DE10153108C1 - Verfahren zur Steuerung eines zwischen einer "Einfahrstellung" und einer "Ausfahrstellung" verfahrbaren elektrischen Schaltermoduls - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines zwischen einer "Einfahrstellung" und einer "Ausfahrstellung" verfahrbaren elektrischen Schaltermoduls mit Schaltkontakten von Vakuumschaltröhren sowie einem in dem Schaltermodul ebenfalls verfahrbaren Trennteil mit Trennkontakten, die mit entsprechenden Gegenkontakten innerhalb eines gekapselten Schaltfeldes bedarfsweise verbindbar und trennbar sind, sowie mit Stecker-Kontakten und Gegenstecker-Kontakten im Niederspannungsbereich, wobei die Schaltkontakte der Vakuumschaltröhren zur Unterstützung der Ein- und Ausschaltvorgänge unter dem Steuereinfluss einer durch eine Einschaltklinke (EK) beeinflussbaren Einschaltfeder und einer durch eine Ausschaltklinke (AK) beeinflussbaren Ausschaltfeder stehen und markante Funktionsstellungen des Trennteils durch eine "Betriebsstellung" und durch eine "Trennstellung" repräsentiert sind. DOLLAR A In einer zwischen der "Betriebsstellung" und der "Trennstellung" vorgesehenen "Teststellung" des Trennteils sind nur die Trennkontakte von den Gegenkontakten getrennt, in der "Trennstellung" des Trennteils sind auch die Stecker-Kontakte von den Gegenstecker-Kontakten getrennt und beim Überführen des Schaltermoduls von der "Trennstellung" in die "Ausfahrstellung" sind die Einschaltfeder und die Ausschaltfeder in einen entspannten Federzustand zwangsüberführt. DOLLAR A Ein derartiges Verfahren wird zur Steuerung von verfahrbaren Schaltermodulen in Mittelspannungsschaltfeldern eingesetzt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerungseinrichtung für ein zwischen einer "Einfahrstellung" und einer "Ausfahrstellung" verfahrbares elektrisches Schaltermodul mit Schaltkontakten von Vakuumschaltröhren sowie einem in dem Schaltermodul ebenfalls verfahrbaren Trennteil mit Trennkontakten, die mit entsprechenden Gegenkontakten innerhalb eines gekapselten Schaltfeldes, insbesondere eines Mittelspannungsschaltfeldes, bedarfsweise verbindbar und trennbar sind.

Ein Mittelspannungsschaltfeld der eingangs definierten Art ist in seinem prinzipiellen Aufbau aus der Firmendruckschrift SIEMENS Leistungsschalter - Einschubanlagen Typ NXAIR M, Er­ gänzung 2000 zum Katalog HA 25.71, Kapitel 4, Seiten 10 bis 13 zu entnehmen.

Nähere Einzelheiten des Schaltermoduls der eingangs definier­ ten Art gehen aus der gleichen Druckschrift, Kapitel 4, Seite 14 hervor.

Auf die einschlägigen Bestimmungen und Vorschriften für der­ artige Schaltfelder, insbesondere im Zusammenhang mit Aspek­ ten der Personen- und Betriebssicherheit, ist in dem Kapitel 5, Seite 19 dieser Druckschrift hingewiesen.

Darüber hinaus befinden sich im Kapitel 5 auf Seite 20 dieser Druckschrift auch Hinweise für die im Zusammenhang der Erfin­ dung stehenden Verriegelungsvorschriften nach VDE 0670 und IEC 60298.

Auf die über diese Vorschriften hinausgehenden Verriegelungs­ bedingungen ist dann noch im Kapitel 4., Seite 15 hingewie­ sen.

Die grundsächliche Funktion und Wirkungsweise der Ein- und Ausschaltfedern eines elektrischen Schaltermoduls ist aus der Firmendruckschrift SIEMENS Vakuum-Leistungsschalter 3AF, Be­ triebsanleitung, Bestell - NR. SW 8516b, insbesondere dem Ka­ pitel Antrieb, Seiten 3/1 bis 3/4 ersichtlich.

Die DE 199 12 835 A1 beschreibt eine elektrische Schaltanlage mit einem Schaltermodul, dessen Trennkontakte verfahrbar sind. Die dort offenbarte Schaltanlage umfasst ferner eine aus einem Steuerstecker sowie einer Steuerbuchse bestehende Nierderspannungskupplung. In einer Teststellung sind die Trennkontaktes des Schaltermoduls von ihren Gegenkontakten getrennt, während die Niederspannungskontakte geschlossen sind.

Die EP 0 253 170 B1 beschreibt eine Kontaktanordnung für einschiebbare Leistungsschalter in Schaltanlagen.

Die DE 196 50 590 A1 offenbart einen Antrieb für Mittelspan­ nungsschalter mit einer Einschaltsteuerung für eine Ein­ schaltfeder und einer Ausschaltsteuerung für eine Aus­ schaltfeder. Die dort gezeigten Steuerungen umfassen mecha­ nische Verklinkungen.

Die DE 43 05 521 A1 beschreibt einen Antrieb für einen elek­ trischen Leistungsschalter, bei dem eine Kurvenscheibe mit Ein- und Ausschaltfedern zusammenwirkt.

Die DE 43 13 647 A1 und die DE 44 20 580 C1 offenbaren Schaltan­ lagen mit Trennkontaktvorrichtungen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Steuerungseinrichtung zu definieren, mit der sowohl die bestehenden Vorschriften als auch darüber hinausgehende zusätzliche Bedingungen erfüllt werden können, wobei die Steuerungseinrichtung in kompakter Bauweise aufgebaut und weitestgehend unabhängig von den zur Anwendung kommenden Schaltkontakten des Schaltermoduls praktisch universal ein­ setzbar ist.

Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des Patentan­ spruchs 1 erreicht.

Mit dem Einfügen einer zusätzlichen "Teststellung" zwischen der "Betriebsstellung" und der "Trennstellung" für den ver­ fahrbaren Trennteil und der damit verbundenen Steigerung der Unterteilung in kleinere übersichtliche Funktionsschritte sind zur Überführung des Schaltermoduls von der "Einfahrstel­ lung" in die "Ausfahrstellung" die für die gegenseitigen Ver­ riegelungen und Freigaben notwendigen Steuerungsvorgänge durch eine entsprechend feiner funktionsorientiertgegliederte Schaltfolge in einfacher Weise realisiert. Darüber hinaus ist eine zusätzliche Forderung nach dem tota­ len Entspannungszustand der Ein- und Ausschaltfeder beim Überführen des Schaltermoduls in die "Ausfahrstellung" mit einfachen und zuverlässig wirkenden mechanischen Mitteln steuerbar.

So ist lediglich ein einziger zur Versteifung U-förmig quer­ schnittsprofilierter Hubhebel mit zwei unterschiedlich ge­ stalteten Steuerungskonturen vorgesehen, mit denen die Ein­ schaltklinke für die Einschaltfeder und Ausschaltklinke für die Ausschaltfeder der Schaltkontakte entsprechend den Vor­ schriften gesteuert werden. Dabei wird der U-förmige Hubhebel lediglich in vertikaler Richtung in unterschiedlicher Hubhöhe ausgelenkt. Dies geschieht im Zusammenwirken mit dem drehbar gelagerten Schwenkhebel, der seinerseits durch einen die ver­ schiedenen Funktionsstellungen repräsentierenden Hubsteuerhe­ bel radial schwenkbar ist. Die unterschiedlichen Steuerungs­ konturen an den freien Ende des Hubhebels bewegen dabei im Zusammenwirken mit den verschiedenen Gleitrollen die entspre­ chenden Betätigungshebel der Ein- und Ausschaltklinken, so dass damit die für die entsprechenden Schaltvorgänge zustän­ digen Federn - für das Einschalten die Einschaltfeder und für das Ausschalten die Ausschaltfeder - hinsichtlich ihrer ge­ spannten oder entspannten Federzustände funktionsgerecht ge­ steuert werden können.

Die Gleitrollen werden dabei gemäß einer vorteilhaften Aus­ gestaltung der Erfindung von dem vertikal auslenkten Hubhebel mittels Schubschrägen derart bewegt, dass die Ein- und Aus­ schaltklinke jeweils radialen Auslenkungen folgen.

Mit dem Schiebestift wird darüber hinaus eine zuvor notwen­ dige Verriegelung der Einschaltklinke wieder rückgängig ge­ macht, um die beim Überführen des Schaltermoduls in die "Aus­ fahrstellung" erforderlichen Entspannungszustände sämtlicher für den Antrieb vorgesehenen Federn - der Einschaltfeder und der Ausschaltfeder - sicherzustellen.

Der Hubhebel ist in Richtung seiner Hubauslenkung beidseitig mit einem Langloch versehen, in dem der zweite Betätigungshe­ bel mit seiner Drehlagerung am Hubhebel lagefixiert ist.

Die Steuerungseinrichtung ist also in ihrer Gesamtheit derart konzipiert, dass beim Herausfahren des Schaltermoduls aus dem gekapselten Schaltfeld in die "Ausfahrstellung" zwangsweise der geforderte Entspannungszustand der Ein- und Ausschaltfe­ dern herbei geführt ist.

Desweiteren wird in allen Funktionsstellungen des Trennteils, also in der "Betriebsstellung", in der "Teststellung" und in der "Trennstellung", bei sich zeitlich überlappenden Ein- und Ausschaltversuchen - ob manuell durch eine Bedienungsperson vor Ort oder fernbetätigt durch eine Schaltwarte ausge­ löst - ein bevorzugtes Ausschalten der Schaltkontakte des Schaltermoduls wirksam, solange der Ausschaltversuch ansteht. Ist der Ausschaltversuch wirksam eingeleitet, so bewirkt die Hubauslenkung des Hubhebels mit dem Entlanggleiten einer Gleitrolle an seiner Schubschräge eine Gleitauslenkung mit der Folge, dass ein Betätigungshebel der Ausschaltklinke eine Radialauslenkung erfährt. Dadurch wird der fest mit der dreh­ baren Einschaltklinkenverriegelung in Verbindung stehende Stifthebel radial so ausgelenkt, dass die Einschaltklinken­ verriegelung von der Freistellung in die Verriegelungsstel­ lung überführt ist.

Die Einschaltklinke ist damit in ihrer Radialauslenkung blo­ ckiert und kann nicht mehr betätigt werden.

Solange dieser Zustand anhält, trifft dies auch für die manu­ ell über einen Taster oder durch eine Schaltwarte ausgelöste Betätigung der Einschaltklinke zu. Jeder Einschaltversuch ist damit erfolglos.

Überdauert der Einschaltversuch den Ausschaltversuch, oder wird der Einschaltversuch nach Beendigung des Ausschaltver­ suchs erneut eingeleitet, so ist wieder die Ausgangssituation erreicht, sodass mit der in der Freistellung stehenden Ein­ schaltklinke das Einschalten der Schaltkontakte erneut wirk­ sam wird.

Stehen dagegen beide Kriterien - Einschaltversuch und Aus­ schaltversuch - zeitgleich an und die Einschaltfeder weist noch den gespannten Federzustand auf, so läuft wegen der sich zunächst in der Freistellung befindlichen Einschaltklinke kurzfristig der Einschaltvorgang ab. Anschließend wird aber sofort - wie vorab beschrieben - die Einschaltklinkenverrie­ gelung in die Verriegelungsstellung der Einschaltklinke über­ führt.

Dieser unmittelbar hintereinander ablaufende Ein- und Aus­ schaltvorgang ist zulässig und kann zur Überwachung der im Schaltfeld ablaufenden Schaltvorgänge herangezogen werden.

Ist nur der Einschaltvorgang wirksam eingeleitet, wird mit der Hubauslenkung des Hubhebels der Ausschaltvorgang - wie bereits beschrieben - wieder in Gang gesetzt.

Die Erfindung wird durch ein in zwei Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel näher erläutert, wobei die Fig. 1 die Vorderansicht der Steuerungseinrichtung SE mit dem hierbei wesentlichen Hubhebel HH in der Schnittebene B-B der Fig. 2 zeigt, während die Fig. 2 die Lage des Hubhebels HH innerhalb des Antriebsgehäuses AG der Steuerungseinrichtung SE in der Seitenansicht darstellt.

Durch die in beiden Ansichten teilweise verdeckten, zum Ver­ ständnis der Erfindung hinsichtlich ihrer Konturen aber not­ wendigen Teile sind diese lediglich in unterbrochenen Linien­ zügen angedeutet.

Desweiteren sind zum besseren Verständnis der einzelnen Funk­ tionsabläufe sowohl die Stellung der Einschaltklinkenverrie­ gelung EV in der Freistellung FS der Einschaltklinke als auch die Stellung der Einschaltklinkenverriegelung EV in der Ver­ riegelungsstellung VS der Einschaltklinke schattiert darge­ stellt. Dies gilt auch für den zweiten Betätigungshebel BH2 und den Stifthebel TH (Fig. 1), wobei die unterbrochenen schattierten Liniezüge den Zustand der Freistellung FS der Einschaltklinkenverriegelung EV und die durchgehenden schat­ tierten Linienzüge den Zustand der Verriegelungsstellung VS der Einschaltklinkenverriegelung EV dokumentieren.

Aus der Fig. 2 ist außerdem der vertikale Antrieb des Hubhe­ bels HH durch den unterschiedliche Funktionsstellungen reprä­ sentierenden Hubsteuerhebel HS ersichtlich, der entlang einer nicht dargestellten Winkelprofilstange innerhalb eines eben­ falls nicht dargestellten Schaltermoduls gleitgeführt ist. Der Hubhebel HH ist U-förmig ausgestaltet und über einen Schwenkhebel SH mit dem antreibenden Hubsteuerhebel HS verbunden. An seiner vom Hubhebel abgewandten Seite ist der Schwenkhebel drehgelagert, so dass durch Antrieb des Hubsteuerhebels HS der Hubhebel HH vertikal ausgelenkt wird. An seinen der Drehlagerung des Schwenkhebels SH gegenüberliegenden freien Ende ist der Hubhebel HH mit verschiedenen funktionsbezogenen Steuerungskonturen SK1, SK2 versehen.

Die Ausgangsposition der Steuerungseinrichtung SE, die hier die "Betriebsstellung" des Schaltermoduls repräsentieren soll, sieht vor, dass der Hubhebel HH mit der zweiten Gleit­ rolle GR2 gerade am Beginn der sich nach unten hin erwei­ ternde zweiten Schubschräge SS2 liegt, bei der der zweite Be­ tätigungshebel BH2 noch nicht durch die Radialauslenkung RA beeinflusst ist.

Die Einschaltklinke EK ist in der Betriebstellung nicht gesperrt, so dass ein Schalten der Vakuumröhre durch eine vorgespannte Einschaltfeder ermöglicht ist. Ferner sind die Stecker-Kontakte mit den Gegenstecker-Kontakten im Nieder­ spannungsbereich elektrisch leitend verbunden. Gleichzeitig stehen auch die Trennkontakte mit den Gegenkontakten im Hauptspannungsbereich in elektrisch leitender Verbindung.

Beim Übergang des Trennteils von der "Betriebsstellung" hin zur "Trennstellung" ist zunächst die dazwischen liegende "Teststellung" erreicht. In dieser Bewegungsphase des Trennteils ist das Einschalten oder Kontaktieren der Schaltkontakte der Vakuumröhre durch die Einschaltfeder zu unterbinden. Zunächst sind die Schaltkontakte zu trennen. Dazu wird mit Hilfe der zweiten Steuerungskontur SK2 des Hubhebels HH bei Beginn seiner nach oben gerichteten vertikalen Auslenkung in einer ersten Schaltfolge mit seiner zweiten Schubschräge SS2 die zweite Gleitrolle GR2 entlang der Gleitauslenkung GA geführt. Der mit der zweiten Gleitrolle GR2 starr verbundene, drehgelagerte zweite Betätigungshebel BH2 erfährt dabei die Radialauslenkung RA und schaltet damit die Ausschaltklinke AK frei. Die mit der Ausschaltklinke zusammenwirkende Ausschaltfeder unterbricht die Schaltkontakte der Vakuumröhre.

Die Schaltfolge bewirkt ferner, dass der zweite Betätigungs­ hebel BH2 den Stifthebel TH dreht. Durch diese Drehung wird der Übergang der Einschaltklinkenverriegelung EV von der Freistellung FS der Einschaltklinke EK in die Verriegelungs­ stellung VS der Einschaltklinke EK bewirkt.

Die Einschaltklinke EK, und somit das Wirksamwerden der Ein­ schalfeder für die Schaltkontakte, ist in diesem Zustand ge­ sperrt. Die Schaltkontakte verharren in der Unterbrecherstel­ lung.

Bei der weiteren Auslenkung des Hubhebels HH beim Übergang von der "Trennstellung" in die "Ausfahrstellung - die zweite Gleitrolle GR2 befindet sich dann im Bereich der Schubgeraden SG des Hubhebels HH - kommt deren zweite Steuerungskontur SK2 mit ihrem Schiebestift ST in Verbindung mit der Einschalklin­ kenverriegelung EV, die sich noch in der Verriegelungsstel­ lung VS befindet, in der sie die Einschaltklinke EK verrie­ gelt.

Diese zweite Schaltfolge wird erst beendet, wenn der Schiebe­ stift ST der zweiten Steuerungskontur SK2 die Einschaltklin­ kenverriegelung EV in die ursprüngliche Ausgangsposition, der Freistellung FS der Einschaltklinke EK, zurückgeführt und da­ mit die Sperrung der Einschaltklinke EK aufgehoben ist. Setzt sich die Hubbewegung fort, kommt es zum Aufbrechen der Einschaltklinke EK durch Einwirken der ersten Steuerungskon­ tur SS1 auf die erste Gleitrolle GR1. Dies bewirkt eine verbundene Auslenkung des ersten Betätigungshebels BH1, wodurch sich die Einschaltfeder entspannt.

Entsprechende Sicherheitsvorschriften, die das Entspannen sämtlicher Federantriebe der Schaltkontakte in dieser Funk­ tionsstellung vorschreiben, wie die amerikanische ANSI Vor­ schrift C 37.04., Paragraphen 6.7.3 und 6.9, sind also mit dieser Steuerungseinrichtung erfüllt.

Claims (2)

1. Steuerungseinrichtung (SE) für ein zwischen einer "Einfahrstellung" und einer "Ausfahrstellung" verfahrbares elektrisches Schaltermodul mit Schaltkontakten von Vakuumschaltröhren sowie einem in dem Schaltermodul ebenfalls verfahrbaren Trennteil mit Trennkontakten, die mit entsprechenden Gegenkontakten innerhalb eines gekapselten Schaltfeldes, insbesondere eines Mittelspannungsschaltfeldes, in der Einfahrstellung verbunden und in der Ausfahrstellung getrennt sind, mit einem innerhalb eines Antriebsgehäuses (AG) drehbar gelagerten Schwenkhebel (SH), der unter dem Steuereinfluss eines Funktionsstellungen repräsentierenden Hubsteuerhebels (HS) steht und an seinem freien Ende mit einem dort drehgelagerten Hubhebel (HH) mit U-förmiger Querschnittskontur verbunden ist, wobei der Hubhebel (HH) gegenüber seiner Drehlagerung an seinen freien Enden mit funktionsbezogenen Steuerungskonturen (SK. .) versehen ist und eine erste Steuerungskontur (SK1) über eine erste Gleitrolle (GR1) mit einem ersten Betätigungshebel (BH1) einer Einschaltklinke (EK) und eine zweite Steuerungskontur (SK2) über eine zweite Gleitrolle (GR2) mit einem zweiten Betätigungshebel (BH2) einer Ausschaltklinke (AK) in Verbindung gelangt, wobei die Steuerungseinrichtung (SE) eine innerhalb des Antriebsgehäuses (AG) drehbar gelagerte, die Einschaltklinke (EK) steuernde Einschaltklinkenverriegelung (EV) aufweist, die unter dem Steuereinfluss der zweiten Steuerungskontur (SK2) die Einschaltklinke (EK) verriegelt und unter dem Steuereinfluss der ersten Steuerungskontur (SK1) die Einschaltklinke (EK)entriegelt.

2. Steuerungseinrichtung (SE) nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch die Merkmale

• - die erste Steuerungskontur (SK1) weist eine nach außen gerichtete, sich gradlinig nach oben erstreckende erste Schubschräge (SS1) auf,
• - die zweite Steuerungskontur (SK2) weist einen nach innen gerichteten, sich nach oben erstreckenden Schiebestift (ST) und darunter eine sich nach unten hin erweiternde, zweite Schubschräge (SS2) auf,
• - der U-förmige Hubhebel (HH) ist an seinen Schenkeln jeweils mit einem Langloch (LL) versehen, in denen der zweite drehgelagerte Betätigungshebel (BH2) angelenkt ist.