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Lasttrennschalter mit schwenkbarer Rohrkammer
Die Erfindung befasst sich mit einem Lasttrennschalter, vorzugsweise für Hochspannung von 10 bis
30 kV, der aus einem Hebeltrennschalter üblicher Bauweise mit einer als schwenkbare Rohrkammer aus- gebildeten Löscheinrichtung besteht. Diese ist parallel zu den Schaltmessern des Trenners angeordnet und an diesen drehbar gelagert. Im Löschrohr der Rohrkammer befindet sich eine Löschvorrichtung, die aus einem festen und einem beweglichen Kontakt besteht, wobei der Lichtbogen in einem gasabgebenden
Isolierrohr gezogen wird. Eine Verlängerung des beweglichen Schaltstiftes ist an einem Ende aus der Rohr- kammer herausgeführt und trägt an ihrem Ende einen Knopf, Kugel od. dgl., der in eine Haltevorrichtung am festen Gegenkontakt des Schalters einrastet.
Beim Öffnen des Trennschalters wird während der ersten Öffnungsbewegung der Trennmesser mittels der beschriebenen Haltevorrichtung am festen Kontakt des Schalters das der Trennstelle zugekehrte Ende der Löschkammer festgehalten. Hiedurch wird die Löschkammer gegenüber den Trennmessern geschwenkt.
Dabei wird eine Relativbewegung zwischen dem festgehaltenen Schaltstift und der von den Trennmessern mitgenommenen Löschkammer bewirkt. Diese Schaltbewegung wird für die Stromunterbrechung in der
Löschkammer ausgenützt.
Man hat bisher bei Schaltern dieser Art die Haltevorrichtung federnd ausgebildet, so dass nach Erreichen des vollen Schalthubes das festgehaltene Ende des Schaltstiftes gewaltsam aus den Haltegliedem herausgezogen werden kann. Die bekannten Haltevorrichtungen werden als federnde bügel- oder blattfederförmige Klemmvorrichtungen am festen Kontakt des Schalters ausgebildet, in die das freie Ende des Schaltstiftes, das mit einer Verdickung-beispielsweise in Gestalt eines Kugelknopfes-versehen ist, einrastet.
Eine in der beschriebenen Weise als federnde Raste ausgebildete Haltevorrichtung stellt zwar eine verhältnismässig einfache Lösung dar, ist jedoch mit verschiedenen Nachteilen behaftet. Vom Bewegungsablauf des Schaltvorganges her gesehen, muss gefordert werden, dass die Freigabe des Schaltstiftes in einem bestimmten Zeitpunkt erfolgt. Es ist zudem erwünscht, dass beim mehrpoligen Schalter die Freigabe in den drei Polen praktisch gleichzeitig stattfindet. Für eine federnde Raste ist das Kriterium der Freigabe das Verhältnis der Zugkraft des Schaltstiftes zu der Haltekraft der Federanordnung. Die Zugkraft ihrerseits wird jedoch im allgemeinen Fall ebenfalls durch federnde Elemente bestimmt.
Für den Schaltstift ist eine Rückstellfeder erforderlich, die während des Ausschaltvorganges gespannt wird und ihn, nachdem er von der Haltevorrichtung freigegeben wurde, in die Ausgangsstellung zurückführt.
Die eigentliche Ausschaltbewegung wird in vielen Fällen durch einen Federkraftspeicher bewirkt.
Die Kraft FH der Haltevorrichtung muss nun mit Sicherheit grösser sein, als die von der Rückstellfeder bewirkte Zugkraft FR, um zu verhindern, dass der Schaltstift sich vorzeitig, d. h. so lange der Strom noch nicht unterbrochen ist, von ihr löst. Sie muss anderseits mit Sicherheit kleiner sein, als die von der Ausschaltfeder nach Erreichen des vollen Schaitstifthubes ausgeübte Kraft FA, wobei zu berücksichtigen ist, dass in diesem Zeitpunkt der Schalter den grössten Teil seines Gesamtschaltwinkels bereits zurückgelegt hat und die Ausschaltfeder daher weitgehend entspannt ist.
Die gegenseitige Abhängigkeit der Federungskräfte hat zur Folge, dass die Freiheit in der Bemessung eingeengt ist. Dies stellt bereits einen schwerwiegenden Nachteil der federnden Haltevorrichtung dar.
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Noch komplizierter wird das Problem, wenn man die Toleranzen berücksichtigt, die den Federkräften zugebilligt werden müssen und zu denen beimpraktischausgeführtenSchalternochReibungskräfte hinzutreten, deren Ausmass schwer einzugrenzen ist, wenn man die im langjährigen Betrieb eines Schalters zu erwartenden Einflüsse in Rechnung stellt. Es erscheint unter diesen Umständen ausserordentlich schwierig,
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des Lasttrenners, das schwere Betriebsstörungen auslösen kann.
Bei einem bekannten Lasttrennschalter ist die Rohrlöschkammer starr auf dem Haupttrennmesser angeordnet, so dass die gemeinsame Schwenkbewegung um denselben Drehpunkt erfolgt. Es findet also grundsätzlich abweichend keine Relativbewegung zwischen dem Schaltstift und der vom Trennmesser mitgenommenen Löschkammer als Schaltbewegung für die Stromunterbrechung in der Löschkammer statt.
Erfindungsgemäss wird zur Behebung der angeführten Nachteile ein Lasttrennschalter mit einer schwenkbaren Rohrkammer vorgeschlagen, die an das Trennmesser angelenkt ist und beim Öffnen des Schalters durch eine Haltevorrichtung festgehalten aus ihrer Normallage ausgeschwenkt wird und dabei in ihrer Lichtbogenlöscheinrichtung den Strom unterbricht, während letztere beim Zurückschwenken der durch die Haltevorrichtung freigegebenen Rohrkammer in die Normallage wieder geschlossen wird, der sich dadurch auszeichnet, dass die Haltevorrichtung ein starres, verklinktes System ist, dass die Rohrkammer nach erfolgter Lastabschaltung in Abhängigkeit von der Winkelstellung der Schaltwelle freigibt.
Besonders zweckmässig. ist es, dass das Hebelsystem in seinen Abmessungen verstellbar und daher die Freigabe der Rohrkammer entsprechend der Winkelstellung der Schaltwelle einstellbar ist.
Erfindungsgemäss wird eine unmittelbar wegabhängige Freigabe der Rohrlöschkammer gewährleistet, die aus dem Prinzip der Anordnung heraus tatsächlich in Abhängigkeit einer ganz bestimmten geometrischen Konstellation erfolgen muss, u. zw. nicht vor Erreichen des vollen Schaltweges in der Rohrlöschkammer, aber unbedingt vor Erreichen des maximalen Öffnungswinkels der Trennmesser. Der richtige Auslösezeitpunkt ist in jedem Fall weg-oder winkelabhängig. Demgegenüber wird bei den angeführten bekannten Anordnungen eine wegabhängige Freigabe nur mittelbar erreicht, da ihre Funktion ganz davon abhängt, dass die wirksamen Kräfte wie Feder- und Reibungskräfte in einem ganz bestimmten und annähernd stets gleichen Verhältnis zueinander stehen. Eine Funktionssicherheit, wie sie die Erfindung bietet, kann nie erreicht werden.
In der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen : Fig. l die Einschaltstellung des Lasttrennschalters, Fig. 2 eine Zwischenstellung während des Ausfchaltvorganges, Fig. 3 die Freigabe der Rohrkammer durch die Haltevorrichtung nach erfolgter Stromunterbrechung, Fig. 4 die Ausschaltstellung des Lasttrennschalters und Fig. 5 eine Zwischenstellung des Ausschaltvorganges in grösserem Massstab. Der Lasttrennschalter besteht aus dem Schalterrahmen 1 und den beiden darauf angeordneten Isolatoren 2 und 3, auf denen die beiden festen Kontaktstücke, u. zw. der Kontaktbock 4 und der Gegenkontakt 5 befestigt sind. Das Trennmesser 6 ist in dem Kontaktbock 4 drehbar gelagert und wird durch die Schalterwelle 7 über die Betätigungsstange 8 betätigt.
Beim Schliessen des Trennmessers wird die Verbindung mit dem festen Gegenkontakt 5 hergestellt und damit die Hauptstrombahn beschlossen. Zwischen bzw. neben den Messern des Trennmessers 6 ist die Rohrkammer 9 schwenkbar angeordnet. Die Rohrkammer 9 besteht aus einem Isolierrohr, in dem der feste Kontakt und die aus gasabgebendem Material bestehende Lichtbogenlöscheinrichtung der Löschkammer angeordnet sind.
. Eine Verlängerung des beweglichen Schaltstiftes 10 ist aus der Rohrkammer herausgeführt und trägt an ihrem Ende eine Kugel 11, die in die Klinke 12 der Haltevorrichtung am festen Gegenkontakt 5 einrastet. Die Auslöseklinke 12 wird vorzugsweise doppelschenkelig ausgeführt, so dass beim Einschalten der Schaltstift 10 zwischen die beiden Schenkel der Klinke 12 einschwingt und mittels der Kugel 11, deren Durchmesser grösser ist als der Abstand zwischen den beiden Schenkeln der Klinke 12, beim Ausschalten einrastet. Eine Druckfeder 14 bringt die Auslöseklinke 12 nach Freigabe der Rohrkammer in die Ausgangsstellung zurück. Die Auslöseklinke 12 liegt auf der Kante der Halbwelle 13 auf, die als Sperre der Klinke 12 über ein Hebelsystem durch die Schalterwelle 7 gesteuert wird.
Auf der Schalterwelle 7 ist ein Stellring 15-fest gelagert, an dessen Nocken 16 die Betätigungsstange 17 angelenkt ist, deren zweites Ende in die Kulisse des drehbar gelagerten Kniehebels 20 eingreift und denselben mittels der beiden verstellbaren Muttern 18 und 19 betätigt.
Über den Kniehebel 20, das Zwischengestänge 21 und die Kurbel 22 wird die Halbwelle 13 gesteuert, so dass sie die Klinke 12 sperrt bzw. freigibt.
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Die Wirkungsweise des Gegenstandes der Erfindung wird an Hand des Ablaufes eines in Fig. l - 4 dargestellten Ausschaltvorganges veranschaulicht. Bei eingeschaltetem Lasttrennschalter Fig. l bildet das Trennmesser 6 mit dem festen Gegenkontakt 5 die stromführende Hauptstrombahn, während die Rohrkammer 9 stromlos ist. Zwecks Ausschaltung wird der Schalterwelle 7 des Lasttrenners eine Drehbewegung vermittelt, so dass die Betätigungsstange 8 das Trennmesser 6 ausschwenkt. Kurz bevor das Trennmesser 6 den festen Gegenkontakt 5 verlässt, rastet die Kugel 11 des Schaltstiftes 10 in die durch die Halbwelle 13 gesperrte Auslöseklinke 12 ein, wodurch die jetzt stromführend gewordene Rohrkammer 9 ausgeschwenkt wird. Im Augenblick, da das Trennmesser 6 den Gegenkontakt 5 verlässt, übernimmt die Rohrkammer 9 den gesamten Strom.
Während der weiteren Öffnungsbewegung des Trennmessers 6 wird das dem Gegenkontakt 5 zugekehrte Ende der Rohrkammer 9 durch die gesperrt gehaltene Auslöseklinke 12 zurückgehalten, so dass die Rohrkammer 9 wie in Fig. 2 aus ihrer Normallage in einer Linie mit dem Trennmesser 6 ausgeschwenkt wird. Dabei wird eine Relativbewegung zwischen dem festgehaltenen Schaltstift 10 und der von dem Trennmesser 6 mitgenommenen Rohrlöschkammer 9 bewirkt. Diese Schaltbewegung wird für die Stromunterbrechung in der Rohrlöschkammer 9 ausgenützt.
Nachdem die Stromunterbrechung in der Rohrlöschkammer 9 stattgefunden und das Trennmesser 6 einen bestimmten Öffnungswinkel erreicht hat, wird der Schaltstift 10 bzw. seine Kugel 11 wie in Fig. 3 durch die Auslöseklinke 12, deren Sperre durch die
Halbwelle 13 in Abhängigkeit vom Öffnungswinkel des Trennmessers 6 aufgehoben wurde, freigegeben.
Beim Zurückschwenken der durch die Haltevorrichtung freigegebenen Rohrkammer 9 in die Normallage wird die Löscheinrichtung wieder geschlossen.
Der Lasttrennschalter erreicht die in Fig. 4 dargestellte Ausschaltstellung. Die Freigabe der Rohr- kammer 9, die über die Kugel 11 ihres Schaltstiftes 10 durch die Auslöseklinke 12 zurückgehalten wurde, erfolgt, indem die Sperre der Auslöseklinke 12 durch die Halbwelle 13 im gegebenen Zeitpunkt aufgehoben wird.
Erreicht das Trennmesser 6 nach der Stromunterbrechung in der Rohrlöschkammer 9 einen bestimmten Öffnungswinkel, so nimmt die Schalterwelle 7 über die angelenkte Betätigungsstange 17 durch Anschlag der Mutter 18 den Kniehebel 20 mit, der seinerseits über das Zwischengestänge 21 und die Kurbel 22 der Halbwelle 13 eine Drehbewegung vermittelt, so dass die Sperre der Auslöseklinke 12 wie in Fig. 3 aufgehoben wird.
Die von der Kante der Halbwelle 13 freigegebene Klinke 12 wird unter der Zugwirkung des Schaltstiftes 10 entgegen der Druckfeder 14 ausgeschwenkt, so dass die Kugel 11 abgleitet. Der Schaltstift 10 wird jetzt im Verlauf des Zurückschwenkens der Rohrkammer 9 in ihre Normallage durch eine Rückholfeder in seine Schliessstellung zurückgebracht. Die freigewordene Auslöseklinke 12 wird durch die Druckfeder 14 in ihre Ausgangslage wie in Fig. 4 zurückgebracht, in der sie während des Einschaltvorganges des Lasttrennschalters durch die Halbwelle 13 wieder gesperrt wird.
Beim Einschalten erfährt die Schalterwelle 7 eine Drehbewegung in entgegengesetztem Sinn, so dass die angelenkte Betätigungsstange 17 durch Anschlag der Mutter 19 den Kniehebel 20 mitnimmt und letzterer über das Zwischengestänge 21 und die Kurbel 22 der Halbwelle 13 eine Linksdrehung in ihre Sperrstellung vermittelt. Die Halbwelle 13 kann aber auch durch Federwirkung in ihre Sperrstellung gebracht werden, nachdem das Hebelsystem über die Mutter 18 während des Einschaltvorganges freigegeben wurde.
PATENT ANSPRÜCHE :
1. Lasttrennschalter mit schwenkbarer Rohrkammer, die an das Trennmesser angelenkt ist und beim Öffnen des Schalters durch eine Haltevorrichtung festgehalten aus ihrer Normallage ausgeschwenkt wird und dabei in ihrer Lichtbogenlöscheinrichtung den Strom unterbricht, während letztere beim Zurückschwenken der durch die Haltevorrichtung freigegebenen Rohrkammer in die Normallage wieder geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung ein starres, verklinktes System ist, das die Rohrkammer (6) nach erfolgter Lastabschaltung in Abhängigkeit von der Winkelstellung der Schaltwelle (7) freigibt.