CH660814A5

CH660814A5 - Elektrischer leistungsschalter.

Info

Publication number: CH660814A5
Application number: CH4562/82A
Authority: CH
Inventors: Yutaka Kawasaki
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co
Priority date: 1981-09-04
Filing date: 1982-07-27
Publication date: 1987-06-15
Also published as: US4434333A; DE3227466C2; DE3227466A1; JPS5840715A

Description

Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, welcher Schalter einen Widerstand zur Unterdrückung von Überspannungen benutzt.

In Übertragungssystemen von 500 kV oder mehr werden bei Leistungsschaltern Schliesssysteme mit Widerständen verwendet, die vor dem Schliessvorgang mit den Hauptkontakteinheiten des Leistungsschalters parallelgeschaltet werden. Dadurch werden Schalt- oder insbesondere einzelne s Schliess-Überspannungen beim Schliessvorgang des Leistungsschalters unterdrückt. Meistens wird zum Öffnen und Schliessen der Kontakteinheit ein Verbindungsteil verwendet, das mechanisch mit der Hauptkontakteinheit gekoppelt ist und den Schliesswiderstand anschliesst und trennt, io Leistungsschal ter mit Schliesswiderständen und insbesondere diejenigen mit SFö-Gassprühsystemen zeigen ein merklich verbessertes Betriebsverhalten. Ferner ist es möglich, die Anzahl der Unterbrechungen zu vermindern. In einer 500 kV-Anlage haben Leistungsschalter mit zwei 15 Unterbrechungen solche mit vier ersetzt.

Zur Bestimmung des Wertes des Schliesswiderstandes ist es aber notwendig, die niedrigste Durchbruchspannung des Übertragungssystems, die Systemspannung, den Wellenwiderstand des Systems und die Länge der Übergangsleitung 20 zu berücksichtigen, welche sämtlich von der Kurzschlusskapazität unabhängig sind. Ferner muss auch die Wärme berücksichtigt werden, die beim Schliessen abgeführt wird. Daher bleiben die mit dem Schliesswiderstand verknüpften Schwierigkeiten bestehen trotz Verbesserungen im Betriebs-25 verhalten der Leistungsschalter und der starken Abnahme der Anzahl von Unterbrechungspunkten.

Bei starker Abnahme der Anzahl von Trennstrecken nimmt die Anzahl der Schaltkontakte mit Schliesswiderstand ebenfalls ab und vermindert den Raumbedarf für den Lei-30 stungsschalter stark, was zu einer Konzentration der Wärme führt, die durch den Schliesswiderstand abgegeben werden muss. Man betrachte beispielsweise US-PS 4 009 458 und die japanische veröffentlichte Anmeldung Nr. 54-36737. Diese Druckschriften betreffen Leistungsschalter, mit welchen ein 35 paralleler Schliesswiderstand verwendet wird. Der Widerstand ist aber in dem mit dem Widerstand verbundenen Kontaktaufbau konzentriert. Da der Widerstand bei dem Kontaktaufbau gelegen ist, müssen sein Wert und die Kapazität sorgfältig gewählt werden in Anbetracht der Wärme, die der 40 Widerstand verbrauchen muss.

Da die Wärme auch von einem relativ kleinen Bereich abgegeben werden muss, wird eine Miniaturisierung schwierig, wenn nicht unmöglich. Folglich ist die effiziente Formgebung des Schliesswiderstandes zu einer ernsthaften 45 Angelegenheit geworden.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Leistungsschalters, der die Nachteile bestehender Ausführungen nicht aufweist und eine M iniaturisierung zulässt und dennoch einen Schliesswiderstand einschliesst.

so Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteiles des ersten Anspruches gelöst.

Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen umschrieben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend 55 anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Figur 1 eine teilweise aufgebrochene Seitenschnittansicht eines Leistungsschalters gemäss einer bevorzugten Ausführungsform;

60 Figur 2 eine schematische Schnittansicht der in Figur 1 gezeigten Schaltereinheiten, wobei die Hauptkontakteinheiten verschoben sind, um die Hilfskontakteinheiten zu zeigen ;

Figur 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III von 65 Figur 1 ; und

Figur 4 eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht, die einen Koppelmechanismus der bevorzugten Ausführungsform darstellt.

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In Figur I umfasst beispielsweise ein Leistungsschalter mit zwei Trennstrecken zwei Trenneinheiten 10, die durch ein Mittelstück 12 verbunden sind. Das Mittelstück 12 wird durch einen Isolierzylinder 14 in einem Tank 16 gehalten, der mit einem Isoliergas 18 wie beispielsweise SF« gefüllt ist. Der Strom wird von den Trenneinheiten lOdurch Durchführungen 20 aus dem Tank 16 geleitet, welche mit den Trenn-einheiten 10 verbundene zentrale Leiter umfassen. Beide Trenneinheiten 10 sind mit einem Betätigungsglied 24 gekoppelt, das aussen am Tank 16 vorgesehen ist. Ein Widerstand 26 ist entlang einer Seitenfläche des Mittelstücks 12 zwischen den Trenneinheiten 10 angeordnet.

Der Leistungsschal ter kann auch mit vier- oder mehrfacher Trennstrecke versehen werden, indem die Trenneinheiten 10 verknüpft werden.

Figur 2 zeigt die beiden Trenneinheiten 10. Da diese gleich sind, wird nur eine im einzelnen beschrieben.

Jede Trenneinheit 10 besteht aus einer Hauptkontakteinheit 28 und einer parallel dazu angeordneten Hilfs- oder Widerstandskontakteinheit 30. Jede Hauptkontakteinheit 28 umfasst einen feststehenden Hauptkontakt 32, einen beweglichen Hauptkontakt 34 und eine leitende Puffereinheit 36, die benachbart dem beweglichen Hauptkontakt 34 angeordnet ist. Der feststehende Hauptkontakt 32 wird durch einen Isolierzylinder 38 an der Puffereinheit 36 gehaltert. Die Puffereinheit 36 ist an dem Mittelstück 12 angebracht und mit diesem elektrisch verbunden, um so die beweglichen Hauptkontakte 34 elekrisch miteinander zu verbinden. Ein Spannungsteilungskondensator40 ist an dem äusseren Umfang des Isolierzylinders 38 vorgesehen.

Jede Widerstandskontakteinheit 30 umfasst einen feststehenden Widerstandskontakt 42 und einen beweglichen Widerstandskontakt 44. Der bewegliche Widerstandskontakt 44 ist an einem Gehäuse 46 angebracht, und das Gehäuse 46 ist über ein isoliertes Halteglied 48 (Figur 3) an dem Mittelstück 12 gehaltert und befestigt. Der feststehende Widerstandskontakt 42 wird an dem Gehäuse 46 über einen Isolierzylinder 50 gehalten und ist über einen Verbindungssteg 52 elektrisch und mechanisch mit dem feststehenden Hauptkontakt 32 verbunden.

Der bewegliche Hauptkontakt 34 der Hauptkontakteinheit 28 ist mit einem Verbindungsteil 54 gekoppelt durch eine Elektrodenstange 56 zusammen mit einem Pufferzylinder 58 der Puffereinheit 36. Ein Pufferkolben 60 der Puffereinheit 36 ist an dem Mittelstück 12 befestigt.

Ein Wanderkontakt 62 des beweglichen Widerstandskontakts 44 der Widerstandskontakteinheit 30 ist über eine Isolierstange 66 mit einem Verbindungsteil 64 gekoppelt. Ferner sind beide Verbindungsteile 54 und 64 über eine Isolierwelle 68 gekoppelt, wie in Figur 3 dargestellt und Figur 2 durch eine gestrichelte Linie schematisch angedeutet.

Der feststehende Widerstandskontakt 42 der Widerstandskontakteinheit 30 ist so ausgebildet, dass er einen feststehenden Kontakt 70 umschliesst, der durch eine Gleitfeder (wipe spring) 72 gedrückt wird, die aus einer Kompressionsfeder in einer Schutzhülle 74 besteht. Der bewegliche Widerstandskontakt 44 umfasst einen Widerstand 76, der durch Schichtung einer Anzahl ringförmiger Widerstandselemente 78 gebildet ist. Der Widerstand 76, der von einem am Gehäuse 46 angebrachten Isolierzylinder 59 umschlossen ist, kommt mit dem in die hohle Zone des Widerstands 76 eingeführten Wanderkontakt 62 in Berührung durch einen Kontaktgeber 80 eine Schirmes 82, der an dem Ende des Isolierzylinders 59 gegenüber dem Gehäuse 46 angebracht ist, und der Widerstand 76 ist in Reihe eingefügt zwischen den Wanderkontakt 62 und das Gehäuse 46, welches leitend ist. Es wird daran erinnert, dass das Gehäuse 46 an dem Mittelstück 12 über das isolierte Halteglied 48 befestigt ist.

Der Widerstand 26 ist mit den Gehäusen 46 für die zwei beweglichen Widerstandskontakte 44 über Endplatten 84 verbunden. Der Widerstand 26 ist eine Schichtung einer Mehrzahl von Widerstandselementen 86 und kann als einzelnes Stück angeordnet sein oder auch als eine Anzahl von parallelen Stücken gemäss dem gewünschten Widerstandswert und der Kapazität. Die Figuren 3 und 4 stellen eine Ausführung dar, in welcher der Widerstand 26 zwei parallelgeschaltete Stücke 88 und 90 umfasst.

Figur 2 stellt eine bevorzugte Ausführungsform dar, in welcher ein Draht 91 an einem Ende mit einem Punkt am Widerstand 26 und an seinem anderen Ende mit der elektrischen Verbindung zwischen den beweglichen Hauptkontakten 34 verbunden ist. Der Draht 91 ist also ein mittlerer Abgriff am Widerstand 26. Obwohl der Draht 91 nicht erforderlich ist, unterstützt er den Ausgleich des Spannungsabfalls entlang dem Widerstand 26.

Wie in Figur 3 dargestellt, wird das Verbindungsteil 54 in dem Mittelstück 12 durch den Isolierzylinder 14 gehalten und darin angeordnet. Das Verbindungsteil 54 ist über ein isolierte Betätigungsstange 92 mit dem Betätigungsglied 24 gekoppelt. Das Gehäuse 46 wird über das Halteglied 48 von dem Mittelstück gehalten und daran befestigt. Das Verbindungsteil 64 ist in dem Gehäuse angeordnet und ist mit dem Verbindungsteil 54 gekoppelt über eine Isolierwelle 68, die einen Koppelmechanismus 94 bildet. Die Stücke 88 und 90 des Widerstands 26 sind parallel zueinander zwischen den Gehäusen 46 angebracht.

Nachfolgend wird der Betrieb des Leistungsschalters beschrieben:

Wenn das Betätigungsglied 24 einen Schliessbefehl erhält, wird über die isolierte Betätigungsstange 92 eine Antriebskraft auf den Koppelmechanismus 94 übertragen. Durch das Verbindungsteil 54 angetrieben beginnt die Hauptkontakteinheit 28 zu schliessen. Gleichzeitig wird die Antriebskraft über die Isolierwelle 68 auf das Verbindungsteil 64 übertragen. Dies bewirkt, dass die beweglichen Widerstandskontakte 44 der Widerstandskontakteinheiten 30 zu schliessen beginnen. Da die Schliesszeiten der Wanderkontakte 62 kürzer sind als die der Hauptkontakteinheiten 28, schliessen die Wanderkontakte 62 zuerst, selbst wenn die Hauptkontakteinheiten 28 und die Widerstandskontakteinheiten 30 zur gleichen Zeit zu schliessen beginnen. Beim Fortschreiten des Schliessens werden der Widerstand 76 sowie der Widerstand 26 in Reihe zwischen die feststehenden Hauptkontakte 32 geschaltet. Dann schliessen die Hauptkontakteinheiten 28 nach einer gegebenen Zeitspanne, und die Widerstände 76 und 26 werden kurzgeschlossen, um den Schliessvorgang zu beenden.

Der Vorgang zum Öffnen des Leistungsschalters ist umgekehrt wie der Schliessvorgang. Also streifen (wipe) die Federn 72 die feststehenden Kontakte 70 der Widerstandskontakteinheiten 30 ab. Da sich aber die beweglichen Hauptkontakte 34 und die beweglichen Widerstandskontakte 44 rasch bewegen, können die feststehenden Kontakte 70 den beweglichen Kontakten 62 nicht folgen, so dass die Widerstandskontakteinheiten 30 zuerst öffnen und die durch das Gas 18 vorgesehene Isolierung zwischen den Kontakten früher als das Öffnen der Hauptkontakteinheiten 28 wiederhergestellt wird. Da der Widerstand 26 zwischen den Widerstandskontakteinheiten 36 angeordnet ist, kann er die Wärme besser abgeben als der Widerstand bei früheren Versuchen, Leistungsschalter zu miniaturisieren. Daher ist die Auswahl des Widerstandswertes und der Kapazität der Wiederstände 76 und 28 weniger kritisch als bei dem Stand der Technik, trotz einer Verminderung der Anzahl der Trennstrecken, wodurch das überlegene Schliessverhalten der Erfindung aufrechterhalten wird.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Leistungsschalter mit einem Tank, der mit Isoliergas gefüllt ist, gekennzeichnet durch zwei in dem Tank (16) angeordnete Hauptkontakteinheiten (28), die in Reihe geschaltet sind und je einen beweglichen Hauptkonktakt (34) und einen feststehenden Hauptkontakt (32) umfassen, zwei in demTank angeordnete Hilfskontakteinheiten (30), die je einen beweglichen Hilfskontakt (62) und einen feststehenden Hilfskontakt (70) umfassen, wobei eine Klemme einer der Hilfskontakteinheiten mit einer Klemme der in Reihe geschalteten Hauptkontakteinheiten verbunden ist und eine Klemme der anderen Hilfskontakteinheit mit der anderen Klemme der Hauptkontakteinheiten verbunden ist, ferner einen Widerstand (26), der mit den anderen Klemmen der Hilfskontakteinheiten verbunden ist, sowie Betätigungsmittel zum Schliessen und Öffnen der Paare von Hauptkontakteinheiten und Hilfskontakteinheiten, wobei die Betätigungsmittel (24,92,94,68,54,64) mit den Paaren von Kontakteinheiten zusammenarbeiten, um die Hilfskontakteinheiten vor den Hauptkontakteinheiten zu schliessen.
2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsmittel eine jeweilige Isolierwelle (68) umfassen, welche jeden beweglichen Hauptkontakt (34) der Hauptkontakteinheiten (28) mit einem entsprechenden beweglichen Kontakt (62) der Hilfskontakteinheiten verbindet.
3. Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand (26) mit einem mittleren Abgriff (91 ) versehen ist, der mit einem Verbindungspunkt zwischen den Hauptkontakteinheiten (28) verbunden ist.
4. Leistungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptkontakteinheiten (28) physisch parallel zu den Hilfskontakteinheiten (30) angeordnet sind.
5. Leistungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Hilfskontakteinheiten (30) einen Widerstand (76) umfasst, der ringförmig um den beweglichen Kontakt (62) der Hilfskontakteinheit herum angeordnet ist, wobei der bewegliche Kontakt durch den ringförmigen Widerstand hindurch verläuft und diesen elektrisch kontaktiert.
6. Leistungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliger Kondensator (40) den feststehenden Hauptkontakt (32) und den beweglichen Hauptkontakt (34) jeder Hauptkontakteinheit (28) miteinander verbindet.
7. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Hilfskontakteinheit (30) einen ersten Widerstand (76) einschliesst, damit der gesamte, durch jede zweite Kontakteinheit fliessende Strom auch durch den jeweiligen ersten Widerstand (76) fliesst, dass er ferner ein isoliertes Haltemittel (48) enthält, das die Reihenverbindung der Hilfskontakteinheiten (30) mit der Reihen Verbindung der ersten Kontakteinheiten verbindet, und dass ein Verbindungsmittel (54) zum Betrieb der ersten Kontakteinheiten sowie Isoliermittel (58) zum Kuppeln der zweiten Kontakteinheiten mit den ersten Kontakteinheiten vorhanden sind.