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Hochspannungsschalteinrichtung mit auf Hochspannungspotential befindlichem elektro- dynamischen Antrieb
Es ist bereits vorgeschlagen worden, elektrodynamische Antriebssysteme, bestehend aus einer feststehenden und einer'damit gekoppelten beweglichen Spule zur Betätigung von Hochspannungsschaltgeräten zu verwenden, wobei die Übertragung der Kraft vom beweglichen Teil des elektrodynamischen Systems auf das-unter Hochspannung stehende
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stems erfolgt. Bei Spannungen über etwa 30 kV bringen aber beide Anordnungen bereits gewisse Verzögerungen mit sich, da die Masse der zu bewegenden Teile zu gross-wird und ausserdem die Laufzeit der Deformationswelle in der isolierenden Kraftübertragung Werte erreicht, die in die Grösse der angestrebten Schaltzeiten von (lys kommen.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochspannungs-Schalteinrichtung mit einem auf Hochspannungspotential befindlichen elektrodynamischen Antrieb, dem die elektrische Energie über einen Isolierwandler zugeführt wird. Gemäss der Erfindung ist der Antrieb ein durch einen einmaligen kurzen Impulsstrom gespeistes elektrodynamisches System, das mindestens eine feststehende und eine damit gekoppelte bewegliche Spule enthält und das zusammen mit der Schaltstelle und dem Isolierwandler innerhalb eines stützerartigen Isolierkörpers untergebracht ist. Man vermeidet dadurch die Nachteile der vorgeschlagenen Antriebssysteme und erreicht gleichzeitig eine besonders einfache konstruktive Ausführung.
Eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist in Fig. 1 dargestellt, während Fig. 2 das zugehörige Schaltschema zeigt. In Fig. 1 bedeutet 1 einen Isolierkörper, beispielsweise aus Porzellan oder aus einem Giessharz, der an seinem oberen Ende die Stromanschlüsse 2 und 3 trägt.
4 und 5 sind die feststehenden Schaltstücke eines als Strombegrenzer ausgeführten Schaltgerätes. Das Schaltstück 4 ist von der Stromzufüthrung 2 durch eine Zwischenlage 6 isoliert. Die beweglichen Sehaltstücke 7 und 8 sind als Ansätze an dem beweglichen Ring 9 des elektrodynamischen Systems ausgebildet. Die eine feststehende Spule 10 des elektrodynamischen Systems ist in einen Trägerkörper 11 eingegossen, der sich auf dem Isolierkörper 1 abstützt. Die Spule 10 wird von der Sekundärwicklung 12 gespeist, die in bekannter Weise durch einen Papierwickel 13 vom Magnetkern 14 des Isolierwandlers isoliert ist.
Ihre Enden sind einmal mit der Zuführung 2 und dem davon isolierten Schaltstück 4 verbunden, anderseits mit den feststehenden Spulen 10 und 15 des dynamischen Auslösers, wobei die Spule 15 in den Deckel 16 eingegossen ist (Einzelheiten s. Fig. 2). Die Enden der Niederspannungswicklung 17 sind über Durchführungen 18, 19,20 in den unteren Hohlraum 21, der durch den Boden 39 gasdicht gegen den Hohlraum des Isolierkörpers 1 abgeschlossen ist, geführt, in dem beispielsweise ein Kondensator 22 sowie ein Ladegleichmchter 23 zur Speisung des elektrodynamischen Systems untergebracht sind.
Anderseits sind die aus den Durchführungen 18 und 19 austretenden Leitungen'zu Messklemmen 24 und 25 geführt. Mit dem Ring 9 sind Schleifkontakte 30 und 31 verbunden, durch die die Widerstände 32 und 33 eingeschaltet werden. Der Ring 9 weist in seinem Innern eine Führungbuchse 34 auf, die entlang der Führungsstange 35 gleitet. 36 ist eine Feder zur Gewährleistung des Kontaktdruckes im eingeschalteten Zustand, 37 eine Dichtung zwischen Gehäuse 1 und Deckel 16.
Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende : Im eingeschalteten Zustand des Strombegrenzers fliesst der Strom vom Anschluss 2 über einen Teil der Wicklung 12, von da zurück nach dem feststehenden Schaltstück 4, dann über das bewegliche System 7,9, 8 nach dem feststehenden Schaltstück 5 und von hier weiter zum Anschluss 3. Soll nun der Strombegrenzer ausgeschaltet werden, so wird der vorher über den Gleichrichter 23 (s. Fig. 2) aufgeladene Kondensator 22 über einen Teil der Primärwicklung 17, der über die Durchführungen 19, 20 herausgeführt ist, entladen. Der Stromimpuls überträgt sich auf die an Hochspannung lie- gende Spule 12, von der ein Teil unter Zwischenschaltung einer Gasfunkenstrecke 47 mit der fest-
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stehenden Spule 10 in Verbindung steht (s. Fig. 2).
Damit wird im Ring 9 ein entgegengesetzt gerich- tester Strom induziert. Unter dem Einfluss der abstossenden Kräfte zwischen Spule 10 und Ring 9 bewegt sich letzterer längs der Führungsstange 35 und entgegen der Wirkung der Feder 36 nach oben, wobei die Widerstände 32 und 33 über die federnden Kontakte 30 und 31 eingeschaltet werden. In der punktiert dargestellten Endstellung setzt sich das'bewegliche System oberhalb der letzten Widerstandsstufe fest. Der Strom fliesst jetzt vom Anschluss 2 über einen Teil der Wicklung 12 zum Schaltstüdk 4, hierauf über den Widerstand 32 zur Feder 30, über den Ring 9 zur Feder 31, dann über den Widerstand 33 zum Schaltstück 5 und von hier zum Anschluss 3.
Soll wieder eingeschaltet werden, so wird. die Spule 15, die mit der Spule 10 parallel geschaltet ist, ebenfalls über den Isolierwandler erregt ; es entsteht eine Kraft nach unten und der Widerstand verringert sich, bis er nach Erreichen der gezeichneten Lage des Ringes 9 vollkommen überbrückt und damit der Einschaltvol1gang vollzogen ist.
Zwecks möglichst guter innerer Isolation ist der Innenraum des Isolierkörpers 1 beispielsweise mit einem Druckgas 38 unter hohem Überdruck gefüllt. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass in dem Innenraum vor Aufsetzen des Deckels 16 Kohlensäureschnee eingefüllt wird. Der hohe Druck gewährleistet einerseits eine sichere innere Isolation des Strombegrenzers,'anderseits erleichtert er das Einschalten der Widerstände 32 und 33, da sich erfahrungsgemäss unter hohem Druck günstigere überschaltbedingungen auf die einzelnen Widerstandsstufen ergeben.
Um die Gasmenge zu verringern, ist es möglich, den Raum unterhalb der Schaltstelle, in der sich der Wandler und die untere feststehende Spule 10 befinden, zusätzlich mit einer körnigen Isoliermasse, beispielsweise Quarzsand, oder auch einem flüssigen oder plastischen Isoliermaterial zu füllen, so dass das Druckgas nur den eigentlichen Schaltraum füllt.
Der Vorteil der Anordnung nach Fig. 1 besteht darin, dass in einem einzigen stützerartigen Isolierkörper ein vollwertiger Stromwandler kombiniert mit einem Isolierwandler sowie ein Strombegrenzer untergebracht sind. Sofern Bedenken bestehen, dass die Dichtung 37 nicht absolut sicher ist, kann das Gas 38 auch fortlaufend von unten durch ein Rohr zugeführt werden, das ähnlich wie die Durchführungen 18, 11, 20 gasdicht durch den unteren Boden 39 geführt wird. Zur Kontrolle der Schaltapparatur werden zunächst die Verschraubungen des Deckels 16 gelöst, beim Abheben dann der Ring 9 zusammen mit den Gleitkontakten 30,31 und der Schaltfeder 36, der Führungsstange 35 und der feststehenden. Spule 15 aus dem Gehäuse-heraus- gehoben. Die Verbindung zwischen der Spule 15 und der Spule 10 wird zweckmässig über Steckkontakte 41,42 (s.
Fig. 2) hergestellt, die mit Vorteil in der zur Schnittebene senkrechten Ebene angeordnet werden.
Die Aufladung des Kondensators 22, der sich beim Ein- und Ausschalten über die Funkenstrecke 43 und einen Teil der Primärwicklung 17 entlädt, erfolgt zweckmässig mit Hilfe eines Transformators 44 über eine Gleichrichtersäule 23 und einen Ladewiderstand 45. An die Messklemmen 24,25 können Mess- und Überwachungseinrichtungen 46 angeschlossen werden. Der Aufbau des Schaltgerätes nach Fig. 1 entspricht im wesentlichen dem eines Stützerstromwandlers. Es ist aber ebensogut mög- lich, ein derartiges Gerät in der Form eines Topfstromwandler auszubilden, wobei der Isolierwandler in einem metallischen Gefäss unterhalb des Isolierkörpers 1, der dann entsprechend schlanker ausgeführt sein kann, untergebracht ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Hochspannungsschalteinrichtung mit auf Hochspannungspotential befindlichem elektrodynamischen Antrieb, dem die elektrische Energie über einen Iso1ierwandler zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb ein durch einen einmalien kurzen Impulsstrom gespeistes elektrodynamisches System ist, das mindestens eine feststehende und eine damit gekoppelte bewegliche Spule enthält, und das zusammen mit der Schaltstelle und dem Isolierwandler innerhalb eines stützerartigen Isolierkörpers untergebracht ist.
2. Hochspannungsschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern des Isolierwandlers zugleich als Messwandlerkern dient.
3. Hochspannungsschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstelle mit dem Antriebssystem im Kopf und der Isolierwandler im zylindrischen Hohlraum des Isolierkörpers angeordnet sind.
4. Hochspannungsschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum für die Schaltstelle und der Raum für den Isolierwandler miteinander verbunden sind und mindestens teilweise ein unter überdruck stehendes Gas enthalten.
5. Hochspannungsschalteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolerwandler von einer körnigen Isoliermasse umgeben ist.
6. Hochspannungsschalteinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräume zwischen der körnigen Isoliermasse mit einem Druckgas gefüllt sind.
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