DD234119A1 - COMPACTING DEVICE FOR HIGH VOLTAGE SWITCHING DEVICES - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Betaetigungseinrichtung fuer vorzugsweise Schwenktrennschalter und stellt fuer diese einen Antrieb zum Ein- und Ausschalten dar. Das Ziel und die Aufgabe bestehen darin, fuer einen Hochspannungs-Schwenktrennschalter, bei dem der als Strombahn ausgebildete bewegliche Kontakt die jeweils auf zwei Stuetzisolatoren angeordneten festen Kontakte miteinander verbindet bzw. trennt, die Betaetigungseinrichtung konstruktiv so zu gestalten, dass bei minimalem Raumbedarf sowie technologischem und konstruktivem Aufwand eine bezueglich der Antriebsenergie optimale Relativbewegung zwischen den festen und bewegten Kontaktteilen sowie verminderte Empfindlichkeit gegen Eisbildung gewaehrleistet sind. Das wird erfindungsgemaess dadurch erreicht, dass ein auf Erdpotential befindlicher primaerer Federkraftspeicher, ein unter den Bedingungen des Hochspannungspotentials befindlicher sekundaerer Federkraftspeicher und ein Daempfungseigenschaften aufweisendes Federglied die Relativbewegung der Kontaktteile von Schwenktrennschaltern gewaehrleisten. Die Erfindung ist bei allen Schaltgeraeten, insbesondere fuer Schwenktrennschalter fuer Hochspannung verwendbar. Fig. 1The invention relates to a Betetigungseinrichtung for preferably swivel circuit breaker and provides for this a drive for switching on and off. The aim and the object are for a high-voltage swivel circuit breaker, in which formed as a current path movable contact each arranged on two support insulators fixed Connect contacts with each other or separates, to make the Betetigungseinrichtung constructive so that with minimal space requirements and technological and design effort with respect to the drive energy optimal relative movement between the fixed and moving contact parts and reduced sensitivity to ice formation are guaranteed. This is achieved according to the invention in that a primary spring energy store located at ground potential, a secondary spring energy store located under the conditions of the high voltage potential and a spring element having damping characteristics ensure the relative movement of the contact parts of swivel disconnectors. The invention is applicable to all Schaltgeraeten, in particular for swivel circuit breaker for high voltage. Fig. 1
Description
Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung für Hochspannungsschaltgeräte, insbesondere Trennschalter und vorzugsweise Schwenktrennschalter, und stellt für diese einen Antrieb zum Ein- und Ausschalten dar.The invention relates to an actuating device for high-voltage switching devices, in particular disconnector and preferably swivel circuit breaker, and provides for this a drive for switching on and off.
Betätigungseinrichtungen zum Ein- und Ausschalten von Hochspannungstrennschaltern sind hinreichend bekannt. Sie sind auf den spezifischen Aufbau des jeweiligen Trenners zugeschnitten, wobei vornehmlich federmechanische, elektromotorische oder pneumatische Energiebeträge als Antriebsenergien genutzt werden.Actuators for switching on and off of high-voltage circuit breakers are well known. They are tailored to the specific structure of the respective disconnector, wherein mainly spring-mechanical, electromotive or pneumatic energy amounts are used as drive energy.
Die dem Schaltvorgang zugrundeliegende Charakteristik der Relativbewegung zwischen den Kontaktteilen, die die Geometrie und die Größe der während der Schalthandlung in einer Zeiteinheit zurückgelegten Wege und die dabei notwendigen Kraftwirkungen kennzeichnet, bestimmt den Betrag und die Wirkungsrichtung der hierzu erforderlichen energetischen Größen. So erfordern z. B. Drehtrennschalter, Hebeltrenner oder Scherentrenner die zeitlich unterschiedliche Zuführung von Energiearten entsprechend ihrer Konstruktionsmerkmale, wobei die einzelnen Arten der Relativbewegung der Kontaktteile eine mehr oder weniger voneinander abweichende Gestaltung der energieübertragenden Antriebselemente nach sich ziehen.The switching process underlying characteristic of the relative movement between the contact parts, which characterizes the geometry and the size of the traversed during the switching process in a time unit paths and the necessary force effects, determines the amount and the direction of action of the required energetic quantities. So z. As rotary disconnect switch, lever breaker or shear separator the different timing supply of energy types according to their design features, with the individual types of relative movement of the contact parts a more or less different design of the energy-transmitting drive elements pull.
Für das Ein- und Ausschalten von Hochspannungsschaltern sind Antriebe bekannt, welche mit einem Energiespeicher oder mit zwei gegenläufig arbeitenden Energiespeichern versorgt werden, die verklinkbar sind. Letztere wirken zeitlich nacheinander, d. h. der die primäre Energierate freigebende Speicher ermöglicht über einen Freilauf eine Schalthandlung und gewährleistet gleichzeitig die Zuführung des verbleibenden Restenergiebetrages zu einem zweiten Speicher für die gegebenenfalls auszulösende rückläufige Schalthandlung. Dabei können je nach Zweckmäßigkeit oder Verfügbarkeit Speicher für unterschiedliche Energieformen verwendet werden. (DD-WP 201535 „Antrieb für Hochspannungsschaltgeräte").For the switching on and off of high voltage switches are known drives, which are supplied with an energy storage or with two counter-acting energy storage, which are verklinkbar. The latter act successively in time, d. H. the memory which releases the primary energy rate enables a switching operation via a freewheel and at the same time ensures the supply of the remaining amount of residual energy to a second memory for the possibly declining switching action to be triggered. Depending on the expediency or availability of storage for different forms of energy can be used. (DD-WP 201535 "Drive for high voltage switching devices").
Nachteilig bei diesen Antrieben ist der große technologische und konstruktive Aufwand und vor allem bei pneumatischen Energieträgern die Anfälligkeit, insbesondere gegenüber ungünstigen klimatischen Bedingungen.A disadvantage of these drives is the great technological and design effort and especially with pneumatic energy sources susceptibility, especially to unfavorable climatic conditions.
Ein Trennschaltertyp mit vorteilhafter Einsetzbarkeit, bedingt durch die Vorzüge des minimalen Raumbedarfs der antriebsseitig relativ einfach zu beherrschenden Kreisbewegung des bewegten Kontaktteiles zum feststehenden Kontaktteil oder davon weg, der geringen mechanischen Stützerbelastung infolge Seüvorspannung, d es Eigengewichts des festen Kontaktteiles und der funktionsbedingten, während des Schaltens auftretenden geringen Beanspruchung und der Unempfindlichkeit gegen Vereisungen besteht im Schwenktrennschalter, dessen Bewegungsablauf durch den Transport des bewegten Kontaktteiles in Gestalt der Strombahn aus der Ebene des Erdpotentials in die Ebene des Hochspannungspotentials, in der sich die festen Kontaktteile befinden, und zurück festgelegt ist. Dieses Bewegungsprinzip ist u. a. von Erdungsschaltern bekannt, wird aber auch, allerdings nicht in entscheidendem Maße, für den Antrieb von Hochspannungs-Trennschaltern benutzt. So sind bereits Konstruktionen bzw. Lösungen bekannt, aus denen ersichtlich ist, daß nicht die gesamte Antriebsseite als Prinziplösung, sondern vielmehr die geometrische Auslegung bestimmter Kopplungs- oder Übertragungselemente, beispielsweise zum Erzielen eines besonderen Bewegungsablaufes, als vordergründig angesehen wird. (DE-OS 3215502 „Schwenktrennschalter für Hochspannung"; DE-PS 1175314 „Trennschalter mit quer verschwenkbarer Kontaktbrücke"). Allen bekannten Anordnungen haftet der Nachteil an, daß sie für den Antrieb eine aufwendige und anfällige Konstruktion bedürfen, die außerdem auf Grund der an diese Anordnungen gestellten Festigkeitsforderungen die Baugröße der Stützisolatoren negativ beeinflussen sowie teilweise auf Hochspannungspotential angeordnet sind. Weiterhin ist es in vielen Fällen technisch nicht möglich, die Antriebsprinzipien von Einstützertrennern auf solche mit zwei Stützern und dazwischen zu schaltender Strombahn zu übertragen.A disconnector switch type with advantageous usability, due to the merits of the minimum space requirement of the drive side relatively easy to master circular motion of the moving contact part to the fixed contact part or away, the low mechanical stress due to Seüvorspannung, d it own weight of the fixed contact part and the functional, during the switching occurring low stress and insensitivity to icing is in the pivoting disconnector whose movement is determined by the transport of the moving contact part in the form of the current path from the ground potential level in the plane of the high voltage potential, in which the fixed contact parts, and back. This movement principle is u. a. known from grounding switches, but is also, but not to a decisive extent, used for the drive of high-voltage circuit breakers. Thus, constructions or solutions are already known, from which it is apparent that not the entire drive side as a principle solution, but rather the geometric design of certain coupling or transmission elements, for example, to achieve a particular sequence of movements is considered superficial. (DE-OS 3215502 "Swing disconnector for high voltage"; DE-PS 1175314 "Disconnector with transversely pivotable contact bridge"). All known arrangements has the disadvantage that they require a complex and susceptible construction for the drive, which also adversely affect the size of the support insulators due to the demands made on these arrangements strength requirements and are partially arranged at high voltage potential. Furthermore, it is not technically possible in many cases to transfer the drive principles of Einstützertrennern on those with two supporters and between them to be switched current path.
Ziel der Erfindung ist es, die dem Stand der Technik anhaftenden Mangel zu beseitigen und ein technisch leicht beherrschbares Antriebssystem für Hochspannungs-Schwenktrennschalter, bei denen der als Strombahn ausgebildete bewegliche Kontakt die jeweils auf zwei Stützisolatoren angeordneten festen Kontakte miteinander verbindet bzw. trennt, zu schaffen, das auch unter ungünstigen Umweltbedingungen betriebssicher, in seiner Herstellung einfach und in ökonomischer Hinsicht kostengünstig ist.The aim of the invention is to eliminate the defect inherent in the prior art and to provide a technically easily manageable drive system for high-voltage swivel circuit breaker in which designed as a current path movable contact connects the respectively arranged on two support insulators fixed contacts with each other or separates which is reliable even under unfavorable environmental conditions, simple in its production and economical in terms of cost.
Entsprechend der Zielstellung ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Betätigungseinrichtung für Hochspannungsschaltgeräte, vorzugsweise Schwenktrennschalter, konstruktiv und anordnungsgemäß so zu gestalten, daß bei paralleler Führung der Strombahn während des Verbindens oder Trennens zur Anfangs- oder Endstellung derselben die Vorgänge des Verbindens oder Trennens der Kontaktteile selbst unter ungünstigen Umweltbedingungen, beispielsweise ungünstigen klimatischen Verhältnissen, technisch leicht beherrschbar sind, ohne Funktionsstörungen oder wesentliche Einschränkungen der mechanischen und elektrischen Systemeigenschaften hervorzurufen.According to the objective, it is the object of the invention to design an actuator for high-voltage switchgear, preferably swivel circuit breaker, constructive and in accordance with the arrangement so that in parallel guidance of the current path during connection or disconnection to the start or end position thereof the operations of connecting or disconnecting the contact parts Even under unfavorable environmental conditions, such as unfavorable climatic conditions, are technically easy to control without causing malfunction or significant limitations of the mechanical and electrical system properties.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Speicher für einen hohen Betrag an elastischer Energie, die dazu ausreicht, den schwenkenden, aus elektrisch isolierendem Material bestehenden und die Strombahn tragenden Trägerarm mit der Strombahn gegen die Wirkung der Erdanziehung in ausreichender Weise zur Erzeugung der Relativbewegung zwischen den festen Kontaktteilen auf den beiden Stutzern und dem beweglichen, als Strombahn fungierenden Kontaktteil zu beschleunigen und diesem einen definierten Betrag an kinetischer Überschußenergie mitzuteilen, in der Ebene des Erdpotentials angeordnet ist. In der gleichen primären Speichereinheit befindet sich eine Verklinkungseinrichtung, die wahlweise betätigt werden kann, um die gespeicherte Energie auf den mit dem Federmechanismus kraftschlüssig verbundenen, bis dahin sich im Ruhezustand befindenden Trägerarm zu übertragen. Der Speicher kann durch Zufuhr von mechanischer Energie, z. B. elektromotorisch oder von Hand, wieder aufgefüllt werden.According to the invention this object is achieved in that a memory for a high amount of elastic energy sufficient to the pivoting, consisting of electrically insulating material and the current carrying the carrier arm with the current path against the effect of Erdanziehung sufficient to generate the relative movement to accelerate between the fixed contact parts on the two stubs and the movable, acting as a current path contact part and this to communicate a defined amount of excess kinetic energy, is arranged in the plane of the ground potential. In the same primary storage unit is a Verklinkungseinrichtung, which can be selectively operated to transmit the stored energy to the non-positively connected to the spring mechanism, hitherto in the resting state located carrier arm. The memory can be replaced by the supply of mechanical energy, for. B. electromotive or by hand, are replenished.
Ein sekundäres Speichersystem für mechanische Energie, beispielsweise in Form elastischer Federelemente, befindet sich auf den beiden Stützerköpfen in unmittelbarer Nähe der festen Kontaktteile, also in der Ebene des Hochspannungspotentials. Dieses Speichersystem übernimmt den definierten Betrag an kinetischer Überschußenergie des Trägerarmes und speichert diesen als elastischen Energieanteil bei einer mit dem Einlegen des bewegten Kontaktteiles verbundenen Verriegelung ab. Diese gespeicherte Energie wird für die rückwärtige Schwenkbewegung des Trägerarmes mit dem bewegten Kontaktteil in Richtung der Ebene des Erdpotentials auf mechanische Weise mit Hilfe einer Vorrichtung wieder freigesetzt und dem sich bewegenden Teil kraftschlüssig zum Bewegungsbeginn mitgeteilt. Zweckmäßigerweise kann hier der die Schwenkbewegung zum Verbinden oder Trennen der Kontaktteile ausführende Trägerarm als zweiseitiger Hebel ausgebildet werden, dessen Hebelarm jenseits des Drehlagers kürzer ausgebildet ist. An dem Ende des kurzen Hebelarmes ist ein.unter Dämpfungsbedingungen infolge äußerer und/oder innerer Reibung arbeitendes elastisches Federglied wirksam, welches entsprechend der Bewegungskennlinie des Trägerarmes in der Lage ist, den Vorgang des Annäherns oder Entfernsns der Kontaktteile bei verschiedenen Positionen der Bewegung zu beschleunigen oder dämpfend zu verzögern. Das steuernde Federglied arbeitet ebenfalls in der Ebene des Erdpotentials und ist in seiner Funktion, obwohl nicht mit den primären und sekundären Federmechanismen direkt verbunden, durch Dimensionierung und Justierung auf die energetischen Niveaus der Betätigungseinrichtung optimal abgestimmt.A secondary storage system for mechanical energy, for example in the form of elastic spring elements, located on the two support heads in the immediate vicinity of the fixed contact parts, ie in the plane of the high voltage potential. This storage system accepts the defined amount of excess kinetic energy of the carrier arm and stores this as an elastic energy component in a connected to the insertion of the moving contact part locking. This stored energy is released for the rearward pivotal movement of the support arm with the moving contact part in the direction of the ground potential level in a mechanical manner by means of a device again and communicated to the moving part non-positively to the start of movement. Appropriately, here the pivotal movement for connecting or disconnecting the contact parts exporting carrier arm can be formed as a two-sided lever whose lever arm is formed beyond the pivot bearing shorter. At the end of the short lever arm, an elastic spring member operating under damping conditions due to external and / or internal friction is operative, which according to the moving characteristic of the carrier arm is capable of accelerating the process of approaching or removing the contact members at different positions of movement delaying. The controlling spring member also operates in the plane of ground potential and, although not directly connected to the primary and secondary spring mechanisms, is optimally tuned by dimensioning and adjustment to the energetic levels of the actuator.
Dadurch, daß der Energiespeicher auf Erdpotential angeordnet ist, sowie keine komplizierten Konstruktionen mit pneumatischen Bauteilen Verwendung finden, können die Abmessungen nicht nur der Stützisolatoren, sondern auch der gesamten Anordnung minimal gehalten werden. Durch die konstruktionsbedingte Möglichkeit der Kapselung der Kontakte und des Antriebs wird auch bei ungünstigsten Witterungsverhältnissen die Vereisung vermieden. Weiterhin ist von großem Vorteil, daß, bedingt durch die erfindungsgemäße Konstruktion der gesamten Anordnung, keine kraftschlüssige Verbindung der auf Hochspannungspotential liegenden Kontakte und Antriebselemente mit denen auf Erdpotential vorliegt, nur minimale Festigkeitsanforderungen an die Stützisolatoren gestellt werden.The fact that the energy storage is arranged at ground potential, and find no complicated structures with pneumatic components use, the dimensions of not only the support insulators, but also the entire arrangement can be minimized. Due to the design-related possibility of encapsulation of the contacts and the drive, icing is avoided even in the most unfavorable weather conditions. Furthermore, it is of great advantage that, due to the construction of the entire arrangement according to the invention, no frictional connection of lying at high voltage potential contacts and drive elements with which is at ground potential, only minimal strength requirements are made of the support insulators.
An dem in der belügenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel soll die Erfindung nachfolgend näher erläutert werden.On the embodiment shown in the accompanying drawing, the invention will be explained in more detail below.
In der zugehörigen Zeichnung zeigen:In the accompanying drawing show:
Fig. 1: die Anordnung der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung am Schwenktrenner in der Seitenansicht während der Bewegungsphase;1 shows the arrangement of the actuating device according to the invention on the pivoting separator in the side view during the movement phase.
Fig. 2: die Anordnung gemäß Fig. 1 in der Vorderansicht in eingeschaltetem Zustand.Fig. 2: The arrangement of FIG. 1 in the front view in the on state.
Gemäß Fig. 1 und 2 besteht der Schwenktrenner aus den beiden Stützisolatoren 1, die auf dem Untergestell 2 in der Ebene des Erdpotentials fest montiert sind und an ihrem kopfseitigen Teil in der Ebene des Hochspannungspotentials die festen Kontaktteile tragen. Weiterhin ist ein senkrecht zur geraden Stützerfluchtungslinie in einer kreisförmigen Bewegungsbahn zwischen beiden Potentialniveaus beweglicher Trägerarm 4 aus elektrisch isolierendem Material vorgesehen, der den als Strombahn 5 ausgebildeten beweglichen Kontaktteil transportiert. Die Aufgabe dieses Transportes wird dadurch gelöst, daß aus dem primären Federkraftspeicher 6, der elektromotorisch oder von Hand gespeist wird, ein Betrag an elastischer Energie nach Freigabe der Verriegelung 7 freigesetzt wird, der den Trägerarm 4 in die Bewegung zum Schließen der festen Kontaktteile 3 und der beweglichen Strombahn 5 versetzt und einen Überschußanteil an kinetischer Energie des Trägerarmes 4 gewährleistet, welcher in den auf beiden kopfseitigen Enden der Stützisolatoren 1 angeordneten sekundären Federkraftspeichern 8 zu beabsichtigten späteren Trennung der Strombahn 5 von den festen Kontaktteilen 3 und Rückkehrbewegung des Trägerarmes 4 aufgenommen wird. Zu diesem Zweck wird die Freigabe der elastischen Energie über eine Verriegelungsanordnung 9 gesteuert.According to Fig. 1 and 2, the pivoting separator consists of the two support insulators 1, which are fixedly mounted on the base 2 in the plane of the ground potential and carry on their head-side part in the plane of the high voltage potential, the fixed contact parts. Furthermore, a perpendicular to the straight Stützerfluchtungslinie in a circular path of movement between two potential levels movable support arm 4 of electrically insulating material is provided which transports the formed as a current path 5 movable contact part. The object of this transport is achieved in that from the primary spring energy accumulator 6, which is powered by an electric motor or by hand, an amount of elastic energy is released after release of the latch 7, the carrier arm 4 in the movement to close the fixed contact parts 3 and the movable current path 5 is offset and ensures an excess amount of kinetic energy of the support arm 4, which is included in the arranged on both head ends of the support insulators 1 secondary spring energy stores 8 intended later separation of the current path 5 of the fixed contact parts 3 and return movement of the support arm 4. For this purpose, the release of the elastic energy is controlled via a locking arrangement 9.
Der die Schwenkbewegung vom Niveau des Erdpotentials am Untergestell 2 bis zu dem des Hochspannungspotentials auf den kopfseitigen Enden der Stützisolatoren 1 zum Verbinden oder Trennen der Strombahn 5 und der festen Kontaktteile 3 ausführende Trägerarm 4 ist als zweiseitiger Hebel ausgebildet, dessen Hebelarm als Antriebsarm 10 im Gegensatz zum Trägerarm 4 jenseits des Drehlagers 11 kürzer ausgebildet ist. Dieser Antriebsarm 10 ist an seinem Ende mit einem unter Dämpfungsbedingungen infolge Reibung in beiden Drehrichtungen arbeitenden Federglied 12 kraftschlüssig gekoppelt, welches entsprechend der Bewegungskennlinie mit ihren mechanischen Kennwerten in der Lage ist, den Vorgang des Annäherns und Schließens oder Trennens und Entfernens der Strombahn 5 und festen Kontaktteile 3 bei beliebigen Positionen der Bewegung zu beschleunigen oder dämpfend zu verzögern. Dabei wird der Einfluß der Erdbeschleunigung ausgenutzt.The pivotal movement from the level of ground potential on the base 2 to the high voltage potential on the head ends of the support insulators 1 for connecting or disconnecting the current path 5 and the fixed contact parts 3 exporting carrier arm 4 is designed as a two-sided lever, the lever arm as a drive arm 10 in contrast to the support arm 4 on the other side of the pivot bearing 11 is shorter. This drive arm 10 is frictionally coupled at its end with a working under damping conditions due to friction in both directions spring member 12, which is in accordance with the movement characteristic with their mechanical characteristics capable of the process of approaching and closing or separating and removing the current path 5 and fixed To accelerate contact parts 3 at any positions of movement or to delay damping. The influence of gravitational acceleration is exploited.
Das im Niveau des Erdpotentials befindliche, eine Steuerungsfunktion für den schwenkenden, elektrisch isolierenden Trägerarm übernehmende Federglied 12 ist in seiner Funktion, obwohl nicht mit dem primären Federkraftspeicher 6 und den sekundären Federkraftspeichern 8 verbunden, durch Dimensionierung und Justierung auf die energetischen Niveaus der gesamtenThe in-ground level, taking over a control function for the pivoting, electrically insulating support arm spring member 12 is in its function, although not connected to the primary spring accumulator 6 and the secondary spring accumulators 8, by dimensioning and adjustment to the energetic levels of the entire
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