DD257710A1 - Hilfsschalter fuer hochspannungsschaltgeraete - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hilfsschalter zur Zuschaltung von Strompfaden in Steuer-, Melde- und Verriegelungssystemen von Hochspannungsschaltgeraeten mit hoher Zuverlaessigkeit und geringem Raumbedarf. Die Angabe der Erfindung, beruehrungslos, direkt und kontaktprellungsfrei in Abhaengigkeit von der Schaltstellung eines bewegten Kontaktes eines Hochspannungsschaltgeraetes Strompfade zuzuschalten und entgegengesetzte und staendig anstehende Befehlsimpulse zu sperren, wird dadurch geloest, dass an einem mit dem beweglichen Kontakt gekoppelten mechanischen Element ein Permanentmagnet gekoppelt ist und in den Endstellungen oder in einem definierten Abstand x von den Endstellungen des Permanentmagneten n-Wiegandmodule fest angeordnet sind, wobei in den jeweiligen in Wirkverbindung mit dem Permanentmagneten befindlichen Wiegandmodulen Spannungsimpulse erzeugt werden, die in den Strompfaden befindlichen Schaltelemente zu deren Zuschaltung oder Abschaltung anregen. Weiterhin sind innerhalb der Strompfade der Ausloeseeinrichtungen Relais zur gegenseitigen Sperrung von Befehlsimpulsen waehrend der Schalthandlung bzw. zur Unterbrechung von anstehenden Befehlsimpulsen nach erfolgter Schalthandlung vorgesehen. Figur

Description

Werden hydraulische oder pneumatische Mittel zur Übertragung der Betätigungskräfte für die Kontakte verwendet, besteht die Gefahr von Undichtheiten. Neben der möglichen Vereisung wird die Funktionssicherheit durch Temperatureinflüsse und Druckstöße in den Rohrleitungen eingeschränkt, wodurch ein Versagen und zeitlich ungenaues Zu- und Abschalten der Kontakte auftreten kann.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein Hilfsschalterfür Hochspannungsschaltgeräte, mit einer hohen Anzahl von zu- bzw. abschaltbaren Strompfaden, wobei der Raumbedarf verringert und die Betriebszuverlässigkeit erhöht werden soll, sowie der Antrieb energiemäßig nicht belastet und die mechanische Beanspruchung des Hochspannungsschaltgerätes reduziert wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hilfsschalter für Hochspannungsschaltgeräte zu entwickeln, welcher bei Erreichen einer definierten Stellung eines mit einem bewegten Kontakt eines Hochspannungsschaltgerätes mechanisch gekoppelten Elementes berührungslos, direkt und kontaktprellungsfrei mittels bekannter Bauelemente eine nach einem vorgegebenen Kontaktdiagramm erforderliche Zu- und/oder Abschaltung von Strompfaden ohne mechanisch zu bewegende Teile bewirkt und nach erfolgter Befehlsimpulsgabe für eine Schalthandlung den Befehlsimpuls für die entgegengesetzte Schalthandlung, sowie anstehende gleichartige Befehlsimpulse sperrt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß an einem mit einem beweglichen Kontakt eines Hochspannungsschaltgerätes gekoppelten mechanischen Element ein Permanentmagnet befestigt ist, dem jeweils in seinen Endstellungen, die durch einen ein- oder ausgeschalteten Zustand des Hochspannungsschaltgerätes bestimmt sind, oder in einem definierten Abstand χ von den Endstellungen in Wirkverbindung mit dem Permanentmagneten n-Wiegandmodule, die jeweils aus einem Wieganddraht, einem Rücksetzmagneten und einer Sensorspule bestehen, fest angeordnet sind und diese jeweils mit n-Schaltelementen in Verbindung stehen, wobei das n-te in Verbindung mit den η-ten der Einendstellung zugeordneten Wiegandmodul stehende Schaltelement im Strompfad einer Einauslöseeinrichtung liegt, in dem sich außerdem eine Relais, sowie ein Öffnerkontakt eines im Strompfad einer Auslöseeinrichtung angeordneten Relais befindet, und das n-te ein Verbindung mit dem η-ten der Ausendstellung zugeordneten Wiegandmodul stehende Schaltelement im Strompfad einer Ausauslöseeinrichtung liegt, in dem sich ein Relais, sowie ein Öffnerkontakt des im Strompfad der Einauslöseeinrichtung angeordneten Relais befindet, während die 1 bis n-1 in Verbindung mit den 1 bis n-1 Wiegandmodulen stehenden Schaltelemente in Strompfaden für die Meldung, Steuerung und Verriegelung angeordnet sind. Dabei ist jedem Wiegandmodul der einen Endstellung ein Wiegandmodul der entgegengesetzten Endstellung funktionell zugeordnet. In vorteilhafter Auslegung der Erfindung ist den Strompfaden der Auslöseeinrichtungen ein aus zwei oder mehreren Betätigungsspulen bestehendes Haftrelais zugeordnet, dessen Kontakte innerhalb von zu den Schaltelementen der Auslöseeinrichtungen führenden Befehlsimpulsleitungen liegen, wobei jede Betätigungsspule des Haftrelais auf alle Kontakte unabhängig voneinander wirkt. Erfolgt ein Befehlsimpuls auf das Schaltelement innerhalb des Strompfades einer Auslöseeinrichtung, wird diese angeregt, eine Antriebseinrichtung zur Schalthandlung freizugeben. Gleichzeitig angesteuert werden das in diesem Strompfad befindliche Relais, wodurch der diesem Relais zugeordnete im Strompfad der entgegengesetzten Auslöseeinrichtung befindliche Öffnerkontakt die Stromleitung unterbricht, so daß ein entgegengesetzter Befehlsimpuls wirkungslos ist, und das Haftrelais, das den Kontakt in der Befehlsimpulsleitung für die angesteuerte Auslöseeinrichtung öffnet und de'n Kontakt in der Befehlsimpulsleitung der nicht angesteuerten Auslöseeinrichtung schließt, so daß ein anstehender gleichartiger Befehlsimpuls unterbrochen wird. Erreicht das mechanische Element seine Endstellung, tritt der mit ihm gekoppelte Permanentmagnet in Wirkverbindung mit den Wiegandmodulen, wodurch ein Spannungsimpuls in diesen erzeugt wird. Der Spannungsimpuls des η-ten Wiegandmoduls wird dem Schaltelement, vorzugsweise ein GTO-Thyristor, der angeregteh'Äuslöseeinrichtung zugeführt, wodurch dessen Strompfad abgeschaltet wird und das zugehörige Relais abfällt, so daß der Kontakt im Strompfad der entgegengesetzten Auslöseeinrichtung schließt und eine entgegengesetzte Befehlsimpulsgabe möglich ist. Die in den 1 bis n-1 Wiegandmodulen erzeugten Spannungsimpulse werden den 1 bis n-1 Schaltelementen, vorzugsweise Thyristoren, zugeführt, so daß die Zuschaltung dieser Strompfade erfolgt.

Die Strompfadzuschaltung kann zeitlich durch Einstellung des Abstandes der Wiegandmodule von der Endstellung auch im späteren Betrieb in einfacher Weise verändert werden. Die Zu- bzw. Abschaltung der Strompfade ist dabei unabhängig von der Geschwindigkeit des mit dem mechanischen Element gekoppelten Permanentmagneten, da der im Wiegandmodul entstehende Spannungsimpuls nur von der Größe der Feldstärke des einwirkenden Magnetfeldes abhängig ist. Die Anzahl η der einsetzbaren Wiegandmodule ist abhängig vom zur Verfügung stehenden Einbauraum.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt einen erfindungsgemäßen Hilfsschalter in der Ausendstellung eines Hochspannungsschaltgerätes. Die mit dem nicht dargestellten beweglichen Kontakt eines Hochspannungsschaltgerätes gekoppelte Antriebsstange 1 trägt einen ringförmigen Permanentmagneten 2, dersich in der Ausendstellung befindet. Koaxial zum Permanentmagneten 2 und zur Antriebsstange 1 sind die Wiegandmodule 3; 4 fest angeordnet. In gleicher Lage zur Antriebsstange 1 sind in der Einendstellung Wiegandmodule 3 a; 4 a vorgesehen. Der Wiegandmodul 3 ist mit einem innerhalb des Strompfades 5 angeordneten Thyristor 6 und der Wiegandmodul 3a mit einem innerhalb des Strompfades 5a angeordneten Thyristor 6a verbunden, während der Wiegandmodul 4 mit einem im Strom pfad der Ausauslöseeinrichtung 7 befindlichen GTO-Thyristor 8 und der Wiegandmodul 4 a mit einem im Strompfad der Einäuslöseeinrichtung 9 befindlichen GTO-Thyristor 8a in Verbindung stehen. Innerhalb der Strompfade der Auslöseeinrichtungen 7; 9 sind jeweils in Reihe ein Relais 10; 10 a, ein Haftrelais 11 und ein Öffnerkontakt 12,12a angeordnet, wobei die Betätigung des Öffnerkontaktes 12a im Strompfad der Ausauslöseeinrichtung 7 durch das im

Strompfad der Einauslöseeinrichtung 9 liegende Relais 10a und des Öffnerkontaktes 12 im Strompfad der Einauslöseeinrichtung 9 durch das im Strompfad der Ausauslöseeinrichtung 7 liegende Relais 10 erfolgt. Innerhalb der Befehlsimpulsleitungen für die GTO-Thyristoren 6; 6a sind Kontakte 13; 13a vorgesehen, die durch das Haftrelais 11 betätigt werden. Erfolgt ein Einschaltbefehlsimpuls auf den GTO-Thyristor 8a, erfolgt dessen Zuschaltung und steuert die Einauslöseeinrichtung 9 an, die eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung zur Betätigung der Antriebsstange 1 freigibt. Gleichzeitig wird das Relais 10a angeregt, so daß durch den Öffnerkontakt 12a des Relais 10a der Strompfad der Ausauslöseeinrichtung 7 unterbrochen wird und so ein gleichzeitig erfolgter Ausschaltbefehlsimpuls während der EinschalthandIung unwirksam bleibt. Das ebenfalls angeregte Haftrelais 11 bewirkt ein Öffnen des Kontaktes 13a in der zum GTO-Thyristor 8a führenden Befehlsimpulsleitung, während der Kontakt 13 in der zum GTO-Thyristor 8 führenden Befehlsimpulsleitung geschlossen wird. Mit fortschreitender Bewegung der Antriebsstange 1 und des Permanentmagneten 2 ergibt sich eine übereinstimmende Lage mit den Wiegandmodulen 3a; 4a. Durch das Magnetfeld des Permanentmagneten 2, dessen Feldstärke größer ist als die der Rücksetzmagnete der Wiegandmodule 3a; 4a erfolgt eine sprunghafte Ummagnetisierung der Kerne in Richtung der Schalen der sich vorher im rückgesetzten Zustand befindlichen Wieganddrähte, so daß Spannungsimpulse erzeugt werden, die von den Sensorspulen der Wiegandmodule 3 a; 4a erfaßt werden. Der Spannungsimpuls des Wiegandmodules_s3a wird dem Thyristor 6a zugeführt, der den Strompfad 5a zuschaltet. Mit dem Spannungsimpuls des Wiegandmodules 4a wird die Abschaltung des GTO-Thyristors8a vorgenommen. Gleichzeitig wird das Relais 10a stromlos und sein Öffnerkontakt 12a im Strompfad der Ausauslöseeinrichtung wieder geschlossen. Die in der Ausendstellung befindlichen Wiegandmodule 3; 4 sind nach Aufhebung der Wirkverbindung mit dem Permanentmagneten 2 mittels ihrer Setzmagnete rückgesetzt worden. Der in der Befehlsimpulsleitung für die Einauslöseeinrichtung 9 befindliche offene Kontakt 13a verhindert, daß bei ständig anstehendem Einbefehlsimpuls das Relais 10a angezogen bleibt und mittels seines Öffnerkontaktes 12a den Strompfad der Ausauslöseeinrichtung 7 ständig unterbricht. Die Abschaltung des der Ausendstellung zugehörigen Strompfades 5 kann z.B. mit der Einbefehlsimpulsgabe mit hier nicht dargestellten Mitteln erfolgen. Der Hiifsschalter befindet sich somit in einem für eine Ausschaltung vorbereiteten Zustand.

Claims (4)

1. -1- 257 71U Patentansprüche:

   1. Hilfsschalter für Hochspannungsschaltgeräte zur Zu- und Abschaltung von Strompfaden in Abhängigkeit von der Stellung eines beweglichen mit einem bewegten Kontakt eines Hochspannungsschaltgerätes gekoppelten mechanischen Elementes zur Meldung, Steuerung und Verriegelung, gekennzeichnet dadurch, daß an einem mit dem bewegten Kontakt des Hochspannungsschaltgerätes gekoppelten Element ein Permanentmagnet (2) befestigt ist, dem jeweils in seinen Endstellungen, die durch einen aus- und eingeschalteten Zustand des Hochspanhungsschaltgerätes bestimmt sind, oder in einem definierten Abstand χ von den Endstellungen in Wirkverbindung mit dem Permanentmagneten (2) n-Wiegandmodule (3; 4; 3a; 4a) fest angeordnet sind und diese mit n-Schaltelementen in Verbindung stehen, wobei das n-te in Verbindung mit dem η-ten der Einendstellung zugeordneten Wiegandmodul (4a) stehende Schaltelement im Strompfad einer Einauslöseeinrichtung (9) liegt, in dem sich ein Relais (10a), sowie ein Öffnerkontakt (12) eines im Strompfad der Ausauslöseeinrichtung (7) angeordneten Relais (10) befindet, und das n-te in Verbindung mit dem η-ten der Ausendstellung zugeordneten Wiegandmodul (4) stehende Schaltelement im Strompfad der Ausauslöseeinrichtung (7) liegt, in dem sich ein Relais (10) und ein Öffnerkontakt (12 a) des im Strompfad der Einauslöseeinrichtung (9) liegenden Relais (10a) befindet, während jeweils 1 bis n-1 in den Strompfaden (5; 5a) befindliche Schaltelemente mit jeweils 1 bis n-1 den Endstellungen zugeordneten Wiegandmodulen (3; 3a) in Verbindung stehen.
2. 2. Hilfsschalter nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß in zu den Schaltelementen der Ein (9)- und Ausauslöseeinrichtung (7) führenden Befehlsimpulsleitungen je ein Kontakt und in den Strompfaden der Auslöseeinrichtungen ein Haftrelais (11) angeordnet sind, wobei das Haftrelais (11) im Strompfad der angesteuerten Auslöseeinrichtung den Kontakt in der zugehörigen Befehlsimpulsleitung öffnet und den Kontakt in der Befehlsimpulsleitung für die entgegengesetzte Auslöseeinrichtung schließt.
3. 3. Hilfsschalter nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die 1 bis n-1 Schaltelemente Thyristoren (6; 6a) sind.
4. 4. Hilfsschalter nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Strompfad der Auslöseeinrichtungen befindlichen Schaltelemente GTO-Thyristoren (8; 8a) sind.

   Hierzu 1 Seite Zeichnung

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung findet Anwendung im Bereich der Elektroenergieversorgung, insbesondere in Melde-, Steuer- und Verriegelungssystemen von Hochspannungsschaltgeräten, in denen in Abhängigkeit von der Stellung eines mechanisch bewegbaren Elementes Strompfade zu- und abgeschaltet werden.

   Charakteristik des bekannten Standes der Technik

   Hilfsschalter für Hochspannungsschaltgeräte sind mechanische Niederspannungsschalter, die in direkter oder indirekter Wirkverbindung mit einem beweglichen Element, z. B. einer mit einem bewegten Kontakt gekoppelten Schaltstange eines Hochspannungssehaltgerätes stehen und entsprechend der Stellung eine bestimmte Anzahl von Strompfaden, die zur Meldung, Steuerung und Verriegelung der einzelnen Hochspannungsschaltgeräte bzw. der Hochspannungsschaltgeräte untereinander notwendig sind, mittels Öffner-, Schließer- und Wischerkontakten zu- oder abschalten. Die Betätigung der Kontakte zur Zu- oder Abschaltung der Strompfade ist in den vielfältigsten Ausführungen bekannt. Sie kann mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder in diesen Kombinationen erfolgen. So sind mechanische Hilfsschalter, die besonders bei durch Motor-Federspeicherantriebe betätigten Hochspannungsschaltgeräten Verwendung finden, bekannt, die direkt über Gestänge- oder Hebelsysteme in Abhängigkeit von der Stellung des bewegten Kontaktes des Hochspannungsschaltgerätes betätigt werden, wobei die zeitliche Steuerung der einzelnen unter Federvorspannung stehenden Kontakte mittels Kurvenscheiben erfolgt. Nachteilig sind bei solchen Ausführungen, neben dem hohen Raumbedarf und Bauaufwand, die mangelnde Betriebssicherheit infolge Bruchgefahr der mechanischen Übertragungselemente, sowie die zusätzliche energiemäßige Belastung der Antriebe durch die mitzubewegende Mechanik. Weiterhin erfordert die differenzierte zeitliche Zu- und Abschaltung der Strompfade eine Vielzahl von komplizierten und unterschiedlichen Kurvenscheiben.

   Aus der DE-OS 2721273 — H 01 H 9/16 — ist bekannt, direkt mit dem Antrieb mechanisch gekoppelte Meldeschalter zu verwenden. Dazu ist am Antriebskolben ein auf den Meldeschalter einwirkender Stößel mit Freilauf beweglich geführt, der in Abhängigkeit von den beiden Kolbenendstellungen zwangsweise in Ein- und Ausschaltstellungljnd außerhalb dieser Schaltstellungen federbelastet in der Störstellung verbleibt. Nachteilig an dieser Einrichtung sind die mechanischen Stöße, die Kontaktprellungen und dynamische Belastungen des Hochspannungsschaltgerätes erzeugen, sowie die Begrenzung auf die Erfassung der Endstellungen.