DD246420A1

DD246420A1 - TRANSMISSION ARRANGEMENT FOR CONVERSION OF EMERGENCIES AND MOVEMENTS IN HIGH VOLTAGE CIRCUIT BREAKERS

Info

Publication number: DD246420A1
Application number: DD28618286A
Authority: DD
Inventors: Joerg Hoeppner; Berthold Reyher; Dietmar Klein; Joachim Grabandt
Original assignee: Liebknecht Transformat
Priority date: 1986-01-14
Filing date: 1986-01-14
Publication date: 1987-06-03

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung zur richtungsveraenderlichen Uebertragung von Kraeften bzw. zur Erzeugung von Richtungsaenderungen der Bewegungen zwischen den die Relativbewegung der Kontaktteile uebertragenden Konstruktionselementen in Hochspannungsschaltgeraeten und -anlagen, insbesondere Hochspannungsleistungsschaltern mit Blaskolbeneinrichtung. Ziel und Aufgabe der Erfindung bestehen darin, die aus dem Antrieb ueber die Schaltstange kommende Schubbewegung richtungsveraenderlich in die fuer die Schalthandlungen notwendigen Translationsbewegungen und Kraefte in beiden Schaltkammern umzuwandeln. Erfindungsgemaess wird jeder Schaltkammer ein Antriebsstangen-Drehgelenk-System in einer Fuehrungsbahn zugeordnet, an welches sich ein Drehhebel anschliesst, der die Kraefte und Bewegungen an den Schaltstift und das Gestaenge fuer die Blaskolbeneinrichtung weiterleitet, so dass ein gleichzeitiges, symmetrisches Betaetigen der Schaltkammern durch die Schaltstange gewaehrleistet ist. FigurThe invention relates to a gear arrangement for directionally variable transmission of forces or for generating direction changes of the movements between the relative movement of the contact parts transmitting structural elements in high-voltage switching devices and systems, in particular high-voltage circuit breakers with blow piston device. The aim and the object of the invention are to convert the thrust movement coming from the drive via the switching rod in a directionally variable manner into the translational movements and forces necessary for the switching operations in both switching chambers. According to the invention, each switching chamber is associated with a drive rod rotary joint system in a Fuehrungsbahn, which is followed by a rotary lever, which forwards the forces and movements of the switching pin and the Gestaenge for Blaskolbeneinrichtung, so that a simultaneous, symmetrical Betetigen the switching chambers through the shift rod is guaranteed. figure

Description

Allen diesen bekannten Systemen zur richtungsveränderlichen Übertragung von Schaltkräften und -bewegungen haftet der Nachteil an, daß sie entsprechend ihrer Übertragungsfunktion den Wirkungsgrad der Schaltanlage nicht nur bezüglich der Änderung des Gesamthubes, sondern auch hinsichtlich der Differenz zwischen der durch den Antrieb vorgegebenen Weg-Zeit-Charakteristik und der nach der Bewegungsumlenkung bestehenden Weg-Zeit-Charakteristik der bewegten Kontaktteile verringern. Dabei sind bei einer Gegenüberstellung der verschiedenen Baueinheiten zur Umlenkung von Schaltbewegungen optimale Bedingungen nicht erkennbar. Außerdem wird der Wirkungsgrad einer Baueinheit zur Kraft- bzw. Bewegungsumlenkung vorrangig durch die Reibungsverluste bestimmt, die besonders dann zur Geltung kommen, wenn ein bewegungsübertragendes Festkörperelement in einem anderen hohlen Festkörper gleitend geführt wird.All these known systems for directionally variable transmission of switching forces and movements has the disadvantage that they according to their transfer function, the efficiency of the switch not only with respect to the change of the total stroke, but also in terms of the difference between the predetermined by the drive path-time characteristic and reduce the existing after the movement deflection path-time characteristic of the moving contact parts. In this case, optimal conditions are not recognizable in a comparison of the different units for the deflection of switching movements. In addition, the efficiency of a structural unit for force or movement deflection is primarily determined by the friction losses, which are particularly noticeable when a motion-transmitting solid-state element is slidably guided in another hollow solid.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die dem Stand der Technik anhaftenden Mängel zu beseitigen und eine Getriebeanordnung zur richtungsveränderlichen Übertragung bzw. Umlenkung von Schaltkräften und -bewegungen für den Einsatz in Hochspannungsschaltanlagen, vornehmlich unter Last betriebenen Schaltanlagen, insbesondere Hochspannungs-Leistungsschalter mit zwei elektrisch in Reihe geschalteten, von der geometrischen Anordnung her gegenüberliegenden, gemeinsam an eine Erdisolation angekoppelten Schaltkammern mit Blaskolbeneinrichtung, die über eine gemeinsame Schaltstange aus isolierendem Werkstoff betätigt werden, zu schaffen, die eine möglichst unverzerrte Bewegungscharakteristik bei Zugrundelegung des Übertragungsprinzips mit höchst erreichbarem Wirkungsgrad, relativ minimale Belastungen der einzelnen Bauteile bei maximalen Massenträgheitsmomenten und eine im Sinne eines maximalen Lichtbogenlöschvorganges optimale Anpassung des Kompressionsverhaltens der Blaskolbeneinrichtung zum Schaltvorgang gewährleistet. Weiterhin soll begrenzt ein variables Verhältnis von Gesamthub des bewegten Kontaktteiles zum Blaskolbenhub für die Kompression des Löschgases möglich sein.The aim of the invention is to eliminate the prior art inherent defects and a gear arrangement for directionally variable transmission or deflection of switching forces and movements for use in high-voltage switchgear, primarily under load operated switchgear, especially high-voltage circuit breaker with two electrically in series connected, from the geometric arrangement forth, jointly coupled to an earth isolation switching chambers with Blaskolbeneinrichtung, which are actuated via a common switching rod made of insulating material to create the undistorted as possible movement characteristics on the basis of the transmission principle with highly achievable efficiency, relatively minimal loads individual components at maximum moments of inertia and in the sense of a maximum arc quenching process optimal adaptation of the compression behavior of the blow piston device to S guaranteed. Furthermore, a variable ratio of the total stroke of the moving contact part to the blow piston stroke for the compression of the extinguishing gas should be limited.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Getriebeanordnung konstruktiv und anordnungsmäßig so zu gestalten, daß bei möglichst geringem Raumbedarf die aus dem Antrieb kommende Schubbewegung der Schaltstange in eine Hubbewegung der bewegten Kontaktteile und in eine translatorische Kompressionsbewegung der Blaskolbeneinrichtung in beiden Schaltkammern umgewandelt und eine Verriegelungsposition in den zwei Endstellungen der Schaltbewegung erreicht wird. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß dem im Hochspannungspotential befindlichen Ende der Schaltstange ein Gelenkpunkt zugeordnet ist, an dem die Antriebsstangen für beide Getriebe der Schaltkammern drehbeweglich so angeordnet sind, daß für eine Aufwärtsbewegung der Schaltstange die Getriebestangen in die Schaltkammem hineinbewegt und für eine Abwärtsbewegung der Schaltstange im senkrecht angeordneten Erdisolator bzw. Hochspannungs-Leistungsschalter die über das Gelenk drehbeweglich gelagerten Getriebestangen aus den Schaltkammem herausbewegt werden. An diese Getriebestahgen schließen sich eine oder mehrere, über Drehgelenke miteinander und mit den Antriebsstangen verbundene, weitere Stangen an, die je Schaltkammer in einer geometrisch vorgegebenen Führung laufen. Schaltstiftseitig befindet sich für jede Schaltkammer hinter der Gestängeanordnung in der Führung ein einem Drehhebel ähnliches mechanisches Bauelement, im gleichen Bewegungssinne, gelagertes, welches den beweglichen Schaltstift und das für die Blaskolbeneinrichtung notwendig werdende Gestänge trägt. Dabei sind die Koppelpunkte am Winkelhebelbauelement beider Systeme so vorbestimmt, daß ihre Relativbewegung für eine optimale Lichtbogenlöschung imAusschaltvorgang erfolgen kann. Demgemäß ist eine in Bestimmten Grenzen variable Gestaltung des Kompressionsvorganges entsprechend der Erfordernisse vorzunehmen.The invention has for its object to design the gear assembly constructive and arrangement so that the smallest possible space required from the drive thrust movement of the shift rod converted into a lifting movement of the moving contact parts and in a translational compression movement of the blow piston device in the two switching chambers and a locking position in the two end positions of the switching movement is achieved. According to the invention this object is achieved in that the located in the high voltage potential end of the shift rod is associated with a pivot point on which the drive rods for both gears of the switching chambers are rotatably arranged so that moved for an upward movement of the shift rod, the transmission rods in the Schaltkammem and for a downward movement the shift rod in the vertical Erdisolator or high-voltage circuit breaker which are moved over the joint rotatably mounted gear rods from the Schaltkammem. At this Getriebestahgen close one or more, via hinges together and connected to the drive rods, other rods that run each switching chamber in a geometrically predetermined guide. Shifter pin side is for each switching chamber behind the linkage arrangement in the guide a mechanical lever similar to a rotary lever, in the same sense of motion, stored, which carries the movable switching pin and the necessary for the blow piston device rods. The coupling points on the angle lever component of both systems are predetermined so that their relative movement can be carried out for optimal arc extinguishing in the switch-off. Accordingly, a design of the compression process that is variable within certain limits must be carried out according to the requirements.

Hinsichtlich des Weg-Zeit-Verhaltens der Schaltstiftbewegung ergibt sich durch diese Getriebeanordnung im wesentlichen eine Verringerung des Bewegungsablaufes nach der Kontaktberührung während des Einschaltvorganges bzw. vor der Kontakttrennung während des Ausschaltvorganges. Im kritischen Intervall der Lichtbogenlöschung während des Ausschaltens sind jedoch bei gleichzeitiger hochgradiger Kompression des Löschgases noch Beschleunigungen der bewegten Massen garantiert. Daraus ergibt sich eine Dämpfung der bewegten Masse während der Ausschaltbewegung bzw. eine Beschleunigung während der Einschaltbewegung, die einen starken Geschwindigkeitsabfall bzw. -anstieg mit sich bringen. Außerdem wird durch die Auswahl eines bestimmten Bereiches der Übertragungsfunktion der Getriebeanordnung zur richtungsveränderlichen Umlenkung von Kräften und Bewegungen ein optimaler Wirkungsgrad angestrebt.With regard to the path-time behavior of the switching pin movement, this gear arrangement essentially results in a reduction in the sequence of movements after contact contact during the switch-on process or before the contact separation during the switch-off process. In the critical interval of arc quenching during switching off, however, accelerations of the moving masses are still guaranteed with simultaneous high-grade compression of the quenching gas. This results in an attenuation of the moving mass during the switch-off movement or an acceleration during the switch-on movement, which bring about a sharp drop in speed or increase. In addition, by selecting a specific range of the transfer function of the transmission arrangement for directionally variable deflection of forces and movements, an optimal efficiency is sought.

embodiment

Nachfolgend soll die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung wird der konstruktive Aufbau einer Getriebeanordnung zur richtungsveränderlichen Umlenkung der die für die im Hochspannungs-Leistungsschalter mit zwei in Reihe liegenden, geometrisch in Symmetrie gegenüberliegenden, an der Hochspannungsseite des Erdisolators angeordneten Schaltkammem zur Bewerkstelligung der Schalthandlungen notwendigen Kräfte und Bewegungen in den beiden Stellungen „Ein" und „Aus" dargestellt. An dem aufrechtstehenden, hohl ausgebildeten Erdisolator 1, in dessen Innenraum die längs verschiebbare Schaltstange 2 geführt wird, sind über eine Verbindungskammer 3 die beiden symmetrisch gegenüberliegenden, rechtwinklig zur Symmetrieachse dös Erdisolators 1 in gleicherr Achsrichtung verlaufenden, Schaltkammem 4 angekoppelt. Die symmetrisch gegenüberliegenden, entgegengerichtet arbeitenden Schaltstifte 5 der Schaltkammer 4 bewegen sich weitestgehend nach der gleichen Weg-Zeit-Charakteristik während der Einschalt- bzw. Ausschalthandlung. Demzufolge müssen über die Getriebeanordnungen 6 die Hubbewegungen der Schaltstangen 2, die am oberen Ende ein für beide Getriebeanordnungen 6 gemeinsames Basis-Drehgelenk 7 in einer senkrechten Führungsnut 8 von der Länge des Gesamthubes trägt, in zeitgleiche und ortsentsprechende Hubbewegungen der Schaltstifte 5 übertragen werden. Zu diesem Zweck folgt hinter dem Basis-Drehgelenk 7 ein für jede Schaltkammer 4 getrennt wirkendes Antriebsstangen-Drehgelenk-System 15, welches an den Drehgelenk-Punkten 9 in einer gekrümmten Führungsbahn 10 so geführt wird, daß für eine Aufwärtsbewegung der Schaltstange 2 eine BewegungThe invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. In the accompanying drawing, the structural design of a gear assembly for directional deflection of the forces in the high-voltage circuit breaker with two in series, geometrically opposite in symmetry, arranged on the high voltage side of the earth insulator Schaltkammem for accomplishing the switching actions forces and movements in the two Positions "On" and "Off" shown. On the upright hollow trained earth insulator 1, in the interior of the longitudinally displaceable shift rod 2 is guided, the two symmetrically opposite, perpendicular to the symmetry axis dös Erdisolators 1 in gleicherr axial direction extending, Schaltkammem 4 coupled via a connecting chamber. The symmetrically opposite, oppositely operating switching pins 5 of the switching chamber 4 move as far as possible for the same path-time characteristic during the switch-on or switch-off. Accordingly, via the gear assemblies 6, the strokes of the shift rods 2, which carries a common for both gear assemblies 6 base swivel joint 7 in a vertical guide groove 8 of the length of the total stroke at the same time, are transmitted in simultaneous and locally corresponding strokes of the shift pins 5. For this purpose, behind the base pivot 7 follows a separate for each switching chamber 4 acting rod-swivel system 15 which is guided at the pivot points 9 in a curved guide track 10 so that for an upward movement of the shift rod 2 movement

des Antriebsstangen-Drehgelenksystems 15 in Richtung der Schaltkammer 4 und für eine Abwärtsbewegung der Schaltstange 2 im senkrecht angeordneten Erdisolator 1 eine Bewegung desselben entsprechend seiner gekrümmten Führungsbahn 10 von der Schaltkammer 4 weg erfolgen kann. Da schaltstiftseitig mit dem Antriebsstangen-Drehgelenk-System 15 ein Drehhebel 11, in einem an der feststehenden Verbindungskammer 3 vorhandenen Drehlager 12 verankert, über das Gelenk 13 gekoppelt wird, werden durch diesen, je nach Lage der Angriffspunkte, die Bewegungen des Schaltstiftes 5 oder des Gestänges 14für die Blaskolbeneinrichtung übertragen. Somit können durch die Wahl der Angriffspunkte am Drehhebel 11 für das Gestänge 14 zum Betreiben der Blaskolbeneinrichtung und des Schaltstiftes 5 Relativbewegungen beider zueinander bestimmt werden, die optimale Bedingungen für die Lichtbogenlöschung während des Ausschaltvorgangs zulassen. Somit ist eine in bestimmten Grenzen variable Gestaltung des Kompressionsvorganges entsprechend der Erfordernisse der Ausschaltung möglich.of the drive rod pivot system 15 in the direction of the switching chamber 4 and for a downward movement of the shift rod 2 in the vertically arranged ground insulator 1, a movement thereof can be carried out according to its curved guide track 10 of the switching chamber 4 away. Since schaltstiftseitig with the drive rod rotary joint system 15, a rotary lever 11, anchored in a present on the fixed connection chamber 3 pivot bearing 12 is coupled via the joint 13, by this, depending on the location of the attack points, the movements of the switching pin 5 or Transfer linkage 14 for the blow piston device. Thus, 5 relative movements of both can be determined by the choice of the attack points on the rotary lever 11 for the rod 14 for operating the blow piston device and the switching pin, which allow optimal conditions for the arc extinguishing during the turn-off. Thus, a variable within certain limits design of the compression process according to the requirements of the elimination is possible.

Claims

Invention claim:

1. gear arrangement for directionally variable transmission of switching forces and movements for use in high-voltage switchgear, especially in high-voltage power switches with two electrically connected in series, from the geometric arrangement forth horizontally or a certain angle enclosing symmetrically opposite, arranged together on one on the ground insulation Coupling chamber coupled switching chambers with Blaskolbeneinrichtung identical electrical and mechanical parameters, which are operated via a common, coming from the drive pushing movement, switching rod, characterized in that at the high voltage end of the hollow ground insulator (1) moving switching rod (2) for the Connection of the force and motion transmitting elements for both switching chambers (4) required base swivel joint (7) which in a vertical guide groove (8) of the length of the total stroke of the shift rod (2 ), it is provided that this is a drive rod-pivot system (15), which at the pivot points (9) in a guide track (10) is translationally movable, and connected to a rotary lever (11 (is coupled ( Pivot bearing (12) in the fixed connection chamber (3) is arranged, and in that on the rotary lever (11), the direct connection to the switching pin (5) and the linkage (14) for the puffer piston device are arranged hinged.

2. Gear arrangement according to item 1, characterized in that the base-hinge (7) attaching force and motion-transmitting linkage elements engage in a fork-like manner in their entire cross-section.

3. .Getriebeanordnung according to item 1 or 2, characterized in that the guide track (10) for the movement of the drive rod-rotary joint system (15), based on the symmetry axis of the respective switching chamber (4) is degressive curved.

4. gear arrangement according to item 1,2 or 3, characterized in that the axes of movement of the gear assembly (6), the switching pin (5), the linkage (14) and the shift rod (2) lie in one plane.

For this 1 page drawing

Field of application of the invention

The invention relates to a transmission arrangement for directionally variable transmission of forces or for generating changes in direction of the movements between the relative movement of the contact parts transmitting construction elements in high-voltage switching devices and systems, in particular high-voltage circuit breakers with blow piston device.

Characteristic of the known technical solutions

The invention relates to the change in the direction of forces and movements within the chain of the relative movement of the contact parts between the drive and switching chamber transmitting components in switching devices and systems. In these systems for the transmission of electrical energy, it is necessary to trigger from the energy storage to the place of their intended activation the forces necessary for the switching action, transfer as lossless as possible and to provide the functional location according to the technical objective. The switching off or switching on the transport of electrical energy under the conditions of very narrow spatial conditions, which are determined electrostatically and electrodynamically, while preserving the electrical conditions prioritized and thus requires the short-term extreme requirements in terms of mechanical strength of all transmission elements with their accelerated masses.

It is known to transfer such switching forces in two connected in series, symmetrically opposed by the geometric arrangement forth, coupled together via an earth isolation switching chambers of a shift rod via a symmetrically operating deflection, the principle of force direction change with the same time u. U. associated magnitude change of forces may be different. Thus, ways have become known in which Umlenkgestänge are used, which consist of several links connected via joints, which represent in their interaction a suitable for the intended switching coupling mechanism, as far as it is lifting movements from the drive. So z. As arrangements for the deflection of the switching forces, in which a transmission is provided, which couples the switching pieces in the electrically series-connected switching chambers, which lie on one axis, by means of two counter-movable lever via two connecting rods, which are connected to the coming of the drive Isolierstoffstange are, and two in the Schaltkämjjiern projecting actuating rods, which are connected to the reversing levers via hinges, set in motion. (DE-AS 2227330 "high-voltage device, in particular compressed gas switch", DE-OS 2642693 "high-voltage circuit breaker for outdoor installation"). Furthermore, lever mechanisms for transmitting the switching force supplied from the switch drive in the two opposite, located on an axis switching chambers are known, which move both ScKaltstücke essentially as a four-joint crankshaft gear for the on and off switching operation. (DE-OS 2341767 "Circuit-breaker with grounded tank", DE-OS 2321933 "Compressed gas switch"). Also known is a lever system, which serves to deflect over the common shift rod to the entire switching action in both chambers from the drive supplied amounts of the total force, which is responsible for the movement of the switching pin and this for the opposite movement of the piston-cylinder assembly for the compression of the extinguishing gas is suitable. The use of this lever system thus allows a quick compression of the gaseous extinguishing agent. (DE-AS 1966973 "Electric switch"). Also known is a device for transmitting and deflecting switching forces, in which a principle for transmission and deflection by means of a flexible, at least supported by a supporting element hollow body made of a glass fiber reinforced insulating material in the form of a semi-circular profile bar, is implemented in pipe sections of round inner cross-section is realized (DE-PS 2853497 "device for transmission and deflection of switching forces between live parts of electrical switching devices and systems").