CH653473A5

CH653473A5 - HIGH VOLTAGE DISCONNECTOR WITH SCISSORS.

Info

Publication number: CH653473A5
Application number: CH106681A
Authority: CH
Inventors: Guido Hux
Original assignee: Sprecher & Schuh Ag
Priority date: 1981-02-18
Filing date: 1981-02-18
Publication date: 1985-12-31
Also published as: DE3120129C2; DE3120129A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hochspannungstrennschalter mit einer Schere als beweglichem Hauptkontaktstück die mit mindestens zwei Backen ein unabhängig von der Schere befestigtes, festes Hauptkontaktstück umfasst und mit mindestens einem, mindestens einem der Hauptkontaktstücke in Schliessrichtung federnd vorgelagerten Vorkontaktstück, das beim Einschalten vor den Hauptkontaktstük-ken schliesst und beim Ausschalten nach den Hauptkontaktstücken öffnet. The present invention relates to a high-voltage isolating switch with a pair of scissors as a movable main contact piece which, with at least two jaws, comprises a fixed main contact piece which is fastened independently of the scissors and with at least one, at least one of the main contact pieces, which is resiliently upstream in the closing direction and which, when switched on, precedes the main contact pieces closes and opens after switching off the main contact pieces.

Aus der CH-PS 443 440 ist ein Hochspannungstrennschalter der eingangs erwähnten Art bekannt. Bei dieser Anordnung ist das bewegliche Kontaktstück am Ende der Schere aus Vorkontaktstücken mit verhältnismässig weicher Federung und aus Begrenzungsstäben zusammengesetzt, die im Vergleich zu den Vorkontaktstücken unelastisch sind und mit dem festen Kontaktstück nur am Ende der Einschaltbewegung in Berührung kommen. Die weich gefederten Vorkontaktstücke vermögen die Bewegungen des festen Hauptkontaktstückes, z.B. unter dem Einfluss von Stromkräften, schnell zu folgen, wodurch Kontakttrennungen mit Spratzer-scheinungen vermieden werden können. Diese Lösung hat aber den Nachteil, dass bei einer Ein- oder Ausschaltbewegung die erste Kontaktberührung, bzw. die letzte Kontakttrennung mit Lichtbogenbildung zwischen den für die Führung des Nennstromes vorgesehenen Oberflächen erfolgt. Ein bei dieser Kontaktberührung, bzw. -trennung auftretender Lichtbogen bewirkt ein Anschmelzen der Kontaktflächen. From CH-PS 443 440 a high voltage disconnector of the type mentioned is known. In this arrangement, the movable contact piece at the end of the scissors is composed of pre-contact pieces with a relatively soft suspension and of limiting rods, which are inelastic in comparison to the pre-contact pieces and come into contact with the fixed contact piece only at the end of the switch-on movement. The soft spring-loaded pre-contact pieces are able to move the fixed main contact piece, e.g. under the influence of current forces to follow quickly, whereby contact separations with spattering phenomena can be avoided. However, this solution has the disadvantage that the first contact contact or the last contact separation with arcing occurs between the surfaces provided for guiding the nominal current during a switch-on or switch-off movement. An arc occurring during this contact contact or separation causes the contact surfaces to melt.

Nach mehrmaligem Schliessen oder Öffnen des Trennschalters, unter Lichtbogenbildung zwischen den Kontaktflächen werden diese derart angegriffen, dass der Trennschalter wegen einem zu hohen Übergangswiderstand an der Kontaktstelle betriebsunfähig wird. Lichtbogenströme, die beim Öffnen eines Trennschalters solche Schäden bewirken, treten in Anlagen auf, in welchen z.B. ein Trenner in einer geschlossenen Schleife aufgemacht wird, weil die induzierte Spannung in solchen Schleifen relativ hoch ist, oder ein Trenner den kapazitiven Strom einer leerlaufenden Leitung unterbrechen muss. After the isolator switch has been closed or opened several times, with arcing between the contact surfaces, these are attacked in such a way that the isolator switch becomes inoperative because of a too high contact resistance at the contact point. Arc currents, which cause such damage when opening a disconnector, occur in systems in which e.g. an isolator is opened in a closed loop because the induced voltage in such loops is relatively high, or an isolator has to interrupt the capacitive current of an open line.

Um die Auswirkungen des bei der Öffnung eines Trennschalters entstehenden Lichtbogens herabzusetzen hat man nach der CH-PS 425 943 einen Scherentrennschalter geschaffen, bei dem in die Strombahn des Trenners ein Widerstand eingeschaltet ist derart, dass im geschlossenen Zustand des Trenners der Widerstand metallisch überbrückt ist, während er beim Aussereingriffkommen der Schaltstücke wirksam ist und mit einnem allfälligen Ein- oder Ausschaltlichtbogen elektrisch in Reihe geschaltet ist. Bei diesem Trennschalter erfolgt die letzte Kontakttrennung beim Ausschalten und die erste Kontaktberührung beim Einschalten auch zwischen den für die Führung des Nennstromes vorgesehenen Oberflächen, wo der in seiner Wirkung zwar beschränkte aber trotzdem vorhandene Lichtbogen entsteht. Dieser Lichtbogen greift die Kontaktflächen an und setzt die Lebensdauer der Kontaktstücke herab. In order to reduce the effects of the arc that arises when an isolating switch is opened, a shear isolating switch has been created according to CH-PS 425 943, in which a resistor is switched into the isolator's current path in such a way that when the isolator is closed, the resistance is bridged by metal, while it is effective when the contact pieces come out of engagement and is electrically connected in series with any switch-on or switch-off arc. With this isolating switch, the last contact separation takes place when the device is switched off and the first contact is made when the device is switched on, between the surfaces intended for guiding the nominal current, where the arc, which is limited in its effect but still exists. This arc attacks the contact surfaces and reduces the service life of the contact pieces.

Um den Ein- und Ausschaltlichtbogen von den für die Nennstromführung vorgesehenen Kontaktflächen fernzuhalten, wurde ein Scherentrennschalter nach der DE-OS 28 47 377 mit sowohl dem festen als auch dem beweglichen Kontaktstück in Schliessrichtung federnd vorgelagerten Vorkontaktstücken geschaffen. Beim Einschalten und beim Ausschalten entsteht bei dieser Anordnung ein Lichtbogen nur zwischen den Vorkontaktstücken. Die Erfahrung hat aber gezeigt, dass für eine lange Lebensdauer die Vorkontaktstücke relativ kräftig und schwer ausgebildet werden müssen, weil sie sonst bei oft wiederholten Schalthandlungen mit der Zeit wegbrennen. Kräftige Vorkontaktstücke erfordern aber eine Erhöhung der Antriebskraft und bedeuten daher wirtschaftliche Nachteile. Die Anfertigung der Vorkontaktstücke aus lichtbogenbeständigem Material wäre auch mit wirtschaftlichen Nachteilen verbunden. In order to keep the switch-on and switch-off arcs away from the contact surfaces provided for the rated current supply, a scissor-type isolating switch according to DE-OS 28 47 377 with both the fixed and the movable contact piece in the closing direction was provided with spring-mounted pre-contact pieces. With this arrangement, when switching on and off, an arc only arises between the pre-contact pieces. Experience has shown, however, that the pre-contact pieces have to be designed to be relatively strong and heavy for a long service life, because otherwise they will burn away over time with frequently repeated switching operations. Strong pre-contact pieces, however, require an increase in the driving force and therefore mean economic disadvantages. The production of the pre-contact pieces from arc-resistant material would also be associated with economic disadvantages.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Hochspannungstrennschalter mit einer Schere zu schaffen, der die Einschaltung und die Unterbrechung relativ kleiner Ströme ohne Beschädigung der für die Nennstromführung vorgesehenen Kontaktflächen ermöglicht und wirschaftlich vorteilhaft ausgebildet werden kann. The object of the invention is to provide a high-voltage isolating switch with a pair of scissors, which enables the switching on and interruption of relatively small currents without damaging the contact surfaces provided for the rated current routing and can be designed to be economically advantageous.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Vorkontaktstücke mindestens an einem Hauptkontaktstück elektrisch isoliert befestigt sind und sowohl an diesen Vorkontaktstücken als auch am diese tragenden Hauptkontaktstück miteinander in und ausser Kontakt bringbare Lichtbogenkontaktstücke angebracht sind, wovon mindestens das eine pro Kontaktstückpaar ein Nachlaufkontaktstück ist und die beim Ausschalten nach den Backen des beweglichen Hauptkontaktstückes und vor dem Vorkontaktstück öffnen und beim Einschalten nach dem Vorkontaktstück und vor den Backen des beweglichen Hauptkontaktstückes schliessen. Durch diese Massnahmen wird erreicht, dass der allfällige Ein- und/oder Ausschaltlichtbogen zwischen den für diesen Zweck ausgebildeten Lichtbogenkontaktstücken gezündet, bzw. gelöscht wird. Der Ein- und/oder Ausschaltlichtbogen tritt von beiden Hauptkontaktstücken örtlich getrennt an lichtbogenbeständigen Kontaktstücken auf. Die Lebensdauer der Hauptkontaktstücke wird daher durch den Ein- und/oder Ausschaltlichtbogen nicht beeinträchtigt. The object is achieved in that the pre-contact pieces are fastened in an electrically insulated manner to at least one main contact piece and arcing contact pieces are attached both to these pre-contact pieces and to the main contact piece carrying them, and at least one of which per contact piece pair is a follow-up contact piece, and the open after switching off after the jaws of the movable main contact piece and before the pre-contact piece and close when switching on after the pre-contact piece and before the jaws of the movable main contact piece. These measures ensure that any switch-on and / or switch-off arcs between the arcing contact pieces designed for this purpose are ignited or extinguished. The switch-on and / or switch-off arc occurs separately from the two main contact pieces on arc-resistant contact pieces. The service life of the main contact pieces is therefore not affected by the switch-on and / or switch-off arc.

Das als Nachlaufkontaktstück ausgebildete Lichtbogen2 The arc designed as a follow-up contact piece 2

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

kontaktstück kann vorteilhafterweise am Hauptkontaktstück befestigt sein. Das Hauptkontaktstück ist in der Regel kräftiger ausgebildet als das Vorkontaktstück und deshalb besser geeignet für die Befestigung des Nachlaufkontaktstückes. contact piece can advantageously be attached to the main contact piece. The main contact piece is generally stronger than the pre-contact piece and is therefore more suitable for attaching the trailing contact piece.

Bei einem Hochspannungstrennschalter mit sowohl am beweglichen, als auch am festen Hauptkontaktstück angebrachten Vorkontaktstücken kann vorteilhafterweise zwischen jedem mindestens am einen Hauptkontaktstück isoliert befestigten Vorkontaktstück und dem dieses tragenden Hauptkontaktstück eine Impedanz eingeschaltet sein. Diese zur Lichtbogenlöschstrecke parallel geschaltete Impedanz erleichtert die Lichtbogenlöschung zwischen den Lichtbogenkontaktstücken. Der relativ kleine, durch die Impedanz nach der Lichtbogenlöschung fliessende Reststrom wird von den für die Nennstromführung vorgesehenen Kontaktflächen der Hauptkontaktstücke entfernt, zwischen den Vorkontaktstük-ken unterbrochen. Das Abbrennen der Vorkontaktstücke ist so in tragbarem Rahmen gehalten. In the case of a high-voltage isolating switch with pre-contact pieces attached to both the movable and the fixed main contact piece, an impedance can advantageously be switched on between each pre-contact piece fastened in isolation at least on one main contact piece and the main contact piece carrying this. This impedance, which is connected in parallel to the arc extinguishing path, facilitates arc extinguishing between the arcing contact pieces. The relatively small residual current flowing through the impedance after the arc quenching is removed from the contact surfaces of the main contact pieces intended for rated current routing, interrupted between the pre-contact pieces. The burning of the pre-contact pieces is kept in a portable frame.

Die Impedanz kann auch aus einem rein ohmischen Widerstand bestehen. Der Betrag der Impedanz liegt vorteilhafterweise zwischen 0,1 und 10 Ohm. The impedance can also consist of a purely ohmic resistance. The magnitude of the impedance is advantageously between 0.1 and 10 ohms.

Im folgenden wird anhand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes näher erläutert. An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is explained in more detail below with reference to the drawings.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 und Fig. 2 eine Kontaktanordnung eines geschlossenen Hochspannungstrennschalters mit einer Schere in der Seiten- bzw. Vorderansicht und Fig. 1 and Fig. 2 shows a contact arrangement of a closed high-voltage disconnector with scissors in the side and front view and

Fig. 3 und Fig. 4 die Kontaktanordnung des gleichen Trennschalters in Seitenansicht bei Beginn der Öffnungsbewegung, bzw. nach der Kontakttrennung. Fig. 3 and Fig. 4 shows the contact arrangement of the same disconnector in side view at the start of the opening movement, or after the contact separation.

In den Figuren 1 und 2 ist die Kontaktanordnung des Trennschalters in geschlossenem Zustand dargestellt. Die Backen 1 und 2 des beweglichen Hauptkontaktstückes sind durch eine im nicht dargestellten Teil des Scherengestänges 3, 4,5,6 angeordnete Feder gegen das feste Hauptkontaktstück 7 gedrückt. Das feste Hauptkontaktstück 7 ist U-förmig ausgebildet und an einer nicht dargestellten Leitung befestigt. An den oberen Enden des U-förmigen Hauptkontaktstückes 7 sind zwei ebenfalls U-förmig ausgebildete, in Fig. 2 und in Fig. 4 gut sichtbare Vorkontaktstücke 8,9 befestigt. Diese beiden Vorkontaktstücke 8,9 sind mit Vorspannung befestigt und so gebogen, dass sie in der Ausschaltstellung des Trennschalters an beiden Seiten des festen Hauptkontaktstückes 7 in Bezug auf die Kontaktflächen vorstehen und in der Einschaltstellung durch die Backen 1,2 neben das Hauptkontaktstück 7 federnd zurückgedrückt sind. In Figures 1 and 2, the contact arrangement of the circuit breaker is shown in the closed state. The jaws 1 and 2 of the movable main contact piece are pressed against the fixed main contact piece 7 by a spring arranged in the part of the scissor linkage 3, 4, 5, 6 not shown. The fixed main contact piece 7 is U-shaped and attached to a line, not shown. At the upper ends of the U-shaped main contact piece 7, two pre-contact pieces 8, 9, which are also U-shaped and are clearly visible in FIG. 2 and in FIG. 4, are fastened. These two pre-contact pieces 8.9 are fastened with pretension and bent so that they protrude on both sides of the fixed main contact piece 7 in relation to the contact surfaces in the switched-off position of the disconnector and are resiliently pushed back by the jaws 1, 2 next to the main contact piece 7 in the switched-on position are.

Den für die Nennstromführung vorgesehenen Backen 1,2 des beweglichen Hauptkontaktstückes sind Vorkontaktstücke 10,11 in Schliessrichtung federnd vorgelagert. Diese Vorkontaktstücke 10,11 sind am Scherengestänge 4, 5 an den Stellen 12,13,14,15 elektrisch isoliert befestigt. Sie sind so ausgebildet, dass in der Ausschaltstellung oder bereits nach der Kontakttrennung der Hauptkontaktstücke in Bezug auf deren Kontaktflächen vorstehen und in der Einschaltstellung durch das feste Hauptkontaktstück 7 neben die Backen 1,2 federnd zurückgedrückt sind. Pre-contact pieces 10, 11 are resiliently arranged in front of the jaws 1, 2 of the movable main contact piece, which are provided for the rated current supply. These pre-contact pieces 10, 11 are fastened to the scissors linkage 4, 5 at locations 12, 13, 14, 15 in an electrically insulated manner. They are designed in such a way that in the switch-off position or already after the contact separation of the main contact pieces protrude with respect to their contact surfaces and in the switch-on position are pressed back by the fixed main contact piece 7 next to the jaws 1, 2.

Sowohl an den Vorkontaktstücken 10,11 als auch an den Both on the pre-contact pieces 10, 11 and on the

3 653 473 3,653,473

diese tragenden Scherengestängen 4, 5 des beweglichen Hauptkontaktstückes sind miteinander in und ausser Kontakt bringbare Lichtbogenkontaktstücke 16,17,18, ^angebracht. Ein Lichtbogenkontaktstück 16,18 ist bei beiden 5 Kontaktpaaren als Nachlaufkontaktstück ausgebildet und auf einer Blattfeder 20,21 befestigt. Die beiden Blattfedern 20,21 sind ihrerseits mittels Befestigungsorganen an den Scherengestängen 4, 5 gehalten. Der Nachlaufweg der Lichtbogenkontaktstücke 16,18 ist durch Anschläge so be-io schränkt, dass er etwa 40 bis 70% des Weges der Vorkontaktstücke 10,11 zwischen dem offenen und dem geschlossenen Zustand des Trennschalters beträgt. Durch diese Ausbildung ist sichergestellt, dass die Lichtbogenkontaktstücke 16,17 18, 19 beim Ausschalten nach den Backen 1,2 des beweglichen i5 Hauptkontaktstückes und vor den Vorkontaktstücken 10,11 öffnen und beim Einschalten nach den Vorkontaktstücken 10,11 und vor den Backen 1,2 des beweglichen Hauptkontaktstückes schliessen. these supporting scissor rods 4, 5 of the movable main contact piece are attached to each other in and out of contact arcing contact pieces 16,17,18, ^. An arcing contact piece 16, 18 is formed in both 5 contact pairs as a follow-up contact piece and is attached to a leaf spring 20, 21. The two leaf springs 20, 21 are in turn held by means of fastening elements on the scissor rods 4, 5. The overtravel of the arcing contact pieces 16, 18 is so limited by stops that it is approximately 40 to 70% of the way of the pre-contact pieces 10, 11 between the open and the closed state of the disconnector. This configuration ensures that the arcing contact pieces 16, 17, 18, 19 open when switching off after the jaws 1, 2 of the movable i5 main contact piece and before the pre-contact pieces 10, 11 and when switching on after the pre-contact pieces 10, 11 and before the jaws 1, Close 2 of the moving main contact piece.

Die Funktionsweise des Hochspannungstrennschalters ist 20 die folgende: _ The operation of the high voltage circuit breaker is 20 as follows: _

Bei einer Öffnungsbewegung trennen sich zuerst die Bak-ken 1,2 des beweglichen Hauptkontaktstückes vom festen Hauptkontaktstück 7. Bei Fortsetzung der Öffnungsbewegung werden die Lichtbogenkontaktstücke 16,17,18,19 ge-25 trennt (Fig. 3). Weil die die einen Lichtbogenkontaktstücke 17,19 tragenden Vorkontaktstücke 10,11 noch am festen Hauptkontaktstück anliegen und vom beweglichen Hauptkontaktstück elektrisch isoliert sind, entsteht zwischen den gegenüberliegenden und sich trennenden Lichtbogenkontakt-30 stücken 16,17 und 18,19 ein Ausschaltlichtbogen. Dieser Ausschaltlichtbogen, der nach Erfahrung höchstens etwa 1500 A führt, erlischt bei zunehmendem Abstand zwischen den Lichtbogenkontaktstücken 16,17 und 18,19, wonach zwischen diesen offenen Klemmen eine Spannung von etwa 35 300 V erscheint. Die Trennung zwischen den Vorkontakt-stücken 10,8 und 11,9 bei Weiterführung der Öffnungsbewegung erfolgt stromlos (Fig. 4). Bei dieser Anordnung könnten die Vorkontaktstücke 8,9 am festen Hauptkontaktstück auch weggelassen werden. During an opening movement, the jaws 1, 2 of the movable main contact piece first separate from the fixed main contact piece 7. When the opening movement continues, the arcing contact pieces 16, 17, 18, 19 are separated (FIG. 3). Because the pre-contact pieces 10, 11 carrying an arcing contact pieces 17, 19 still abut the fixed main contact piece and are electrically insulated from the movable main contact piece, a switch-off arc is formed between the opposing and separating arcing contact pieces 16, 17 and 18, 19. This switch-off arc, which, according to experience, leads at most about 1500 A, goes out with increasing distance between the arcing contact pieces 16, 17 and 18, 19, after which a voltage of about 35 300 V appears between these open terminals. The separation between the pre-contact pieces 10.8 and 11.9 when the opening movement is continued is without current (FIG. 4). With this arrangement, the pre-contact pieces 8, 9 on the fixed main contact piece could also be omitted.

40 Zwischen dem beweglichen Hauptkontaktstück 4, 5 und den Vorkontaktstücken 10 und 11 ist aber je ein in den Zeichnungen gestrichelt eingezeichneter ohmischer Widerstand 22, 23 eingeschaltet. Dieser Widerstand beträgt etwa 1 Ohm und dient dazu, die Löschung des zwischen den Lichtbogenkon-« taktstücken 16,17 und 18,19 entstehenden Lichtbogens zu erleichtern. Der bei endlichen Widerstandswerten durch den Widerstand 22,23 fliessende, relativ kleine Reststrom wird bei der Trennung der Vorkontaktstücke 10,8 und 11,9 unterbrochen. 40 Between the movable main contact piece 4, 5 and the pre-contact pieces 10 and 11, however, an ohmic resistor 22, 23, shown in broken lines in the drawings, is switched on. This resistance is approximately 1 ohm and serves to facilitate the extinguishing of the arc which arises between the arcing contact pieces 16, 17 and 18, 19. The relatively small residual current flowing through the resistor 22, 23 at finite resistance values is interrupted when the pre-contact pieces 10, 8 and 11, 9 are separated.

50 Bei einer Schliessbewegung berühren sich zuerst die Vor-kontaktstücke 10,8 und 11,9. Bei Annäherung der Lichtbogenkontaktstücke 16,17 und 18,19 entsteht zwischen ihnen ein Einschaltlichtbogen, der so lange brennt bis die Lichtbogenkontaktstücke 16,17 und 18,19 sich berühren. Die da-55 nach folgende Berührung der Hauptkontaktstücke 1,2 und 7 erfolgt ohne Lichtbogenbildung, weil zu diesem Zeitpunkt diese Kontaktstücke bereits metallisch überbrückt sind. 50 With a closing movement, the pre-contact pieces 10, 8 and 11, 9 first touch. When the arcing contact pieces 16, 17 and 18, 19 approach, a switch-on arc arises between them, which burns until the arcing contact pieces 16, 17 and 18, 19 touch. The subsequent contact of the main contact pieces 1, 2 and 7 takes place without arcing, because at this point these contact pieces are already bridged by metal.

C C.

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

653 473 PATENT CLAIMS

1.High-voltage isolating switch with scissors as a movable main contact piece, which comprises at least two jaws, a fixed main contact piece which is fixed independently of the scissors, and with at least one, at least one of the main contact pieces, which is spring-mounted in the closing direction and closes in front of the main contact pieces when switched on and when switching off after the main contact pieces, characterized in that the pre-contact pieces (10, 11) are fastened to at least one main contact piece (4, 5) in an electrically insulated manner and both on these pre-contact pieces (10, 11) and on the main contact piece (4, 5) Arcing contact pieces (16, 17, 18, 19) which can be brought into and out of contact with one another are attached, of which at least one per contact piece pair is a follow-up contact piece (16, 18) and which is switched off after the jaws (1, 2) of the movable main contact piece and open in front of the pre-contact piece (10, 11) and when switching on close after the pre-contact piece (10, 11) and before the jaws (1,2) of the movable main contact piece.

2. High-voltage isolating switch according to claim 1, characterized in that the arcing contact piece (16, 18) designed as a follow-up contact piece is attached to the main contact piece (4, 5).

3. High-voltage isolating switch with pre-contact pieces attached to both the movable and fixed main contact piece according to claim 1, characterized in that between each pre-contact piece (10, 11), which is insulated and attached to at least one main contact piece (4, 5), and the main contact piece (4, 5) an impedance (22, 23) is switched on.

4. High-voltage disconnector according to claim 3, characterized in that the impedance is an ohmic resistor.

5. High-voltage disconnector according to claim 3 or 4, characterized in that the impedance has an amount between 0.1 and 10 ohms.