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WO2005006366A1 - Schiffs-leistungsschalter sowie einen solchen enthaltende schiffs-energieversorgungs- und -verteilungsanlage - Google Patents

Schiffs-leistungsschalter sowie einen solchen enthaltende schiffs-energieversorgungs- und -verteilungsanlage Download PDF

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WO2005006366A1
WO2005006366A1 PCT/EP2004/007682 EP2004007682W WO2005006366A1 WO 2005006366 A1 WO2005006366 A1 WO 2005006366A1 EP 2004007682 W EP2004007682 W EP 2004007682W WO 2005006366 A1 WO2005006366 A1 WO 2005006366A1
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WO
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circuit breaker
ship
arc
chamber
arc chamber
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/007682
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French (fr)
Inventor
Gerd Ahlf
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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Priority to DE502004011213T priority patent/DE502004011213D1/de
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    • H01H33/76—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid wherein arc-extinguishing gas is evolved from stationary parts; Selection of material therefor
    • H01H33/77—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid wherein arc-extinguishing gas is evolved from stationary parts; Selection of material therefor wherein the break is in air at atmospheric pressure

Definitions

  • the invention relates to a ship circuit breaker and a ship power supply and distribution system containing such a ship according to the preamble of claim 16; such a system is e.g. known from WO 02/15361 AI.
  • Ship power supply and distribution systems especially in underwater ships, are usually designed as low-voltage networks with high operating voltages or potentials up to 1200 V DC. In larger ships, e.g. Cruise ships, ship power supply and distribution systems designed as AC networks are also used.
  • These systems have at least one, and in some cases also several energy generators, such as generators, batteries, possibly fuel cells, which supply various consumers, such as traction motors, or an electrical system for supplying auxiliary drives with energy.
  • energy generators such as generators, batteries, possibly fuel cells, which supply various consumers, such as traction motors, or an electrical system for supplying auxiliary drives with energy.
  • These components are electrically connected to one another, circuit breakers being connected as protection and switching elements between at least some of the components.
  • circuit breakers being connected as protection and switching elements between at least some of the components.
  • these are intended to enable operational switching on or off (eg for setting various driving controls) by individual energy consumers, individual energy producers or certain parts of the energy supply and distribution system.
  • they should enable the individual energy consumers, energy producers, and even entire parts of the energy supply and distribution system to be switched off quickly.
  • circuit breakers in these ship power supply and distribution systems are subject to very high requirements with regard to short-circuit breaking capacity, size and weight.
  • Ship power supply and - distribution systems are especially in underwater vessels to improve the operational performance, to increase the voltage stability and reduce Net 'zgurwirkun- gen very low impedance designed. Accordingly, very high, high-energy and relatively long-lasting partial and total short-circuit currents up to more than 300 kA are possible in such systems, the main sources of these short-circuit currents being the batteries and charging generators. Due to the limited space available in ships, ship circuit breakers must also be as small as possible. There is also a requirement for the lowest possible weight.
  • a ship circuit breaker according to claim 1.
  • Advantageous embodiments of the ship circuit breaker are the subject of subclaims 2 to 15.
  • a ship power supply and distribution system containing such a ship circuit breaker is the subject of claim 16
  • An advantageous embodiment of the ship's power supply and distribution system is the subject of claim 17.
  • the ship circuit breaker has at least one arcing chamber, which is at least partially lined with a material that emits gas under the influence of an arc. det.
  • An arc that arises in a current-carrying ship circuit breaker when its switching contacts are opened thus leads to a gas emission of the lining material in this arc chamber. Since the gas emitted has a significantly lower temperature than the arc, the gas cools the arc and promotes the extinguishing of the arc.
  • the lining material protects itself from being destroyed by hot arc gases by releasing gas. It is therefore possible to achieve a high switching capacity with a small size and low weight of the arc chamber and thus also a low weight of the entire circuit breaker.
  • the gas-releasing lining material for the arc chamber preferably consists of a plastic, in particular a thermoset such as e.g. Polyester resin. Due to their absence of halogen and low smoke, these materials are particularly suitable for use in ships.
  • the hydrogen gas that can be emitted by them under the influence of an arc leads to particularly good arc cooling.
  • the gas-emitting lining material in the arc chamber is designed to emit different gases depending on the location.
  • the running behavior of the arc can be influenced by the gas emission. Due to a location-dependent strong gas emission, an optimum between too little and too much gas emission and thus a particularly smooth running behavior of the arc can be achieved, which enables the arc to be extinguished reliably.
  • a good mechanical strength of the lining material against gas pressure and shock loads can be made possible by the fact that the lining material contains fibers, the fiber material in particular having a woven or mat shape.
  • FIG. 1 shows a perspective external view of a circuit breaker with two three-part arc chambers
  • FIG. 1 is a simplified side view of a three-part arc chamber of Figure 1
  • FIG. 3 the arc chamber from FIG. 2 in the section III-III
  • FIG. 4 shows a spatial representation of the arc chamber from FIG. 3, showing the cross-sectional areas of the chamber parts
  • FIG. 5 shows a perspective external view of a two-pole circuit breaker with two one-piece arc chambers
  • Figure 6 is an illustration of an installation of a circuit breaker in a panel of an underwater ship
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a ship's power supply and distribution system of an underwater ship with a double earth fault.
  • Figure 1 shows a two-pole ship circuit breaker 7 in a perspective view. At its front 19, the circuit breaker 7 is closed by a metal front plate 16. The actual switch with the switch mechanism is accommodated in the switch unit 15.
  • Each pole 29 of the circuit breaker 7 has a connection piece 25 and 26 and an arc chamber 8.
  • the arc chambers 8 have a self-supporting structure to save weight and are arranged on the rear side 20 of the circuit breaker 7.
  • the connecting pieces 25, 26 for busbars are led out on the top 22 and the bottom 21 of the circuit breaker 7.
  • the arc chamber 8 By arranging the arc chamber 8 on the rear side 20 of the circuit breaker 7, the arc is conducted away from the front plate 16 of the ship circuit breaker 7 and thus also away from operating personnel who may be working on the front plate 16.
  • the arcing chamber 8 As can be seen from the side view of the arc chamber 8 in accordance with FIG. 2 and the section shown in FIG. 3 along the section line III-III in FIG Extinguishing plates 15 are arranged. This enables a simple and stable mechanical construction of the arcing chamber 8.
  • the arcing chamber 8 starting from the switch 7 or switch part 15, has an initially constant cross-section AI, then an enlarged cross-section A2 and then again a constant cross-section A3 and thus enables optimal use of an installation space available behind the circuit breaker 7 and at the same time a compact design of the circuit breaker 7 and the arc chamber 8.
  • the arc chamber 8 is preferably of three parts and has a first chamber part 8a in a cuboid shape, a second chamber part 8b in a trapezoidal shape and a third chamber part 8c in a cuboid shape.
  • a particularly good arc quenching and thus a particularly high switching capacity of the circuit breaker 7 can be achieved in that the cross-sectional area AI of the first chamber part 8a to the cross-sectional area A3 of the third chamber part 8c in a ratio of 1: 1.5 to '1: 2.5, in particular 1: 2 stands.
  • the arc chamber 8 is partially lined with a lining material which emits gas under the influence of an arc.
  • the gas-releasing lining material preferably consists of a plastic, in particular a thermoset such as Polyester resin. This can e.g. in the form of polyester resin
  • the gas-emitting lining material is designed in the arc chamber 8 to be gas-emitting differently depending on the location. It has been found that a particularly good arc quenching and thus a particularly high switching capacity of the circuit breaker 7 with a simultaneously small size of the arc chamber 8 can be achieved in that the gas-releasing lining material and, e.g. in the area of the side walls formed as intermediate pieces 14, non-gas-releasing lining material in the arc chamber 8 are arranged in an area ratio of 2: 3.
  • the arc chamber 8 preferably has at least one multilayer side wall 11, at least one of the layers, in the case of the circuit breaker 7 the layer 12, being fiber-reinforced. Good insulation with at the same time low weight of the arc chamber 8 can be achieved in that the at least one multilayer side wall 11 has an inner layer 12 consisting at least partially of the gas-emitting lining material 10 and an outer layer consisting of a laminate. 3, the arc chamber 8 has two such configured, oppositely arranged side walls 11, wherein the layer 13 consists of the aforementioned laminated material.
  • FIG. 5 shows a perspective view of an external view of a two-pole circuit breaker 17 with two, in contrast to the above-described circuit breaker 7, only one-piece arcing chambers 18.
  • the arcing chambers 18 are also at least partially lined with a liner material that emits gas under the influence of an arc. Because of their cuboid shape, the arc chambers 18 have a particularly simple construction and a particularly high mechanical strength against shaking and shock loads.
  • FIG. 6 shows a portion of an underwater ship in cross section.
  • a shell 23 encloses the diving body of the underwater ship.
  • a plurality of circuit breakers 7 according to FIGS. 1 to 4 are arranged in a control panel 24.
  • a maintenance space 26 formed between the control panel 24 and the casing 23 can be used as an arcing space.
  • the arrangement of the arc chambers 8 on the rear of the circuit breaker 7 and the connecting pieces 25 and 26 on the top and bottom of the circuit breaker enables the circuit breaker 7 to be installed in a particularly space-saving manner in the control panel 24. by protective hoods, as would be necessary in an arcing chamber arranged on the upper side of the circuit breaker 7, are thus avoided. Due to the arrangement of the arc chamber 8 on the rear side of the circuit breaker 7, the arc is conducted away from operating personnel 27 who may be working on the control panel 24, thus increasing the safety for the operating personnel.
  • FIG. 7 shows a basic circuit of a marine power supply and distribution system 1 of an underwater serschiffes in a simplified representation.
  • the ship's energy supply and distribution system 1 has generators 2, batteries 3 and a fuel cell system 4 for generating energy, as well as a traction motor 5 and an on-board electrical system (not shown in detail) for supplying auxiliary drives as energy consumers.
  • the energy producers and the energy consumers are electrically connected to one another.
  • Circuit breakers 7 according to FIGS. 1 to 4 and circuit breakers 17 according to FIG. 5 are connected between the components.
  • the circuit breakers 7 have, due to the gas-emitting materials contained in their arc chambers, a high switching capacity in relation to the high operating voltages of small size of the arc chamber and thus of the circuit breaker.
  • a ship circuit breaker 7 is preferably designed with its arc chamber (s) in such a way that a double earth fault in the ship energy supply and distribution system 1, exemplified in FIG. 7 by short-circuit arrows 28, by a single pole the circuit breaker 7 can be switched off.
  • a single pole 19 of the two-pole circuit breaker 7 according to FIG. 1 or circuit breaker 17 according to FIG. 5 is thus able to switch off the maximum voltage present in the ship supply and distribution system in the event of a double earth fault current. This ensures safe operation of the ship's power supply and distribution system even in the event of a double earth fault.
  • the circuit breaker 7 can thus be connected to the ship's power supply and distribution system 1 in a particularly simple manner in that it is designed in such a way that it can be connected to an electrical circuit with any polarity. This enables, for example, simplification of the switch Panel busbar for connecting the connection pieces 25 and 26 of the circuit breaker 7.

Landscapes

  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)

Abstract

Ein Schiffs-Leistungsschalter (7, 17), insbesondere für Unterwasserschiffe, weist erfindungsgemäß zumindest eine Lichtbogenkammer (8, 18) auf, die zumindest teilweise mit einem unter Lichtbogeneinwirkung gasabgebenden Auskleidematerial (10) ausgekleidet ist. Durch die Gasabgabe des Auskleidematerials (10) wird die Lichtbogenlöschung begünstigt und gleichzeitig die Lichtbogenkammer vor Lichtbogeneinwirkung geschützt. Es kann somit bei hohem Schaltvermögen des Schiffs-Leistungsschalters die Baugröße der Lichtbogenkammer und somit der für den Einbau des Schiffs-Leistungsschalters in ein Schiff benötigte Raum klein gehalten werden.

Description

Beschreibung
Schiffs-Leistungsschalter sowie einen solchen enthaltende Schiffs-Energieversorgungs- und -Verteilungsanlage
Die Erfindung betrifft einen Schiffs-Leistungsschalter sowie eine einen solchen enthaltende Schiffs-Energieversorgungs- und -Verteilungsanlage gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 16; eine derartige Anlage ist z.B. durch die WO 02/15361 AI bekannt.
Schiffs-Energieversorgungs- und -Verteilungsanlagen sind, insbesondere in Unterwasserschiffen, meist als Niederspannungsnetze mit hohen Betriebsspannungen bzw. Potentialen bis DC 1200 V ausgebildet. In größeren Schiffen, z.B. Kreuzfahrtschiffen, kommen darüber hinaus auch als Wechselstromnetze ausgebildete Schiffs-Energieversorgungs- und -verteilungs- anlagen zum Einsatz.
Diese Anlagen weisen zumindest einen, teilweise auch mehrere Energieerzeuger, wie z.B. Generatoren, Batterien, gegebenenfalls Brennstoffzellen, auf, die verschiedene Verbraucher, wie z.B. Fahrmotoren, oder ein Bordnetz zur Speisung von Hilfsantrieben mit Energie versorgen. Diese Komponenten sind miteinander elektrisch verbunden, wobei zwischen zumindest einem Teil der Komponenten Leistungsschalter als Schutz- und Schaltorgane geschaltet sind. Diese sollen zum einen ein betriebliches Zu- oder Abschalten (z.B. zur Einstellung verschiedener Fahrschaltungen) von einzelnen Energieverbrau- ehern, einzelnen Energieerzeugern oder bestimmten Teilen der Energieversorgungs- und -Verteilungsanlage ermöglichen. Zum anderen sollen sie im Fehlerfall, insbesondere im Fall eines Kurzschlusses, ein schnelles Abschalten der einzelnen Energieverbraucher, Energieerzeuger bis hin zu ganzen Teilen der Energieversorgungs- und -Verteilungsanlage ermöglichen. An die Leistungsschalter in diesen Schiffs-Energieversorgungs- und -Verteilungsanlagen werden sehr hohe Anforderungen hinsichtlich Kurzschlussabschaltungsvermögen, Baugröße und Gewicht gestellt. Schiffs-Energieversorgungs- und - Verteilungsanlagen sind insbesondere in Unterwasserschiffen zur Verbesserung des Betriebsverhaltens, zur Erhöhung der Spannungsstabilität und zur Verringerung von Net'zrückwirkun- gen sehr niederimpedant ausgelegt. Entsprechend sind in solchen Anlagen sehr hohe, energiereiche und verhältnismäßig lang anhaltende Teil- und Summenkurzschlussströmen bis über 300 kA möglich, wobei wesentliche Quellen für diese Kurzschlussströme die Batterien und Ladegeneratoren sind. Aufgrund des in Schiffen nur begrenzt zur Verfügung stehenden Einbauraumes müssen Schiffs-Leistungsschalter zudem eine mög- liehst kleine Baugröße aufweisen. Weiterhin besteht die Anforderung an ein ein möglichst geringes Gewicht.
Es ist deshalb Aufgabe vorliegender Erfindung, einen Schiffs- Leistungsschalter zu schaffen, der bei geringer Baugröße und Gewicht ein zuverlässiges Schalten der in einer eingangs beschriebenen Schiffs-Energieversorgungs- und -verteilungsanlage auftretenden Betriebs- und Fehlerströme, insbesondere der Kurzschlusströme, ermöglicht.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch einen Schiffs-Leistungsschalter gemäß Patentanspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Schiffs-Leistungsschalters sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 15. Eine einen solchen Schiffs-Leistungsschalter enthaltende Schiffs- Energieversorgungs- und -verteilungsanlage ist Gegenstand des Patentanspruchs 16. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Schiffs-Energieversorgungs- und -verteilungsanlage ist Gegenstand des Patentanspruchs 17.
Erfindungsgemäß weist der Schiffs-Leistungsschalter zumindest eine Lichtbogenkammer auf, die zumindest teilweise mit einem unter Lichtbogeneinwirkung gasabgebenden Material ausgeklei- det ist. Ein bei einem stromdurchflossenen Schiffs- Leistungsschalter bei einem Öffnen seiner Schaltkontakte entstehender Lichtbogen führt in dieser Lichtbogenkammer somit zu einer Gasabgabe des Auskleidematerials. Da das abgegebene Gas eine wesentlich geringere Temperatur als der Lichtbogen aufweist, wird der Lichtbogen durch das Gas abgekühlt und die Löschung des Lichtbogens begünstigt. Zugleich schützt sich das Auskleidematerial durch die Gasabgabe vor der Zerstörung durch heiße Lichtbogengase. Es ist somit möglich, ein hohes Schaltvermögen bei gleichzeitig geringer Baugröße und geringem Gewicht der Lichtbogenkammer und somit auch geringem Gewicht des gesamten Leistungsschalters zu erzielen. Im Vergleich zu Lichtbogenkammern ohne gasabgebendes Auskleidematerial ist es möglich, die Baugröße der Lichtbogenkammer und damit des Leistungsschalters bei ansonsten gleichem Schaltvermögen zu verkleinern bzw. bei gleichbleibender Baugröße der Lichtbogenkammer das Schaltvermögen des Leistungsschalters zu erhöhen.
Das gasabgebende Auskleidematerial für die Lichtbogenkammer besteht bevorzugt aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem Duroplast wie z.B. Polyesterharz. Diese Materialien sind aufgrund ihrer Halogenfreiheit und Raucharmut besonders für den Einsatz in Schiffen geeignet. Das durch sie unter Licht- bogen-Einwirkung abgebbare Wasserstoffgas führt zu einer besonders guten Lichtbogenkühlung.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das gasabgebende Auskleidematerial in der Lichtbo- genkammer ortsabhängig unterschiedlich gasabgebend ausgebildet. Durch die Gasabgabe ist das Laufverhalten des Lichtbogens beeinflussbar. Durch eine ortsabhängig unterschiedliche starke Gasabgabe kann eine Optimum zwischen zu wenig und zu viel Gasabgabe und somit ein besonders ruhiges Laufverhalten des Lichtbogens erzielt werden, das eine zuverlässige Löschung des Lichtbogens ermöglicht. Eine gute mechanische Festigkeit des Auskleidematerials gegen Gasdruck und Schockbeanspruchung kann dadurch ermöglicht werden, dass das Auskleidematerial faserhaltig ist, wobei das Fasermaterial insbesondere Gewebeform oder Mattenform aufweist.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß den Merkmalen der Unteransprüche werden im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in den Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Außenansicht eines Leistungsschalters mit zwei dreiteilig ausgeführten Lichtbogenkammern,
Figur 2 ■ eine vereinfachte Seitenansicht einer dreiteiligen Lichtbogenkammer von Figur 1,
Figur 3 die Lichtbogenkammer von Figur 2 im Schnittverlauf III-III,
Figur 4 eine räumliche Darstellung der Lichtbogenkammer von Figur 3 mit Darstellung der Querschnittsflächen der Kammerteile,
Figur 5 eine perspektivische Außenansicht eines zweipoligen Leistungsschalters mit zwei einteilig ausgeführten Lichtbogenkammern,
Figur 6 eine Darstellung eines Einbaus eines Leistungsschalters in eine Schalttafel eines Unterwasserschiffes, und
Figur 7 eine Prinzipdarstellung einer Schiffs-Energie- versorgungs- und -verteilungs-anlage eines Unterwasserschiffes mit Darstellung eines Doppelerdschlusses. Figur 1 zeigt einen zweipoligen Schiffs-Leistungsschalter 7 in perspektivischer Ansicht. An seiner Vorderseite 19 wird der Leistungsschalter 7 durch eine metallene Frontplatte 16 abgeschlossen. Der eigentliche Schalter mit der Schaltermechanik ist in der Schalterteinheit 15 untergebracht. Jeder Pol 29 des Leistungsschalters 7 weist jeweils ein Anschlusstück 25 und 26 und eine Lichtbogenkammer 8 auf. Die Lichtbogenkammern 8 weisen zur Gewichtseinsparung einen selbsttragenden Aufbau auf und sind an der Rückseite 20 des Leistungsschalters 7 angeordnet. Die Anschlusstücke 25, 26 für Stromschienen sind hierbei an der Oberseite 22 und der Unterseite 21 des Leistungsschalters 7 herausgeführt. Durch die Anordnung der Lichtbogenkammer 8 an der Rückseite 20 des Leistungsschalters 7 wird der Lichtbogen weg von der Frontplatte 16 des Schiffs-Leistungsschalters 7 und somit auch weg von möglicherweise an der Frontplatte 16 tätigem Bedienpersonal geleitet.
Wie aus der Seitenansicht der Lichtbogenkammer 8 gemäß Figur 2 und des in FIG 3 dargestellten Schnittverlaufes entlang der Schnittlinie III-III der FIG 2 ersichtlich ist, weist die Lichtbogenkammer 8 zumindest teilweise einen rechteckförmigen Querschnitt auf und in ihrem vom Schalter 7 bzw. Schalterteil 15 abgewandten Teil sind Löschbleche 15 angeordnet. Dies ermöglicht einen einfachen und stabilen mechanischen Aufbau der Lichtbogenkammer 8. Wie aus Figur 2 in Verbindung mit der räumlichen Darstellung der Lichtbogenkammer 8 gemäß Figur 4 hervorgeht, weist die Lichtbogenkammer 8 ausgehend von dem Schalter 7 bzw. Schalterteil 15 einen zuerst konstanten Querschnitt AI, dann einen vergrößernden Querschnitt A2 und dann wieder einen konstanten Querschnitt A3 auf und ermöglicht somit eine optimale Ausnutzung eines hinter dem Leistungsschalter 7 verfügbaren Einbauraums und gleichzeitig eine kompakte Bauform des Leistungsschalters 7 und der Lichtbogenkammer 8. Die Lichtbogenkammer 8 ist bevorzugt dreiteilig ausgeführt und weist ein erstes Kammerteil 8a in Quaderform, ein zweites Kammerteil 8b in Trapezform und ein drittes Kammerteil 8c in Quaderform auf. Eine besonders gute Lichtbogenlöschung und somit ein besonders hohes Schaltvermögen des Leistungsschalters 7 kann dadurch erreicht werden, dass die Querschnittsfläche AI des ersten Kammerteils 8a zu der Querschnittsfläche A3 des dritten Kammerteils 8c im Verhältnis 1:1,5 bis' 1:2,5, insbesondere 1:2 steht.
Die Lichtbogenkammer 8 ist teilweise mit einem unter Lichtbogen-Einwirkung gasabgebenden Auskleidematerial ausgekleidet. Das gasabgebende Auskleidematerial besteht bevorzugt aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem Duroplast wie z.B. Po- lyesterharz. Dieses kann z.B. in Form von Poyesterharz-
Hartmatten vorliegen. Als Trägermaterial können Textilglas- matten genutzt werden. Das gasabgebende Auskleidematerial ist in der Lichtbogenkammer 8 ortsabhängig unterschiedlich gasabgebend ausgebildet. Es hat sich herausgestellt, dass eine be- sonders gute Lichtbogenlöschung und damit ein besonders hohes Schaltvermögen des Leistungsschalters 7 bei gleichzeitig geringer Baugröße der Lichtbogenkammer 8 dadurch erzielbar ist, dass das gasabgebende Auskleidematerial und, z.B. im Bereich der als Zwischenstücke 14 ausgebildeten Seitenwände vorlie- gendes, nicht-gasabgebendes Auskleidematerial in der Lichtbogenkammer 8 im Flächenverhältnis 2:3 angeordnet sind.
Die Lichtbogenkammer 8 weist bevorzugt zumindest eine mehrlagig ausgeführte Seitenwand 11 auf, wobei zumindest eine der Lagen, im Fall des Leistungsschalters 7 die Lage 12, faserverstärkt ist. Eine gute Isolation bei gleichzeitig geringem Gewicht der Lichtbogenkammer 8 kann hierbei dadurch erreicht werden, dass die zumindest eine mehrlagig ausgeführte Seitenwand 11 eine innere, zumindest teilweise aus dem gasabgeben- den Auskleidematerial 10 bestehende Lage 12 und eine äußere, aus einem Schichtpressstoff bestehende Lage aufweist. Wie aus FIG 3 ersichtlich, weist die Lichtbogenkammer 8 zwei derart ausgestaltete, gegenüberliegend angeordnete Seitenwände 11 auf, wobei die Lage 13 aus dem vorgenannten Schichtpresstoff besteht.
Figur 5 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Außenansicht eines zweipoligen Leistungsschalters 17 mit zwei, im Unterschied zu vorstehend erläutertem Leistungsschalter 7, jeweils nur einteilig ausgeführten Lichtbogenkammern 18. Die Lichtbogenkammern 18 sind ebenfalls zumindest teilweise mit einem unter Lichtbogeneinwirkung gasabgebenden Auskleidematerial ausgekleidet. Die Lichtbogenkammern 18 weisen aufgrund ihrer Quaderform einen besonders einfachen Aufbau und eine besonders hohe mechanische Festigkeit gegen Rüttel- und Schockbeanspruchung auf.
Figur 6 zeigt einen Teilbereich eines Unterwasserschiffes im Querschnitt. Eine Hülle 23 umschließt den Tauchkörper des Unterwasserschiffs. Mehrere Leistungsschalter 7 gemäß Figuren 1 bis 4 sind in einer Schalttafel 24 angeordnet. Durch die An- Ordnung der Lichtbogenkammern 8 an der Rückseite der Leistungsschalter kann ein zwischen der Schalttafel 24 und der Hülle 23 ausgebildeter Wartungsraum 26 als Lichtbogen- Freiraum genutzt werden. Die Anordnung der Lichtbogenkammern 8 an der Rückseite der Leistungsschalter 7 sowie der An- schlusstücke 25 und 26 an der Oberseite bzw. Unterseite des Leistungsschalters ermöglicht einen besonders platzsparenden Einbau der Leistungsschalter 7 in die Schalttafel 24. Räumliche Beeinträchtigungen z.B. durch Schutzhauben, wie sie bei einer auf der Oberseite des Leistungsschalters 7 angeordneten Lichtbogenkammer notwendig wären, werden somit vermieden. Der Lichtbogen wird aufgrund der Anordnung der Lichtbogenkammer 8 auf der Rückseite des Leistungsschalters 7 weg von ggfs. an der Schalttafel 24 tätigem Bedienpersonal 27 geleitet und somit die Sicherheit für das Bedienpersonal erhöht.
Figur 7 zeigt eine Prinzipschaltung einer Schiffs- Energieversorgungs- und -verteilungsanlage 1 eines Unterwas- serschiffes in vereinfachter Darstellung. Die Schiffs- Energieversorgungs- und -verteilungsanlage 1 weist Generatoren 2, Batterien 3 und eine Brennstoffzellenanlage 4 zur E- nergieerzeugung sowie einen Fahrmotor 5 und ein nicht im De- tail dargestelltes Bordnetz zur Speisung von Hilfsantrieben als Energieverbraucher auf. Die Energieerzeuger und die Energieverbraucher sind miteinander elektrisch verbunden. Zwischen den Komponenten sind Leistungsschalter 7 gemäß Figuren 1 bis 4 bzw. Leistungsschalter 17 gemäß Figur 5 geschaltet. Die Leistungsschalter 7 weisen aufgrund der in ihren Lichtbogenkammern enthaltenen gasabgebenden Materialien ein hohes Schaltvermögen bei im Verhältnis zu den hohen Betriebsspannungen geringer Baugröße der Lichtbogenkammer und damit des Leistungsschalters auf. Aufgrund der Vielzahl der in der Schiffs-Versorgungs- und -verteilungsanlage 1 zum Einsatz kommenden Leistungsschalter kann somit im Vergleich zu herkömmlichen Leistungsschaltern in hohem Maße Einbauraum gespart werden. Bevorzugt ist ein Schiffs-Leistungsschalter 7 mit seiner (seinen) Lichtbogenkammer (n) derart ausgebildet, dass ein Doppelerdschluss in der Schiffs-Energieversorgungs- und -verteilungsanlage 1, in Figur 7 beispielhaft durch Kurz- schluss-Pfeile 28 veranschaulicht, durch einen einzigen Pol des Leistungsschalters 7 abschaltbar ist. Ein einziger Pol 19 des zweipoligen Leistungsschalters 7 gemäß Figur 1 bzw. Leis- tungsschalters 17 gemäß Figur 5 ist somit in der Lage, bei Doppelerdschlussstrom die maximale in der Schiffs- Versorgungs- und -verteilungsanlage anliegende Spannung abzuschalten. Somit ist ein sicherer Betrieb der Schiffs- Energieversorgungs- und -verteilungsanlage auch im Fall eines Doppelerdschlusses gegeben.
Der Leistungsschalter 7 kann dadurch besonders einfach in die Schiffs-Energieversorgungs- und -verteilungsanlage 1 geschaltet werden, dass er derart ausgebildet ist, dass er mit be- liebiger Polarität in einen Stromkreis geschaltet werden kann. Dies ermöglicht z.B. eine Vereinfachung der Schaltta- felverschienung zum Anschluss der Anschlussstücke 25 und 26 des Leistungsschalters 7.

Claims

Patentansprüche
1. Schiffs-Leistungsschalter (7, 17), insbesondere für Unter- wassserschiffe, mit zumindest einer Lichtbogenkammer (8,18), die zumindest teilweise mit einem unter Lichtbogeneinwirkung gasabgebenden Auskleidematerial (10) ausgekleidet ist.
2. Schiffs-Leistungsschalter (7, 17) nach Anspruch 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das gas- abgebende Auskleidematerial (10) für die Lichtbogenkammer (8,18) aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem Duroplast, besteht.
3. Schiffs-Leistungsschalter (7, 17) nach einem der vorherge- henden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das gasabgebende Auskleidematerial (10) in der Lichtbogenkammer (8,18) ortsabhängig unterschiedlich gasabgebend ausgebildet ist.
4. Schiffs-Leistungsschalter (7, 17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das gasabgebende Auskleidematerial (10) und nichtgasabgebendes Auskleidematerial in der Lichtbogenkammer (8,18) im Flächen- Verhältnis 2:3 angeordnet sind.
5. Schiffs-Leistungsschalter (7, 17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das gasab- gegebende Auskleidematerial (10) faserhaltig ist, wobei das Fasermaterial insbesondere Gewebeform oder Mattenform aufweist.
6. Schiffs-Leistungsschalter (7, 17) nach einem der vorherge- henden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Lichtbogenkammer (8,18) zumindest eine mehrlagig ausgeführte Sei- tenwand (11) aufweist, wobei zumindest eine der Lagen (12 bzw. 13) faserverstärkt ist.
7. Schiffs-Leistungsschalter (7, 17) nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n t, dass die zumindest eine mehrlagig ausgeführte Seitenwand (11) eine innere, zumindest teilweise aus dem gasabgebenden Auskleidematerial (10) bestehende Lage (12) und eine äußere, aus einem Schichtpreßstoff bestehende Lage (13) aufweist.
8. Schiffs-Leistungsschalter (7, 17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Lichtbogenkammer (8,18) einen selbsttragenden Aufbau aufweist.
9. Schiffs-Leistungsschalter (7, 17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Lichtbogenkammer (8,18) zumindest teilweise einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist und in ihrem vom Schalter (7,17) abgewandten Teil Löschbleche (9) angeordnet sind.
10. Schiffs-Leistungsschalter (7, 17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Lichtbogenkammer (8) ausgehend von dem Schalter (7) einen zuerst konstanten, dann vergrößernden und dann wieder konstanten Querschnitt (AI bzw. A2 bzw. A3) aufweist.
11. Schiffs-Leistungsschalter (7, 17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Lichtbogenkammer (8) dreiteilig ausgeführt ist und ein erstes Kammerteil (8a) in Quaderform, ein zweites Kammerteil (8b) in Trapezform und eine drittes Kammerteil (8c) in Quaderform aufweist.
12. Schiffs-Leistungsschalter (7, 17) nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Querschnittsfläche (AI) des ersten Kammerteils (8a) zu der Querschnittsfläche (A3) des dritten Kammerteils (8c) im Verhält- nis 1:1,5 bis 1:2,5, insbesondere 1:2 steht.
13. Schiffs-Leistungsschalter (7, 17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass für jeden Pol (19) des Leistungsschalters (7,17) jeweils eine Lichtbogenkammer (8, 18) vorgesehen ist.
14. Schiffs-Leistungsschalter (7, 17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die
Lichtbogenkammer (8, 18) an der Rückseite (20) des Leistungsschalters (7, 17) angeordnet ist und Anschlusstücke (25, 26) für Stromschienen an der Oberseite (22) und der Unterseite (21) des Leistungsschalters (7, 17) herausgeführt sind.
15. Schiffs-Leistungsschalter (7, 17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Leistungsschalter (7, 17) derart ausgebildet ist, dass er mit be- liebiger Polarität in einen Stromkreis geschaltet werden kann.
16. Schiffs-Energieversorgungs- und -verteilungsanlage (1), insbesondere für Unterwasserschiffe, mit - Energieerzeugern, z.B. Generatoren (2), Batterien (3), ggf. eine BrennstoffZeilenanlage (4), - Energieverbrauchern, z.B. Fahrmotoren (5), Bordnetz zur Speisung von Hilfsantrieben, die miteinander elektrisch verbunden sind, wobei zwischen zumindest einem Teil der Komponenten Leistungsschalter (7,17) geschaltet sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass für zumindest einen der Leistungsschalter (7,17) ein Schiffs- Leistungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche verwendet wird.
17. Schiffs-Energieversorgungs- und -verteilungsanlage (1) nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Schiffs-Leistungsschalter (7, 17) mit seiner (seinen) Lichtbogenkammer (n) (8,18) derart ausgebildet ist, dass ein Doppelerdschlusses in der Schiffs-Energieversorgungs- und - verteilungsanlage (1) durch einen einzigen Pol (19) des Leistungsschalters (7, 17) abschaltbar ist.
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