DE10047032A1 - Medium voltage isolating blade-diverter used in electrical switching devices comprises a circuit breaker integrated between isolating blades - Google Patents

Medium voltage isolating blade-diverter used in electrical switching devices comprises a circuit breaker integrated between isolating blades

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Abstract

The isolating blade-diverter comprises a circuit breaker integrated between isolating blades (5). The circuit breaker is in the form of commutation path connected in series with a vacuum switching chamber.

Description

Die Erfindung betrifft einen Mittelspannungs-Trennermesser-Lasttrennschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a medium-voltage switch disconnector switch according to the preamble of claim 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.A medium-voltage switch disconnector is an electrical switching device, that can carry and switch off the nominal current of an electrical network, and at the one air gap defined by regulations is maintained in the off state have to be. In contrast to isolators, where a circuit is not live a switch disconnector must be able to lead and extinguish an arc, its output by the nominal voltage or the nominal current to be switched is defined.

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.A load-break switch in the medium-voltage range can be used, for example, as a so-called Compression switch disconnector can be carried out, in which a blowing Arc gap during the switching process with a, during the Switching process generated, compressed air volume is generated. Or with others Common designs, the arc is made in a narrow gap gas-giving insulating material - mainly plastic - pulled and so through the Increased pressure and hardening of the isolating section in the zero current crossing deleted.

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.Both versions - regardless of whether as a push switch or as Knife disconnector developed - is peculiar that they have a more or less large Have air or gas emissions, which on the one hand the separation distance between the Phases impaired, which must be limited by design effort, on the other hand, depending on the direction of gas discharge, switch parts in the course of the multitude of Dirt on circuits and reduce dielectric strength.

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. The object of the invention is to develop a load disconnector in which the constructive design a clean, fast separation of the separating arc without ejection, minimal disconnect contact wear and high switching frequency all of this is achieved with cheap, small dimensions.  

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)).In a first embodiment, two fixed contact pieces ( 1 ) ( 2 ) are connected to a base frame ( 4 ) at medium-voltage insulators ( 3 ) at a shock-proof distance. The arrangement of these contact pieces ( 1 ) ( 2 ) was chosen so that due to the elevated position of the one ( 2 ), the pair of separating knives ( 5 ) connecting the two contact pieces in the ON position in the OFF position only one, in comparison to common designs , reduced switch height can arise (Figure ( 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)).The necessary contact pressure of the pair of isolating knives ( 5 ) on the contact pieces ( 1 ) ( 2 ) is here instead of the usual plate spring sets or spring arrangements by means of simple, inexpensive tension springs ( 6 ) without bent eyelets, in the outer turns by inserted sheet metal pieces, e.g. B. leaf springs ( 7 ), which additionally includes a flat spring line (Figure ( 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).In a further embodiment, an associated extinguishing device ( 8 ) is arranged between the pairs of contact blades ( 5 ) in an axially extendable and pivotable manner. In cooperation with the catch / locking hook ( 9 ) inside the contact piece ( 1 ) placed below, when the disconnecting knife pair ( 5 ) is switched off, the swiveling extinguishing device ( 8 ) is forced to elongate against an increasing spring restoring force (claim 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). The extinguishing device ( 8 ) consists of a rigid front part, the disengagement piece ( 10 ), which engages with the catch / latching hook ( 9 ) when it is switched on, and the backward pivoting mechanism ( 14 ) in the rear part. The insulation housing of the extinguishing device ( 8 ) is firmly connected to a guide pin ( 11 ) which is guided over a pair of cams ( 12 ) and thus controls the switching process. The opening pair of isolating knives ( 5 ), which takes the extinguishing device ( 8 ) with it via an internal pivot point ( 13 ), opens, controlled by means of the cam disc ( 12 ), after a sufficiently large, structurally defined separation distance between isolating knife ( 5 ) and contact piece ( 1 ) the vacuum switching path and switches off the load current. The separation path inside the switched V-chamber is kept open in the interaction between the catch / latching hook ( 9 ) and the cam disc ( 12 ), which ensures that a voltage-proof separation path remains inside the V-chamber during the further OFF switching movement (Claim 6 and 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).Only shortly before reaching the OFF position does the release piece ( 10 ) come out of the catch / locking hook ( 9 ). Now the swivel device ( 14 ) is able to turn back the extinguishing device ( 8 ) between the pair of separating knives ( 5 ) (claim 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)).The load disconnector vacuum interrupter ( 15 ), placed in the rear part of the extinguishing device ( 8 ), is completely enclosed by an insulating housing ( 16 ) (e.g. molded plastic part), which protects the chamber from external influences, the axial guidance, the precisely limited switching stroke of the chamber as well as the contact pressure of the chamber by means of a compression spring ( 17 ) together with addition ( 18 ) of a possible erosion inside the chamber. In another embodiment, in order to increase the outer insulating distance of the vacuum chamber, this can be completely encapsulated in the insulating housing with a curable dielectric ( 19 ) (e.g. curable silicone compound) in order to ensure safe use for higher voltage levels (e.g. 24 kV) ensure with the same dimensions (claims 5 and 6; Figure ( 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)).The drive arrangements, irrespective of whether the spring drive (20 or the memory drive) were basically arranged in the inside of the base frame ( 4 ), so that its outer surfaces are free of drive arrangements and also - similarly as described at the beginning - a small size, this time in the This was achieved because the selector shaft (21 is guided partially concentrically in the tensioning shaft (22 and thus represents an inexpensive solution since one shaft was saved (claim 8 - Figures ( 6 a) and ( 6 b)).

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.1. Medium voltage switch disconnector with one between the Isolating knives integrated load switching device, which in the form of a Series with a vacuum interrupter switched commutation path is pronounced. The vacuum chamber switches to a defined switch the load current safely and cleanly without ejection. 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. 2. Medium voltage switch disconnector with a fixed contact piece, which in a medium voltage insulator on a base frame is attached to an elevated position, at which a contact pressure loaded Pair of separating knives is pivotally mounted; characterized in that a another fixed contact piece in a significantly lowered position over a Medium voltage isolator with a voltage level corresponding to the Distance to the former contact piece is attached to the base frame. The at different distances from the flange surface of the bottom frame-mounted contact pieces allow one - compared to the Competition - lower total height of the switch in the OFF position, what in turn allows a small installation depth of panels.   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.3. Medium voltage switch disconnector switch according to claim 1, characterized characterized in that the contact pressure of the separating knife pair, which in switched on state connects the fixed contact pieces by integrated Tension springs without eyelets by leaf springs between the two outermost Windings transfer their tensile force to the pair of disconnect knives is generated. In contrast to the commonly used disc spring sets on the Outside of the knife, which is the width of the knife Couple can enlarge with the tension springs without eyelets, which only consist of resilient coils, a flatter, cheaper contact pressure course be ensured. 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.4. Medium-voltage isolating switch disconnector according to claims 1 and 2, characterized in that a load switching device is pivotally mounted between the pair of isolating knives, which ensures the commutation and interruption of the breaking current via a sensible, path-dependent mechanism.
Medium-voltage disconnector switch-disconnector according to previous claims, characterized in that there is a catching device for the vacuum circuit-breaker device in the interior of the lower-lying contact piece, which is designed as a switch-on contact, the design of which makes it impossible to release it before reaching a voltage-proof isolating plug ,
Medium-voltage isolating switch disconnector according to the preceding claims, characterized in that the vacuum interrupter is shockproof and protected from external influences, is mounted in a plastic insulation housing, which on the one hand ensures the necessary contact pressure of the vacuum interrupter, but on the other hand also the switching stroke of the vacuum switch chamber limited to protect them. 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. 5. Medium-voltage switch disconnector switch according to claim 4 thereby characterized in that the vacuum load switching chamber in the plastic insulation housing in its entire fixed length by an injected, so cured dielectric (e.g. curable silicone mass) their insulation stretch far beyond the length specified by the porcelain insulator length has increased and so for higher voltage levels (here 24 kV) at the same Overall length can be used.   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.6. Medium voltage switch disconnector switch, according to claim 4 and 5, characterized in that the insulation housing of the V-chamber firmly with a guide pin is connected, which, guided via a with the Disconnect knife connected pair of cams, a sufficiently large, constructively defined separation distance between the switching off Disconnector pair and the contact piece until the start of the interruption the current commutated to the quenching device through the vacuum Switch chamber ensures. 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.7. Medium-voltage disconnector switch-disconnector according to the preceding claims, characterized in that the cam disk control ensures that the isolating path inside the switched V-chamber is kept open during the switching process according to a predetermined, defined path. On the other hand, the cam disc control ensures that after the switching process has been completed and a voltage-proof isolating distance has been reached, the disengagement piece from the catch hook inside the lower-lying contact piece is actuated, which causes the extinguishing device to become free from the contact piece, and this, in turn, causes the extinguishing device mentioned to pivot back with the still opened V-chamber separating distance between the pair of isolating knives by means of a mechanism on the insulation housing.
Only after swiveling the extinguishing device (with V-camera) almost between the pair of isolating knives, shortly before it reaches the OFF position, does the cam disc control allow the V-chamber to close, and the load-break switch is ready to be switched on again. 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.8. Medium voltage disconnector switch disconnector according to previous type say characterized in that the mechanical drives - whether so jump or spreader drive - through a special training of Switching shaft, which is partially guided in the tensioning shaft, always with all parts such as levers, coil springs and jack systems inside the Base frame except for the necessary, above tension drive shafts for load disconnectors and, if applicable, earth electrodes are free of drive mechanisms.
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