DE10047032A1 - Mittelspannungs-Trennermessen-Lasttrennschalter mit Vakuum-Schaltkammern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Mittelspannungs-Trennermesser-Lasttrennschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein Mittelspannungs-Trennermesser-Lasttrennschalter ist ein elektrisches Schaltgerät, das den Nennstrom eines elektrischen Netzes führen und ausschalten kann, und bei dem eine, durch Vorschriften definierte Luftstrecke im Ausschaltzustand eingehalten sein muß. Im Gegensatz zu Trennern, bei denen eine Schaltung nicht unter Spannung erfolgt, muß ein Lasttrennschalter einen Lichtbogen führen und löschen können, dessen Leistung durch die Nennspannung bzw. den zu schaltenden Nennstrom definiert ist.

Ein Lasttrennschalter im Mittelspannungsbereich kann beispielsweise als sogenannter Kompressions-Lasttrenner ausgeführt sein, bei dem eine Beblasung der Lichtbogenstrecke während des Schaltvorganges mit einem, während des Schaltvorganges erzeugten, Druckluftvolumen erzeugt wird. Oder bei anderen gängigen Ausführungen wird der Lichtbogen in einem engen Spalt aus gasabgebendem Isoliermaterial - vorwiegend Kunststoff - gezogen und so durch den Druckanstieg und Verfestigung der Trennstrecke im Stromnulldurchgang gelöscht.

Beiden Ausführungen - gleichgültig, ob als Schubtrennschalter oder als Messertrennschalter entwickelt - ist eigen, daß sie einen mehr oder weniger großen Luft- bzw. Gasausstoß haben, welcher einerseits die Trennstrecke zwischen den Phasen beeinträchtigt, was durch konstruktiven Aufwand begrenzt werden muß, andererseits je nach Gasausstroßrichtung Schalterteile im Laufe der Vielzahl von Schaltungen verschmutzen und die dielektrische Festigkeit mindern.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Lasttrenner zu entwickeln, bei dem die konstruktive Ausgestaltung eine saubere, schnelle Trennung des Trenn-Lichtbogens ohne Auswurf, eine bei großer Schalthäufigkeit minimale Trennkontaktabnutzung und dies alles bei günstigen kleinen Bauabmessungen erfüllt.

In einer ersten Ausgestaltung sind zwei feste Kontaktstücke (1) (2) in einem stoß­ spannungsfesten Abstand über Mittelspannungs-Isolatoren (3) mit einem Grundrahmen (4) verbunden. Die Anordnung dieser Kontaktstücke (1) (2) wurde so gewählt, daß durch die erhöhte Lage des einen (2), das die beiden Kontaktstücke in EIN-Stellung verbindende Trennermesserpaar (5) in AUS-Stellung nur eine, im Vergleich zu gängigen Ausführungen, verminderte Schalterbauhöhe entstehen läßt (Figur (1)).

Der notwendige Kontaktdruck des Trennermesserpaares (5) auf die Kontaktstücke (1) (2) wird hier anstelle der sonst üblichen Tellerfedersätze oder Federanordnungen mittels einfacher, preiswerter Zugfedern (6) ohne angebogene Ösen, in den Außenwindungen durch eingeschobene Blechstücke, z. B. Blattfedern (7) erzeugt, welches zusätzlich eine flache Federkernlinie beinhaltet (Figur (2)).

In einer weiteren Ausgestaltung ist zwischen den Kontaktmesserpaaren (5) jeweils eine zugehörige Löscheinrichtung (8) axial ausziehbar und schwenkbar angeordnet. Im Zusammenwirken mit dem Fang/Rasthaken (9) im Innern des unten plazierten Kontaktstückes (1) wird bei der Ausschaltbewegung des Trennermesserpaares (5) eine Längung der ausschwenkenden Löscheinrichtung (8) gegen eine anwachsende Federrückstellkraft erzwungen (Anspruch 3; 4).

Die Löscheinrichtung (8) besteht aus einem starren vorderen Teil, dem Ausrückstück (10), welches beim Einschaltvorgang mit dem Fang/Rasthaken (9) verrastet, und der Rückschwenkmechanik (14) im hinteren Teil. Das Isolationsgehäuse der Löscheinrichtung (8) ist fest mit einem Führungsbolzen (11) verbunden, der über ein Kurvenscheibenpaar (12) geführt wird und so den Schaltvorgang steuert. Das sich öffnende Trennermesserpaar (5), welches über einen innen liegenden Drehpunkt (13) die Löscheinrichtung (8) mitnimmt, öffnet, mit Hilfe der Kurvenscheibe (12) gesteuert, nach einer genügend großen, konstruktiv festgelegten Trennstrecke zwischen Trennermesser (5) und Kontaktstück (1) die Vakuum-Schaltstrecke und schaltet den Laststrom ab. Die Offenhaltung der Trennstrecke im Innern der geschalteten V- Kammer erfolgt im Zusammenspiel zwischen Fang/Rasthaken (9) und der Kurvenscheibe (12), wodurch sichergestellt ist, daß während der weiteren AUS- Schaltbewegung eine spannungsfeste Trennstrecke im Innern der V-Kammer bestehen bleibt (Anspruch 6 und 7 Fig. 3a, 3b, 3c).

Erst kurz vor Erreichen der AUS-Stellung kommt das Ausrückstück (10) aus dem Fang/Rasthaken (9) frei. Nun ist die Schwenkeinrichtung (14) in der Lage, die Löscheinrichtung (8) zwischen das Trennermesserpaar (5) zurückzudrehen (Anspruch 7 Fig. 4).

Die Lasttrenner-Vakuum-Schaltkammer (15), im hinteren Teil der Löscheinrichtung (8) plaziert, ist vollkommen von einem Isolierstoffgehäuse (16) (z. B. Spritzkunststoffteil) umschlossen, welches die Kammer vor äußeren Einflüssen schützt, die axiale Führung, den genau begrenzten Schalthub der Kammer sowie den Kontaktdruck der Kammer mittels Druckfeder (17) nebst Ergänzung (18) eines möglichen Abbrandes im Innern der Kammer, beinhaltet. In einer anderen Ausführung kann zur Erhöhung der äußeren Isolierstrecke der Vakuumkammer diese komplett mit einem aushärtbaren Dielektrikum (19) (z. B. aushärtbare Silikonmasse) in dem Isoliergehäuse umspritzt werden, um eine sichere Verwendung für höhere Spannungsebenen (z. B. 24 kV) bei gleichen Baumaßen sicherzustellen (Anspruch 5 und 6; Figur (5)).

Die Antriebsanordnungen, gleichgültig, ob der Sprungantrieb (20 oder der Speicher­ antrieb, wurden grundsätzlich im Innern des Grundrahmens (4) angeordnet, so daß dessen Außenflächen frei von Antriebsanordnungen sind und auch hier - ähnlich wie eingangs beschrieben - eine schmale Baugröße, diesmal in der Breite, ermöglicht. Dies wurde erreicht, weil die Schaltwelle (21 partiell konzentrisch in der Spannwelle (22 geführt wird und so eine preisgünstige Lösung darstellt, da eine Welle gespart wurde (Anspruch 8 - Figur (6a) und (6b)).

Claims (8)

1. Mittelspannungs-Trennermesser-Lasttrennschalter mit einer zwischen den Trennermessern integrierten Lastschalteinrichtung, welche in Form einer in Reihe mit einer Vakuum-Schaltkammer geschalteten Kommutierungsstrecke ausgeprägt ist. Dabei schaltet die Vakuumkammer zu einem definierten, schalt­ wegabhängigen Zeitpunkt den Laststrom sicher und sauber ohne Auswurf ab.

2. Mittelspannungs-Trennermesser-Lasttrennschalter mit einem festen Kontakt­ stück, welches über einen Mittelspannungsisolator auf einem Grundrahmen in erhöhter Position befestigt ist, an dem ein mit Kontaktdruck belastetes Trennermesserpaar schwenkbar gelagert ist; dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres festes Kontaktstück in wesentlich erniedrigter Position über einen Mittelspannungsisolator mit einem der Spannungsebene entsprechendem Abstand zum erstgenannten Kontaktstück auf dem Grundrahmen befestigt ist. Die in verschieden hohen Abständen von der Flanschfläche des Grund­ rahmens montierten Kontaktstücke ermöglichen eine - gegenüber dem Wettbewerb - niedrigere Gesamthöhe des Schalters in AUS-Stellung, was wiederum eine geringe Bautiefe von Schaltfeldern ermöglicht.

3. Mittelspannungs-Trennermesser-Lasttrennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktdruck des Trennermesserpaares, welches im eingeschalteten Zustand die festen Kontaktstücke verbindet, durch integrierte Zugfedern ohne Ösen, die durch Blattfedern zwischen den beiden äußersten Windungen ihre Zugkraft auf das Trennermesserpaar übertragen, erzeugt wird. Im Gegensatz zu sonst üblicherweise verwendeten Tellerfedersätzen an den Außenseiten der Trennermesser, welche die Baubreite des Trennermesser­ paares vergrößern, kann mit den Zugfedern ohne Ösen, welche ausschließlich aus federnden Windungen bestehen, ein flacherer, günstigerer Kontaktdruck­ verlauf sichergestellt werden.

4. Mittelspannungs-Trennermesser-Lasttrennschalter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Trennermesserpaar eine Lastschalteinrichtung ausschwenkbar gelagert ist, welche über eine sinnvolle, wegabhängige Mechanik die Kommutierung und Unterbrechung des Ausschaltstromes sicherstellt.
Mittelspannungs-Trennermesser-Lasttrennschalter nach vorherigen An­ sprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Innern des tiefer liegenden Kontaktstückes, welches als Einschaltkontakt ausgebildet ist, eine Fangeinrichtung für die Vakuum-Lastschalteinrichtung befindet, deren Ausbildung ein Lösen dieser vor dem Erreichen einer spannungsfesten Trennstecke unmöglich macht.
Mittelspannungs-Trennermesser-Lasttrennschalter nach den vorherigen An­ sprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuum-Schaltkammer stoßfest und vor äußeren Einflüssen geschützt, in einem Kunststoffisolationsgehäuse gelagert ist, welches einerseits den notwendigen Kontaktdruck der Vakuum- Schaltkammer sicherstellt, andererseits aber auch den Schalthub der Vakuumschalterkammer zu deren Schutz begrenzt.

5. Mittelspannungs-Trennermesser-Lasttrennschalter nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuum-Lastschaltkammer in dem Kunststoff­ isolationsgehäuse in ihrer gesamten festen Länge durch ein eingespritztes, so ausgehärtetes Dielektrikum (z. b. aushärtbare Silikonmasse) ihre Isolations­ strecke weit über die von der Porzellan-Isolatorlänge vorgegebene Länge vergrößert hat und so für höhere Spannungsebenen (hier 24 kV) bei gleicher Baulänge verwendet werden kann.

6. Mittelspannungs-Trennermesser-Lasttrennschalter, nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolationsgehäuse der V-Kammer fest mit einem Führungsbolzen verbunden ist, welcher, geführt über ein mit dem Trennermesser verbundenen Kurvenscheibenpaar, eine genügend große, konstruktiv festgelegte Trennstrecke zwischen dem ausschaltenden Trennermesserpaar und dem Kontaktstück bis zum Beginn der Unterbrechung so des auf die Löscheinrichtung kommutierten Stromes durch die Vakuum- Schaltkammer sicherstellt.

7. Mittelspannungs-Trennermesser-Lasttrennschalter nach vorigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenscheibensteuerung nach einem vorgegebenen definierten Weg eine Offenhaltung der Trennstrecke im Innern der geschalteten V-Kammer während des Schaltvorganges sicherstellt. Andererseits stellt die Kurvenscheibensteuerung sicher, daß nach Abschluß des Schaltvorganges und Erreichen einer spannungsfesten Trennstrecke das Ausrückstück aus dem Fanghaken im Innern des tiefer liegenden Kontaktstückes aussteuert, was ein Freiwerden der Löscheinrichtung vom Kontaktstück bewirkt, und dieses wiederum die Rückschwenkbewegung der genannten Löscheinrichtung mit der immer noch geöffneten V-Kammer- Trennstrecke zwischen das Trennermesserpaar mittels einer Mechanik am Isolationsgehäuse ermöglicht.
Erst nach dem Rückschwenken der Löscheinrichtung (mit V-Kamer) bis fast zwischen das Trennermesserpaar, kurz vor dessen Erreichen der AUS- Stellung, läßt die Kurvenscheibensteuerung das Schließen der V-Kammer zu, und der Lastrennschalter ist erneut einschaltbereit.

8. Mittelspannungs-Trennermesser-Lasttrennschalter nach vorherigen An­ sprüchen dadurch gekennzeichnet, daß die mechanischen Antriebe - ob so Sprung- oder Spreicherantrieb - durch eine spezielle Ausbildung der Schaltwelle, welche partiell in der Spannwelle geführt wird, grundsätzlich mit allen Teilen wie Hebel, Schraubenfedern und Klinkensystemen im Innern des Grundrahmens bis auf die notwendigerweise, vorstehenden Spannantriebs­ wellen für Lasttrenner und ggf. Anbau-Erder frei von Antriebsmechanik sind.