführt sein . Die Trennschalterfunktion wird durch die Schwenkbarkeit der Kontaktelemente realisiert , mit der elektrische Verbin- dungen der Kontaktelemente zu dazu korrespondierenden Gegen- kontakten sichtbar getrennt werden können . Damit eignet sich das Schaltfeld insbesondere für eine Freiluftschaltanlage als kombinierter Leistungs- und Trennschalter, der den Platzbe- darf gegenüber einer separaten Aus führung eines Leistungs- schalters und eines Trennschalters senkt .

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schaltfeldes sieht vor, dass das Gehäuse um eine Drehachse drehbar an dem Träger gelagert und durch den Schwenkmechanismus um die Drehachse , beispielsweise um 90 Grad, drehbar ist . Bei dieser Aus führung des Schaltfeldes werden durch Drehen des Gehäuses des Leis- tungsschalters gleichzeitig die Freiluftdurchführungen mit den daran angeordneten Kontaktelementen um die Drehachse ge- schwenkt .

Eine zu der vorgenannten Ausgestaltung alternative Ausgestal- tung des erfindungsgemäßen Schaltfeldes sieht vor, dass j ede Freiluftdurchführung durch den Schwenkmechanismus um eine Schwenkachse , beispielsweise um 90 Grad, schwenkbar ist . Bei dieser Aus führung des Schaltfeldes sind die Freiluftdurchfüh- rungen nicht starr mit dem Gehäuse des Leistungsschalters verbunden, sondern gegenüber dem Gehäuse schwenkbar . Bei- spielsweise ist zu diesem Zweck j ede Freiluftdurchführung durch einen um die Schwenkachse drehbaren Flansch mit dem Ge- häuse verbunden .

Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schaltfeldes weist der Schwenkmechanismus einen Antrieb zum Schwenken der Kontaktelemente auf . Beispielsweise ist der An- trieb als ein Riemenantrieb mit einem durch einen Motor an- treibbaren Riemen ausgebildet . Diese Ausgestaltung des erfin- dungsgemäßen Schaltfeldes berücksichtigt , dass eine manuelle Betätigung des Schwenkmechanismus ' oft , insbesondere im Hoch- spannungsumfeld, gefährlich für einen Bediener oder sogar un- zulässig ist .

Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schaltfeldes ist der Träger höhenverstellbar, insbesondere durch einen Antrieb . Beispielsweise weist der Träger zur Höhenverstellung eine Scherenmechanik auf , die beispielsweise an einem Gerüst angeordnet ist . Die Höhenverstellbarkeit des Trägers ermöglicht , den Leistungsschalter und die Freiluft- durchführungen mit den daran angeordneten Kontaktelementen abzusenken, beispielsweise bis in Bodennähe . Dadurch können diese Komponenten des Schaltfeldes in einfacher Weise gewar- tet , instandgesetzt oder ausgetauscht werden, ohne dafür bei- spielsweise einen Kran zu benötigen . Wenn das Schaltfeld in einer Freiluftschaltanlage angeordnet ist , kann dadurch bei- spielsweise erreicht werden, dass zum Warten, Instandsetzen oder Austauschen dieser Komponenten kein Abschalten benach- barter Anlagenteile erforderlich ist , so dass diese Anlagen- teile weiter betrieben werden können .

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schaltfeldes sieht wenigstens einen Stützer vor, der zum Stützen eines Gegenkontaktes für ein Kontaktelement eingerichtet ist . Dadurch kann der Gegenkontakt in einer festen Position gehal- ten werden, was beispielsweise vorteilhaft ist , wenn der Gegenkontakt mit einem Leiterseil verbunden ist .

Eine erfindungsgemäße Freiluftschaltanlage weist ein erfin- dungsgemäßes Schaltfeld auf , wobei das Schaltfeld derart an- geordnet ist , dass in einer ersten Endstellung der Kontakt- elemente des Schaltfeldes j edes Kontaktelement einen elektri- schen Gegenkontakt kontaktiert und in der zweiten Endstellung der Kontaktelemente die Kontaktelemente von den Gegenkontak- ten getrennt sind . Eine erfindungsgemäße Freiluftschaltanlage nutzt dabei vorteilhaft die oben bereits genannte platzspa- rende Doppel funktion eines erfindungsgemäßen Schaltfeldes als Leistungsschalter und Trennschalter .

Bei einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Freiluftschalt- anlage ist in der ersten Endstellung der Kontaktelemente des Schaltfeldes ein von einem Kontaktelement kontaktierter Gegenkontakt ein Sammelschienenkontakt einer Sammelschiene der Freiluftschaltanlage und das Schaltfeld ist derart ange- ordnet , dass eine durch zwei Kontaktelemente verlaufende Ge- rade in der ersten Endstellung der Kontaktelemente einen von null und 90 Grad verschiedenen Winkel mit einer Längsachse der Sammelschiene bildet . Diese schräge Anordnung des Schalt- feldes gegenüber der Sammelschiene ermöglicht eine platzspa- rende Anordnung des Schaltfeldes unter der Sammel schiene , insbesondere wenn die Freiluftschaltanlage mehrere derart an- geordnete erfindungsgemäße Schaltf elder aufweist .

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise , wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam- menhang mit der folgenden Beschreibung von Aus führungsbei- spielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläu- tert werden . Dabei zeigen :

FIG 1 eine perspektivische Darstellung eines Aus führungs- beispiels eines Schaltfeldes in einer ersten Stel- lung,

FIG 2 eine perspektivische Darstellung des in Figur 1 ge- zeigten Schaltfeldes in einer zweiten Stellung,

FIG 3 eine perspektivische Darstellung des in Figur 1 ge- zeigten Schaltfeldes in einer dritten Stellung,

FIG 4 eine Draufsicht auf ein Aus führungsbeispiel einer Freiluftschaltanlage .

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

Die Figuren 1 bis 3 zeigen perspektivische Darstellungen eines Aus führungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schaltfel- des 1 in verschiedenen Stellungen .

Das Schaltfeld 1 umfasst einen Leistungsschalter 3 mit einem Gehäuse 5 und einer in dem Gehäuse 5 angeordneten Unterbre- chereinheit , zwei Freiluftdurchführungen 7 , 9 , durch die j e- weils ein elektrischer Leiter aus dem Gehäuse 5 zu einem an der Freiluftdurchführung 7 , 9 angeordneten Kontaktelement 11 , 13 geführt ist , einen Träger 15 , an dem das Gehäuse 5 ange- ordnet ist , einen Schwenkmechanismus 17 , durch den die Kon- taktelemente 11 , 13 zwischen zwei Endstellungen schwenkbar sind, und einen Stützer 19 , der zum Stützen eines ersten Gegenkontaktes 21 für ein erstes Kontaktelement 11 eingerich- tet ist . Der Leistungsschalter 3 dieses Aus führungsbeispiels ist in der so genannten Dead-Tank-Bauweise ausgeführt , wobei das Ge- häuse 5 metallisch ausgeführt und im Betrieb des Leistungs- schalters 3 geerdet ist . Ferner ist das Gehäuse 5 gasdicht ausgeführt und im Betrieb des Leistungsschalters 3 mit einem unter Druck stehendem Gas , beispielsweise mit einem I solier- gas wie Schwefelhexafluorid oder mit Luft , befüllt .

Die Freiluftdurchführungen 7 , 9 dieses Aus führungsbeispiels erstrecken sich V- förmig, das heißt in einem von null Grad verschiedenen Winkel zueinander, von dem Gehäuse 5 weg (bei anderen Aus führungsbeispielen können die Freiluftdurchführun- gen 7 , 9 parallel oder senkrecht zueinander angeordnet sein) . An einem von dem Gehäuse 5 abgewandten Ende j eder Freiluft- durchführung 7 , 9 ist eines der Kontaktelemente 11 , 13 ange- ordnet . Die Kontaktelemente 11 , 13 dieses Aus führungsbei- spiels sind j eweils plattenartig ausgebildet .

Das Gehäuse 5 ist um eine Drehachse A drehbar an dem Träger 15 gelagert und durch den Schwenkmechanismus 17 um die Dreh- achse A um 90 Grad drehbar . Der Schwenkmechanismus 17 weist einen Riemenantrieb mit einem durch einen (nicht dargestell- ten) Motor antreibbaren Riemen 25 auf .

Der Träger 15 umfasst eine Scherenmechanik 27 , durch die er höhenverstellbar ist , und ein Gerüst 29 , auf dem die Scheren- mechanik 27 angeordnet ist und das aus einem Metall oder einer Legierung, beispielsweise aus Stahl , gefertigt ist . An dem Gerüst 29 ist ein Antriebsschrank 31 angeordnet , in dem ein Antrieb für die Scherenmechanik 27 angeordnet ist .

Figur 1 ( Fig 1 ) zeigt das Schaltfeld 1 in einer ersten Stel- lung des Leistungsschalters 3 und der Freiluftdurchführungen 7 , 9 mit den daran angeordneten Kontaktelementen 11 , 13 . In dieser Stellung kontaktiert das erste Kontaktelement 11 elektrisch den ersten Gegenkontakt 21 und das zweite Kontakt- element 13 kontaktiert einen zweiten Gegenkontakt 22 . Zwi- schen den beiden Gegenkontakten 21 , 22 verläuft ein Strompfad durch das Schaltfeld 1 , der durch die Unterbrechereinheit des Leistungsschalters 3 geöf fnet und geschlossen werden kann .

Der Leistungsschalter 3 dient insbesondere zum Schalten hoher Uberlastströme und Kurzschlussströme , die über diesen Strom- pfad fließen .

Der erste Gegenkontakt 21 ist beispielsweise ein Feldabgangs- kontakt zu einem Leiterseil 41 einer Freiluftschaltanlage 40 , der zweite Gegenkontakt 22 ist beispielsweise ein Sammel- schienenkontakt einer Sammelschiene 44 der Freiluftschalt- anlage 40 ( siehe Figur 4 ) . Die Gegenkontakte 21 , 22 weisen in diesem Aus führungsbeispiel j eweils einen Schlitz auf , in den das j eweilige Kontaktelement 11 , 13 in der in Figur 1 gezeig- ten Stellung eingefahren ist . Der Stützer 19 hält den ersten Gegenkontakt 21 in einer festen Position .

Figur 2 ( FIG 2 ) zeigt das Schaltfeld 1 in einer zweiten Stel- lung des Leistungsschalters 3 und der Freiluftdurchführungen 7 , 9 mit den daran angeordneten Kontaktelementen 11 , 13 . In dieser Stellung ist das Gehäuse 5 durch den Schwenkmechanis- mus 17 gegenüber der in Figur 1 gezeigten Stellung um 90 Grad um die Drehachse A gedreht . Dadurch sind die beiden Kontakt- elementen 11 , 13 aus ihrer in Figur 1 gezeigten ersten End- stellung um die Drehachse A in eine in Figur 2 gezeigte zwei- te Endstellung geschwenkt , in der sie von den Gegenkontakten 21 , 22 getrennt sind .

Durch die Schwenkbarkeit der Kontaktelemente 11 , 13 weist das Schaltfeld 1 eine Trennschalterfunktion auf , mit der der Strompfad zwischen den Gegenkontakten 21 , 22 durch das Schwenken der Kontaktelemente 11 , 13 in die zweite Endstel- lung sichtbar getrennt wird . Das Trennen der Kontaktelemente 11 , 13 von den Gegenkontakten 21 , 22 erfolgt im lastfreien Betrieb des Schaltfeldes 1 .

Figur 3 ( FIG 3 ) zeigt das Schaltfeld 1 in einer dritten Stel- lung des Leistungsschalters 3 und der Freiluftdurchführungen 7 , 9 mit den daran angeordneten Kontaktelementen 11 , 13 . In dieser Stellung sind der Leistungsschalter 3 und die Frei- luftdurchführungen 7 , 9 mit den daran angeordneten Kontakt- elementen 11 , 13 gegenüber der in Figur 2 gezeigten Stellung durch die Scherenmechanik 27 des Trägers 15 in einen Sicher- heitsabstand von den Gegenkontakten 21 , 22 abgesenkt . Bei- spielsweise können in der in Figur 3 gezeigten Stellung War- tungs- oder Instandhaltungsarbeiten an dem Leistungsschalter 3 , den Freiluftdurchführungen 7 , 9 und/oder den daran ange- ordneten Kontaktelementen 11 , 13 durchgeführt werden . Ferner können diese Komponenten des Schaltfeldes 1 in einfacher Wei- se gewartet , instandgesetzt oder ausgetauscht werden, ohne dafür beispielsweise einen Kran zu benötigen, da sich der Leistungsschalter 3 und die Freiluftdurchführungen 7 , 9 mit den daran angeordneten Kontaktelementen 11 , 13 in der in Figur 3 gezeigten Stellung in Bodennähe befinden . In Figur 3 ist angedeutet , dass diese Komponenten beispielsweise mit einem Gabelstapler auf Gabelträgern 33 des Gabelstaplers ab- transportiert werden können .

Das in den Figuren 1 bis 3 gezeigte Aus führungsbeispiel eines Schaltfeldes 1 kann in verschiedenen Weisen zu anderen Aus- führungsbeispielen abgewandelt werden . Beispielsweise können die Kontaktelemente 11 , 13 in anderer Weise als plattenartig ausgeführt sein . Ferner kann der Schwenkmechanismus 17 an- stelle eines Riemenantriebes einen anderen Antrieb zum Drehen des Gehäuses 5 um die Drehachse A aufweisen . Des Weiteren kann der Schwenkmechanismus 17 eingerichtet sein, die Frei- luftdurchführungen 7 , 9 um eine Schwenkachse gegenüber dem Gehäuse 5 zu schwenken statt das Gehäuse 5 um die Drehachse A zu drehen . Beispielsweise sind die Freiluftdurchführungen 7 , 9 zu diesem Zweck durch einen um die Schwenkachse drehbaren Flansch mit dem Gehäuse 5 verbunden .

Figur 4 ( FIG 4 ) zeigt eine Draufsicht auf ein Aus führungsbei- spiel einer erfindungsgemäßen Freiluftschaltanlage 40 . Die Freiluftschaltanlage 40 weist Schaltfelder 1 , Leiterseile 41 und Sammelschienen 44 auf . Die Leiterseile 41 verlaufen pa- rallel zueinander und senkrecht zu den Sammelschienen 44 . Jedes Schaltfeld 1 ist wie das anhand der Figuren 1 bis 3 be- schriebene Schaltfeld 1 ausgebildet und einem Leiterseil 41 und einer Sammelschiene 44 zugeordnet . Jedes Schaltfeld 1 ist derart angeordnet , dass in der in Figur 1 gezeigten Stellung sein erstes Kontaktelement 11 einen Gegenkontakt 21 elektrisch kontaktiert , der ein Feldabgangskontakt zu dem dem Schaltfeld 1 zugeordneten Leiterseil 41 ist und von dem Stüt- zer 19 des Schaltfeldes 1 gestützt wird, und sein zweites Kontaktelement 13 einen Gegenkontakt 22 elektrisch kontak- tiert , der ein Sammelschienenkontakt der dem Schaltfeld 1 zu- geordneten Sammelschiene 44 ist . Ferner bildet eine durch beide Kontaktelemente 11 , 13 verlaufende Gerade L einen von null und 90 Grad verschiedenen Winkel a ( in diesem Beispiel etwa 45 Grad) mit einer Längsachse der dem Schaltfeld 1 zuge- ordneten Sammelschiene 44 . Durch diese schräge Anordnung der Schaltfelder 1 gegenüber den Sammelschienen 44 und Leitersei- len 41 können die Schaltfelder 1 platzsparend unter den Sam- melschienen 44 angeordnet werden . Da die Schaltfelder 1 j e- weils neben dem Leistungsschalter 3 eine Trennschalterfunkti- on aufweisen, wird für ein Schaltfeld 1 kein zusätzlicher Trennschalter benötigt . Damit entfällt auch der Platzbedarf für diese Trennschalter . Insgesamt kann die Freiluftschaltan- lage 40 dadurch gegenüber einer herkömmlichen Freiluftschalt- anlage deutlich platzsparender gebaut werden . Beispielsweise können gegenüber einer herkömmlichen Freiluftschaltanlage et- wa 16 Prozent an benötigter Fläche eingespart werden .

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Aus führungs- beispiele näher illustriert und beschrieben wurde , so ist die Erfindung nicht durch die of fenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen . Bezugs zeichenliste

1 Schalt f eld

3 Leistungs schal ter

5 Gehäuse

7 , 9 Freiluftdurchführung

11 , 13 Kontaktelement

15 Träger

17 Schwenkmechanismus

19 Stützer

21 , 22 Gegenkontakt

25 Riemen

27 Scherenmechanik

29 Gerüst

31 Antriebs schrank

33 Gabelträger

40 Freiluftschaltanlage

41 Leiterseil

44 Sammel schiene

A Drehachse α Winkel L Gerade