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Die Erfindung bezieht sich auf eine gekapselte Hochspannungs-Schaltanlage
mit doppelter Sammelschieneneinspeisung in einem geerdeten und mit einem
Isoliergas hoher dielektrischer Festigkeit gefüllten Metallgehäuse, das pro
Schaltfeld in mehrere gasdichte Abteile, insbesondere mit folgender
Bestükkung, unterteilt ist:
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- ein Leistungsschalterabteil mit einem Leistungsschalter zum Schutz des
Abgangs des jeweihgen Schaltfelds,
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- ein erstes Sammelschienenabteil mit einem ersten
Sammelschienen-Umschalttrenner, der mit mindestens einer Sammelschiene der ersten
Einspeisung verbunden ist,
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- ein zweites Sammelschienenabteil mit einem zweiten Sammelschienen-
Umschalttrenner, der mit mindestens einer Sammelschiene der zweiten
Einspeisung verbunden ist,
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- und ein zwischen dem Leistungsschalter und den beiden Sammelschienen-
Umschalttrennern angeordnetes gemeinsames Verbindungsstück, welches im
Leistungsschalterabteil angeordnet ist und ein Zwischenleiterelement, das
parallel zum Leistungsschalter sowie in einer Flucht mit einem
Erdungsschalter verläuft und den gemeinsamen Anschlußpunkt des
Leistungsschalters und der beiden Einspeisungen darstellt, sowie mindestens eine trennbare
elektrische Verbindung umfaßt.
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Beim Auswechseln eines Stützisolators einer Sammelschieneneinspeisung
hat diese Art der Aufteilung der Anlage mit mehreren in einem Abteil
zusammengefaßten Funktionen den Nachteil, daß jeweils die beiden
benachbarten Schaltfelder des schadhaften Stützisolators gleichzeitig spannungsfrei
geschaltet werden müssen. Daraus ergeben sich Probleme hinsichtlich der
Aufrechterhaltung des Stromflusses in den Abgängen dieser beiden
Schaltfelder über die Gesamtdauer der Instandsetzung. In der französischen
Patentanmeldung Nr.2.594.607 wurde bereits eine Möglichkeit aufgezeigt,
wie ein Teil der Anlage instandgesetzt werden kann, während der andere
Teil unter Spannung bleibt, indem nämlich die Kontakte des
Sammelschienen-Umschalttrenners in einem kleinen, vom Sammelschienenabteil durch
eine Isolierstoff-Schottung abgeteilten Zwischengehäuse installiert sind. Der
Antriebsmechanismus des Sammelschienen-Umschalttrenners befindet sich
im Sammelschienenabteil, was eine gasdicht durch die Schottung geführte
mechanische Verbindung nötig macht. Die instandzusetzende
Sammelschiene kann vom Schaltfeld dadurch isoliert werden, daß die Kontakte des
Sammelschienen-Umschalttrenners geöffnet werden, während gleichzeitig der
Druck des Isoliergases SF6 im Zwischengehäuse aufrechterhalten bleibt.
Eine solche Konstruktion ist aufwendig, da sie eine Gasdichtheit an den
Durchführungen für die Kontaktstifte des Sammelschienen-Umschalttrenners
und ein Überwachungsorgan für den Gasdruck in jedem Zwischengehäuse
der Treimzone der Sammelschienen-Umschalttrenner voraussetzt.
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Die im Sonderheft "Hochspannungstechnik" der Zeitschrift Siemens
Energietechnik 5 (1983) beschriebene gekapselte Schaltanlage entspricht einer
Schaltanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, bei der das
Zwischenleiterelement seitliche Kontaktstifte aufweist, die in Kontaktzangen eingreifen,
welche an, das Leistungsschalterabteil vom ersten und zweiten
Sammelschienenabteil trennenden Stützisolatoren befestigt sind. Diese Kontaktstifte
sind nicht axial an den Enden des Zwischenleiterelements angeordnet und
verlaufen rechtwinlig zu einer Seite des Zwischenleiterelements. Bei einer
Instandsetzung emer der beiden Einspeisungen müssen sowohl der
Leistungsschalter als auch das Zwischenleiterelement ausgebaut werden, um an die
einzelnen Kontaktstifte zu gelangen. Hierzu muß zunächst der gesamte
Leistungsschalter horizontal aus dem Gehäuse herausgefillirt und anschließend
der die Trennung ermöglichende gemeinsame Anschlußpunkt vollständig
gelöst werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schaffung einer gekapselten
Schaltanlage mit doppelter Sammelschieneneinspeisung zu vereinfachen, bei
der ein Arbeiten an einer der Einspeisungen ohne gleichzeitige
Spannungsfreischaltung der beiden benachbarten Schaltfelder möglich ist.
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Die erfindungsgemäße gekapselte Schaltanlage ist dadurch gekennzeichnet,
daß die trennbare elektrische Verbindung an den beiden Enden des
Zwischenleiterelements ausgebildet ist, um nach ihrer Unterbrechung im
Leistungsschalterabteil eine festgelegte erste bzw. zweite Trennstrecke A, B in
bezug auf die Anschlußklemmen eines der
Sammelschienen-Umschalttrenner zu schaffen, wobei der jeweils andere
Sammelschienen-Umschalttrenner die Einspeisung des Leistungsschalters übernimmt, daß ein
Anschlußende des Zwischenleiterelements eine erste Kontaktzange zur Aufnahme
eines ersten Kontaktstifts aufweist, der mit einem, über eine
Verbindungsschraube an der Anschlußklemme des ersten
Sammelschienen-Umschalttrenners befestigten, laschenförmigen Anschlußstück verbunden ist, wobei durch
Lösen der Anschlußlasche nach Herausdrehen der Schraube die genannte
erste Treunstrecke A für die Instandsetzung der ersten Einspeisung entsteht,
und daß das andere Anschlußende des Zwischenleiterelements einen
zweiten Kontaktstift zur Einführung in eine zweite Kontaktzange aufweist, die an
der Anschlußklemme des zweiten Sammelschienen-Umschalttrenners
befestigt ist, wobei durch die Trennung des zweiten Kontaktstifts die genannte
zweite Trennstrecke B für die Instandsetzung der zweiten Einspeisung
entsteht.
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Die Erfindung ist sowohl für eine einpolige als auch für eine dreipolige
Schaltanlage anwendbar.
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Weitere Vorteile gehen aus der nachstehenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels der Erfindung hervor, das in den beigefügten Zeichnungen
wie folgt dargestellt ist:
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- Figur 1 ist eine schematische Vorderansicht der erfindungsgemäßen
gekapselten Schaltanlage mit den Schalt- und Trennorganen in Ausschaltstellung;
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- Figur 2 zeigt in einer Draufsicht von Figur 1 zwei benachbarte Schaltfelder
deranlage;
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- Figur 3 zeigt den einphasigen Stromlaufplan des Schaltfelds aus Figur 1;
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- Figur 4 ist eine vergrößerte Teilansicht von Figur 1 und zeigt das
Verbindungsstück zwischen dem Leistungsschalter und den beiden Einspeisungen;
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- Figur 5 ist eine Draufsicht des Leistungsschalterabteils nach Entfernung
des Deckels und des Verbindungsstücks;
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- Figuren 6 und 7 zeigen das Verbindungsstück für eine der Phasen nach
Trennen jeweils einer elektrischen Verbindung, wodurch eine erste bzw.
zweite Treunstrecke für die Instandsetzung der ersten bzw. zweiten
Einspeisung entsteht.
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Die Figuren 1 bis 3 zeigen eine gekapselte
Hochspannungs-Verteilerschaltanlage mit geerdetem Metallgehäuse 10, das mit einem Isoliergas hoher
dielektrischer Festigkeit, insbesondere unter Druck stehendem
Schwefelhexafluorid gefüllt ist. Die Schaltanlage umfaßt mehrere Schaltfelder 12, 12a
(in Figur 2 sind zwei dargestellt), die in gleichmäßigen Abständen entlang
einer ersten und zweiten Sammelschieneneinspeisung 14, 16 angeordnet
sind, wobei jedes Schaltfeld 12, 12a die einem Abgang 18 zugeordneten
spezifischen Schalt-, Trenn- und Verbindungsorgane umfaßt.
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Jede Einspeisung 14, 16 verläuft in einem zylindrischen Kanal 19, der Teil
des Metallgehäuses 10 ist, und umfaßt drei Sammelschienen 20, 22, 24; 26,
28, 30 für die Dreiphasen-Einspeisung. Die beiden Einspeisungen sind
übereinander angeordnet, und die Schaltfelder 12, 12a befinden sich auf der
selben Seite des Sammelschienenkanals 19.
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Das Metallgehäuse 10 jedes Schaltfeldes 12, 12a ist in verschiedene Abteile
in Form von einzelnen Teilabschnitten oder Behältern unterteilt, die gasdicht
über Verbindungsflansche oder -ansätze miteinander verbunden sind, wobei
Stützisolatoren 32 die Schottung zwischen den angrenzenden Abteilen
bilden. Durch die Stützisolatoren 32 verlaufen die Stromschienen und Leiter
zum elektrischen Anschluß der in den Abteilen installierten Schaltgeräte.
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Jedes Schaltfeld 12, 12a verfügt über einen Dreiphasen-Leistungsschalter 34
in einem Leistungsschalterabteil 36 mit drei Flanschen, die zur Verbindung
mit einem Meßabteil 38 zur linken und zwei Sammelschienenabteilen 40, 42
zur rechten Seite dienen. Das Meßabteil 38 umfaßt einen
Dreiphasen-Stromwandler 44 und einen Dreiphasen-Erdungsschalter 46.
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Das obere Sammelschienenabteil 40 mit der ersten Einspeisung 14 umfaßt
außer den drei Sammelschienen 20, 22, 24 einen ersten dreiphasigen
Sammelschienen-Umschalttrenner 45, der in Einschaltstellung die
Stromversorgung des Leistungsschalters 34 über die entsprechenden Schienen 20, 22, 24
und in Ausschaltstellung die elektrische Isolation gewährleistet. Der
Sammelschienen-Umschalttrenner 45 wird durch einen am äußeren Flansch des
Sammelschienenabteils 40 montierten Antriebsmechanismus 48 über eine
geradlinige Bewegung angesteuert, während am gegenüberliegenden
Verbindungsflansch zum Leistungsschalterabteil 36 die feststehenden Kontakte des
Sammelschienen-Umschalttrenners 45 angebracht sind, dessen (nicht
abgebildete) von den Isolierstoffstangen 49 angetriebene bewegliche
Kontaktstifte rechtwinklig zu den Einspeiseschienen 20, 22, 24 verlaufen.
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Der Aufbau des unteren Sammelschienenabteils 42 ist mit dem des oberen
Abteils 40 identisch und umfaßt einen durch einen Antriebsmechanismus 50
Figur 1) angesteuerten und mit einer zweiten Einspeisung 16 verbundenen
zweiten dreiphasigen Sammelschienen-Umschalttrenner 47 (siehe Figur 3).
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Das Meßabteil 38 befindet sich zwischen dem Leistungsschalterabteil 36
und dem Trennabteil 52, das mit einen durch einen Antriebsmechanismus 56
angesteuerten Dreiphasen-Leitungs-Trennschalter 54 bestückt ist. Die
Abgangskabel 18 sind mit einem Anschlußabteil 58 verbunden, das einen
Dreiphasen-Kabekaum 60 und einen durch einen Antriebsmechanismus 64
angesteuerten Dreiphasen-Erdungsschalter 62 umfaßt. Das Anschlußabteil 58
befindet sich unterhalb des Trennabteils 52 und ruht über ein feststehendes
Gestell 66 auf dem Sockel 64.
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Auf dem Mittelbereich des Sockels 64 ruht ebenfalls der Antriebskasten 67
des Leistungsschalters 34. Die Pole dieses Leistungsschalters verlaufen
senkrecht im Inneren des Leistungsschalterabteils 36, in dem sich außerdem
noch ein Dreiphasen-Erdungsschalter 68 befindet. Das gemeinsame
Verbindungsstück 70 zwischen dem Dreiphasen-Leistungsschalter 34 und den
beiden, den Einspeisungen 14, 16 zugeordneten
Sammelschienen-Umschalttrennern 45, 47 erstreckt sich im Leistungsschalterabteil 36 parallel zu den
Polen des Leistungsschalters 34. Der untere Teil des Verbindungsstücks 70
trägt drei feststehende Kontakte 72, die mit den entsprechenden beweglichen
Kontaktstiften des Dreiphasen-Erdungsschalters 68 zusammenwirken.
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Jeder Sammelschieneneinspeisung 14, 16 ist außerdem ein Dreiphasen-
Erdungsschalter 74, 76 (siehe Figur 2 und 3) zur Erdung der entsprechenden
Schienen 20, 22, 24; 26, 28, 30 zugeordnet.
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Durch Schließen eines der Sammelschienen-Umschalttrenner 45, 47 kann
jedes Schaltfeld 12, 12a wahlweise über die erste oder die zweite
Einspeisung 14, 16 versorgt werden, wobei der Leistungsschalter 34 den Schutz des
Abgangs 18 gewährleistet.
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Bei einem Eingriff an einem der Schalifelder der Anlage, beispielsweise am
in Figur 1 gezeigten Schaltfeld 12, muß dieses Schaltfeld lediglich durch
Öffiien der beiden Sammelschienen-Umschalttrenner 45, 47 von den beiden
Einspeisungen 14, 16 getrennt werden. Nach Trennen des Schaltfelds kann
eines der Abteile 36, 38, 52, 58 zum Zwecke der Instandsetzung geöffnet
werden.
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Bei Ausfall oder instandsetzungsbedingter Spannungsfreischaltung einer der
Einspeisungen 14, 16, insbesondere beim Austausch eines Sammelschienen-
Stützisolators 32, können die Schaltfelder 12, 12a zur Aufrechterhaltung der
Betriebskontinuität von der jeweils anderen Einspeisung versorgt werden, da
das gemeinsame Verbindungsstück 70 im Inneren des
Leistungsschalterabteils 36 teilweise getrennt werden kann. Das Verbindungsstück 70 zwischen
dem Leistungsschalter 34 und den beiden Einspeisungen 14, 16 umfaßt
erfindungsgemäß (siehe Figur 4 und 5) einen ersten Satz mit drei, an den
jeweiligen Polen des Leistungsschalters befestigten Anschlußklemmen 80,
einen zweiten Satz mit drei, im Stützisolator 32 des oberen
Sammelschienenabteils 40 montierten Anschlußklemmen 82 und einen dritten Satz mit
drei, im Stützisolator des unteren Sammelschienenabteils 42 montierten
Anschlußklemmen 84. Die feststehenden Kontakte 72 des Erdungsschalters 68
sind an der unteren Seite der Anschlußklemmen 84 angeordnet, die an der
gegenüberliegenden Seite über Kontaktzangen 85 zur Aufnahme der an
Zwischenleiterelementen 88 befestigten Kontaktstifte 86 verfligen, wobei die
Zwischenleiterelemente 88 die gemeinsame elektrische Verbindung zwischen
dem Leistungsschalter 34 und den beiden Einspeisungen 14, 16 bilden. Auf
der den Kontaktstiften 86 gegenüberliegenden Seite tragen die
Zwischenleiterelemente 88 Kontaktzangen 90 zur Steckaufnahme von Kontaktstiften 92,
die mit, über Verbindungsschrauben 96 an den jeweiligen Anschlußklemmen
82 befestigten laschenförmigen Anschlußstücken 94 verbunden sind. Der
Mittelteil jedes Zwischenleiterelements 88 weist einen Anschlußsteg 98 zur
Verbindung mit der jeweiligen Anschlußklemme 80 des Leistungsschalters
34 auf. Die Verbindung erfolgt über Befestiguiigsschrauben 99.
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Der Zugang zu den Schrauben 96, 99 erfolgt nach Entfernen eines Deckels
97 an der Oberseite des Leistungsschalterabteils 36. In den
Anschlußklemmen 82 sind Einsätze vorgesehen, über die vorübergehend eine Arbeits-
Erdung vorgenommen werden kann. Die drei Zwischenleiterelemente 88
liegen in einer Ebene (siehe Figur 2), die senkrecht zur Ebene der Figur 1 und
parallel zu den Sammelschienen 20 bis 30 verläuft. Die Anschlußlaschen 94
und die Zwischenleiterelemente 88 können nach Lösen der entsprechenden
Schrauben 96,99 abgenommen werden. Figur 5 zeigt das Innere des
Leistungsschalterabteils 36 nach vollständigem Ausbau des Verbindungsstücks 70.
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Die Anschlußart des Verbindungsstücks 70 (siehe Figur 6 und 7) hängt davon
ab, welche Einspeisung 14 bzw. 16 ausgefallen ist oder instandgesetzt wird.
1) Instandsetzung der ersten, oberen Sammelschieneneinspeisung 14
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Die Instandsetzung besteht beispielsweise darin, den zwischen zwei
benachbarten, den beiden Schaltfeldern 12, 12a zugeordneten,
Sammelschienenabteilen 40 eingesetzten Stützisolator 32 (siehe Figur 2) auszuwechseln. Die
obere Sammelschieneneinspeisung 14 ist spannungsfrei und liegt über den
Erdungsschalter 74 an Masse. Folgende Arbeitsschritte werden
nacheinander am Schaltfeld 12 durchgeführt:
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- Öffnen des Leistungsschalters 34 und der beiden
Sammelschienen-Umschalttrenner 45, 47, um das Schaltfeld 12 spannungsfrei zu schalten.
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- Schließen der Erdungsschalter 68 und 46.
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- Abnahme des Deckels 97 nach Ablassen des Isoliergases aus dem
Leistungsschalterabteil 36.
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- Entfernen der aus den Anschlußlaschen 94 und Kontaktstiften 92
bestehenden Baugruppen nach Lösen der Schrauben 96, so daß eine Trennstrecke
A zwischen den Zwischenleiterelementen 88 und den entsprechenden
Anschlußklemmen 82 entsteht (siehe Figur 6), wobei die Treunstrecke mit dem
der fehlerhaften Einspeisung 14 zugeordneten ersten
Sammelschienen-Umschalttrenner 45 in Reihe geschaltet ist.
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- Schließen des ersten Sammelschienen-Umschalttrenners 45, um die
Anschlußklemmen 82 über den Erdungsschalter 74 der ersten Einspeisung 14
an Masse zu legen.
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- Füllen des Leistungsschalterabteils 36 mit Isoliergas SF6 und Öffnen der
Erdungsschalter 46, 68.
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- Schließen des zweiten Sammelschienen-Umschalttrenners 47, um das
Schaltfeld 12 wieder auf die nicht ausgefallene und während der Demontage
ständig unter Spannung stehende Einspeisung 16 zu schalten.
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- Schließen des Leistungsschalters 34.
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Dieselben Arbeitsschritte werden am, dem auszutauschenden Stützisolator
32 benachbarten Schaltfeld 12a durchgeführt. Dabei werden die beiden
benachbarten Sammelschienenabteile 40 geöffnet, danach die
Befestigungsflansche abmontiert und der Stützisolator durch ein neues Bauteil ersetzt.
2) Instandsetzung der zweiten, unteren Sammelschieneneinspeisung 16
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Die erste Einspeisung 14 bleibt unter Spannung. Die drei ersten
Arbeitsschritte einschließlich der Abnahme des Deckels 97 sind mit denen des
ersten Beispiels identisch, danach werden folgende Arbeitsschritte ausgeführt:
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- Einsetzen eines Arbeits-Erdungsschalters (nicht abgebildet) in die Einsätze
der oberen Anschlußklemmen 82.
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Abnahme der Anschlußlaschen 94 und der Zwischenleiterelemente 88 nach
Lösen der Schrauben 96, 99.
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- Abnahme der Kontaktstifte 86 von den Zwischenleiterelementen 88 und
Wiedereinsetzen der Elemente zusammen mit den Anschlußlaschen 94, um
die Verbindung der Anschlußklemmen 80 des Leistungsschalters 34 mit den
oberen Anschlußklemmen 82 wiederherzustellen. Es entsteht eine vertikale
Trennstrecke B (siehe Figur 7) zwischen den Kontaktzangen 85 und den
Anschlußstegen 98.
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- Abnahme der Arbeits-Erdungsschalter und Wiederaufschalten des
Leistungsschalters 34 auf die nicht ausgefallene Einspeisung 14 nach Schließen
des ersten Sammelschienen-Umschalttrenners 45.
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In beiden Fällen der Instandsetzung der ersten bzw. zweiten Einspeisung 14,
16 wird durch die trennbare Ausführung der Anschlußlaschen 94 und der
Zwischenleiterelemente 88 und die dadurch entstehende
Sicherheits-Trennstrecke im Inneren des mit unter Druck stehendem Isoliergas SF6 gefüllten
Leistungsschalterabteils bei Austausch des Stützisolators einer Einspeisung
die gleichzeitige Spannungsfreischaltung beider Schaltfelder 12, 12a
vermieden. Die nicht ausgefallene Einspeisung bleibt während der Instandsetzung
der ausgefallenen Einspeisung ständig unter Spannung.
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Die Beschreibung der Erfindung bezieht sich auf eine Anwendung in einer
Dreiphasen-Hochspannungs-Schaltanlage, deren drei Phasen in einem
einzigen Gehäuse zusammengefaßt sind, sie ist jedoch selbstverständlich auch
auf Schaltanlagen anwendbar, deren drei Phasen getrennt in drei einzelnen,
geerdeten Gehäusen installiert sind.