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Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für einen mehrpoligen, vorzugsweise dreipoligen elektrischen Leistungsschalter in einer Schaltanlage, insbesondere in einer Hochspannungsschaltanlage, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Derartige Antriebsvorrichtungen dienen dazu, das bewegliche Kontaktstück, beispielsweise eines Hochspannungsleistungsschalters, zu betätigen. Dabei ist die Antriebsvorrichtung so auszulegen, dass das bewegliche Kontaktstück bei Auftreten eines Kurzschlussstromes aus der Einschaltstellung in die Ausschaltstellung und wieder zurück in die Einschaltstellung verbracht wird. Sollte der Kurzschluss dann noch vorhanden sein, wird die Antriebsvorrichtung das bewegliche Kontaktstück endgültig in die Ausschaltstellung verbringen. Diese Schalthandlungen werden als „o-c-o” (open-close-open) bezeichnet. In bestimmten Fällen hat die Auslegung so zu erfolgen, dass die Abfolge „o-c-o-c-o” ist.
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In der
DE 32 33 412 C2 oder der ABB Druckschrift ABB Switchgear BLG (SESWG/B-2504en, Edition 3, 98-12) sind Antriebsvorrichtungen mit einer Ausschalt- und einer Einschaltfeder beschrieben, wobei die Federn mittels je eines Elektromotors gespannt werden. In ihrer gespannten Stellung werden die Federn mittels einer Klinkenvorrichtung festgehalten. Zum Ausschalten wird die Ausschaltfeder entklinkt, so dass ihre Energie freigegeben und das bewegliche Kontaktstück in Ausschaltstellung verbracht werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die gegenüber den bekannten Antriebsvorrichtungen einfacher, platzsparender und kostengünstiger aufgebaut ist, wobei insbesondere der Aufwand für die Antriebe zum Betätigen der Schalterpole mehrpoliger Schaltanlagen reduziert wird und neben einer vereinfachten Steuerungstechnik für die Antriebsvorrichtung auch die Feldbreite der gesamten Schaltanlage reduziert wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruches 1.
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Erfindungsgemäß wird eine Antriebsvorrichtung für einen mehrpoligen, vorzugsweise dreipoligen, elektrischen Leistungsschalter, vorzugsweise einen Hochspannungsleistungsschalter, zum Verbinden und Trennen von Schalterpolen des Schalters vorgeschlagen, wobei eine gemeinsame Einschaltfeder über eine damit verbundene mechanische Getriebeanordnung mit dem Leistungsschalter verbunden ist und darüber den Leistungsschalter einschaltet. Die Antriebsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass jeden Pol des Schalters eine Ausschaltfeder zugeordnet ist, die über damit verbundene weitere mechanischen Getriebeanordnungen mit dem Leistungsschalter verbunden ist und darüber den Leistungsschalter ausschaltet.
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Die Energiespeicherung und die Steuerung für die EIN-Schaltung des Leistungsschalters erfolgt über die Einschaltfeder in bekannter Art, indem die Einschaltfeder über einen Motor oder ein Spanngetriebe vorgespannt wird.
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Die Einschaltfeder ist über eine erste Pleuelstange, und eine damit über eine Umlenkeinrichtung verbundene Spannwelle mit einem ersten Auslöser verbunden, welcher die Einschaltung des Schalters bewirkt.
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Zum Betätigen der Einschaltfeder ist nur noch eine gemeinsame Antriebseinheit zum Einschalten erforderlich.
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Mit der Einschaltbewegung über die gemeinsame Einschaltfeder für alle Pole des Leistungsschalters werden über der Anzahl der Pole entsprechenden parallel angetriebenen Kurvenscheiben, die auf der gemeinsamen mit der Einschaltfeder zusammenwirkenden Spannwelle angeordnet sind, die den entsprechenden Polen zugeordneten Ausschaltfedern gespannt. Dazu sind den Ausschaltfedern jeweils eigenen Auslösevorrichtungen, u. a. Auslöseklinken, Verriegelungsvorrichtungen, Umlenkgetriebe, Dämpfungseinrichtungen und Schaltwellen zugeordnet.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kurvenscheiben im Winkel von ca. 120 Grad versetzt angeordnet sind, wodurch das Einschalten phasengenau im Abstand von 120 Grad erfolgt.
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Die vorgesehenen Ausschaltfedern sind jeweils über eine zweite Pleuelstange und eine damit verbundene Antriebsstange mit dem ihr zugeordneten zweiten Auslöser verbunden, welcher die Ausschaltung des Schalters bewirkt. Weiterhin sind die Ausschaltfedern optional über entsprechende Umlenkgetriebe, die auch die Antriebsstange führen, und eine mit dem jeweiligen Umlenkgetriebe verbundener Schaltwelle mit einer Dämpfungseinrichtung verbunden.
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Je nach Ausführung des Antriebes können drei separate AUS-Dämpfungseinrichtungen die Ausschaltbewegung kurz vor Erreichen der Endlage dämpfen. Die Einschaltbewegung kann ebenfalls vor Erreichen der Endlage mit einer sogenannten EIN-Dämpfungseinrichtung gedämpft werden. Die Dämpfungseinrichtungen er können ölhydraulisch, pneumatisch oder mittels eines Feststoffdämpfers realisiert werden.
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Die vorgesehenen EIN-Dämpfungseinrichtung ist der Welle, die auch die Kurvenscheiben aufnimmt, zugeordnet. Die AUS-Dämpfungseinrichtung ist einem jeden Pol des Schalters zugeordneten, vorzugsweise als Rollenhebel ausgeführten, zweiten Umlenkgetriebes zugeordnet.
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Da nur ein erster Auslöser, auch als Auslöseklinke bezeichenbar, für die EIN-Schaltung vorgesehen ist, ist deren Spule in vorteilhafter Weise mit drei Wicklungen ausgeführt, wodurch elektrisch drei Einschaltkreise bereitgestellt sind.
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Die Ausschaltung kann dann einpolig durch Bestromung einer einzelnen Auslöseinheit bzw. Auslösespule oder dreipolig durch Bestromung aller drei Auslöseeinheiten bzw. Auslösespulen erfolgen.
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Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird eine einfach aufgebaute und kompakte Antriebsvorrichtung geschaffen, mit der einpolige und synchrone Schaltungen erfolgen können.
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Die möglichen Schaltfolgen sind:
- – dreipolige O-Schaltung (beispielsweise bei einem dreipoligen bzw. zweipoligen Fehler,
- – dreipolige C Schaltung
- – dreipolige O-Schaltung, falls der Fehler weiter besteht,
- – einpolige O-Schaltung bei einem einpoligen Fehler,
- – einpolige C-Schaltung des einpolig ausgeschaltetem Pol,
- - dreipolige O-Schaltung, falls der Fehler weiter besteht.
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Das Trennen der Schalterpolen des Schalters erfolgt gemäß der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung erfolgt abhängig vom Fehlersignal für jeden Pol individuell.
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Anhand der in den folgenden Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele sollen die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Antriebsvorrichtung näher erläutert und beschrieben werden.
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Es zeigen:
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1 eine beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung für einen dreipoligen elektrischen Leistungsschalter in einer gasisolierten Hochspannungsschaltanlage,
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2 zeigt den Stand der Technik der heutigen mechanischen Federspeicherantriebe mit dem Zusammenspiel je einer Einschaltfedereinheit und einer Ausschaltfedereinheit. Eine Federeinheit kann aus einer Feder oder einem parallel betriebenen Federpaket mehrerer Federn bestehen
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1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung für einen dreipoligen elektrischen Leistungsschalter in einer gasisolierten Hochspannungsschaltanlage mit einer gemeinsamen Einschaltfeder 7 und drei den jeweiligen Schalterpolen zugeordneten Ausschaltfedern 17.
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Die gemeinsamen Einschaltfeder 7 ist für die Einschaltfunktion aller drei Pole des Leistungsschalters über einen erster Auslöser 1 vorgesehen und die drei den drei Polen zugeordneten drei Ausschaltfedern 17 sind jeweils für die Ausschaltfunktion über die den jeweiligen Polen zugeordneten zweiten Auslösern 15, 15a, 15b, 15c aufgebaut.
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Die Energiespeicherung und die Steuerung für die EIN-Schaltung des Leistungsschalters erfolgt über die Einschaltfeder 7, indem die Einschaltfeder 7 über einen Motor oder ein Spanngetriebe 9 vorgespannt wird.
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Die Einschaltfeder 7 wird so weit vorgespannt, bis eine von ihr angetriebene Kurvenscheibe 2 durch eine Einschaltarretierung gesperrt ist. Gibt die Einschaltarretierung die Bewegung der Kurvenscheibe 2 frei, wird sie aufgrund der Federkraft der Einschaltfeder 7 gedreht, so dass sie auf einer Antriebsrolle abrollt. In der eingeschalteten Position ist der Schalterantrieb durch eine Ausschaltarretierung verklinkt.
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Die Einschaltfeder 7 ist über eine damit verbundene mechanische Getriebeanordnung mit dem ersten Auslöser 1 des Leistungsschalters verbunden, wobei die Einschaltfeder 7 über eine erste Pleuelstange 5 und eine damit über eine Umlenkeinrichtung 18 verbundene Spannwelle 10 mittels einer auf der Spannwelle angeordneten Kurvenscheibe 2 mit dem ersten Auslöser 1 verbunden ist, welcher die Einschaltung des Schalters bewirkt.
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Die mit dem jeweiligen Pol des Schalters zusammenwirkenden eine Ausschaltfedern 17 sind jeweils über eine damit verbundene weitere mechanischen Getriebeanordnung mit den zweiten Auslösern 15, 15a, 15b, 15c des Leistungsschalter verbunden.
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Die Einschaltbewegung spannt über die gemeinsame Einschaltfeder 7 für alle Pole des Leistungsschalters über der Anzahl der Pole entsprechenden parallel angetriebenen Kurvenscheiben 2, die auf der gemeinsamen mit der Einschaltfeder 7 zusammenwirkenden Spannwelle 10 angeordnet sind, die den entsprechenden Polen zugeordneten Ausschaltfedern 17. Die Einschaltfeder 7 spannt somit gleichzeitig die alle Ausschaltfedern 17.
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Durch Betätigen des zweiten Auslösers 15 wird die Ausschaltarretierung entriegelt, so dass der Schalthebel durch die Kraft der Ausschaltfeder 17 in seine Ausgangsstellung zurückbewegt wird und der Schalter öffnet.
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Den drei Ausschaltfedern 17 sind dazu jeweils eigenen Auslösevorrichtungen, wie Auslösern 15, 15a, 15b, 15c, Schaltwellen 13 und Dämpfungseinrichtungen 14 zugeordnet.
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Die drei Ausschaltfedern 17 sind jeweils über eine zweite Pleuelstange 6, ein damit verbundenes Umlenkelement 19 und eine damit verbundene Antriebsstange 4 mit einem ersten Umlenkgetriebe 3 mit dem jeweiligen Schalterpol verbunden, welcher die Ausschaltung des Schalterpols bewirkt. Weiterhin ist sind die Umlenkelemente 19 über die Schaltwellen 13 mittels, vorzugsweise als Rollenhebel ausgeführte, zweite Umlenkgetriebe 11, mit einer Dämpfungseinrichtung 14 verbunden, wobei die Dämpfungseinrichtung 14 über das zweite Umlenkgetriebe 11 auch mit der jeweils zugeordneten auf der Spannwelle 10 angeordneten Kurvenscheibe 2 in Kontakt steht.
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Die mit der Einschaltfeder 7 und den Ausschaltfedern 17 verbundenen Pleuelstangen 5, 6 werden gemäß der beispielhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung durch Öffnungen einer Auflageplatte des Antriebsgehäuses 16 geführt, wobei sich die Federn 7, 17 an einem ersten Ende an die Auflageplatte des Antriebsgehäuses 16 und an einem zweiten Ende am Boden 32 anlegen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind am freien Ende der Spannwelle 10 ein Spanngetriebe 9 für einen Handaufzug 8 vorhanden, welche ebenfalls ein Spannen der Ausschaltfedern 17 ermöglicht.
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Die Spannwelle 10 wirkt weiterhin mit einer ersten Dämpfungseinrichtung 12 zur Dämpfung der Einschaltbewegung zusammen.
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2 zeigt den Stand der Technik der gegenwärtig eingesetzten mechanischen Federspeicherantriebe mit dem Zusammenspiel je einer Einschaltfedereinheit und einer Ausschaltfedereinheit. Eine Federeinheit kann dabei aus einer Feder oder einem parallel betriebenen Federpaket bestehend aus mehreren Federn bestehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erster Auslöser
- 2, 2a–c
- Kurvenscheibe
- 3
- erstes Umlenkgetriebe
- 4
- Antriebsstange
- 5
- erste Pleuelstange
- 6
- zweite Pleuelstange
- 7
- Einschaltfeder
- 8
- Handaufzug
- 9
- Spanngetriebe für Handaufzug
- 10
- Spannwelle
- 11
- als Rollenhebel ausgeführtes zweites Umlenkgetriebe
- 12
- erster Dämpfer für „Ein”, erste Dämpfungseinrichtung
- 13
- Schaltwelle
- 14
- zweiter Dämpfer für „Aus” 2. Dämpfungseinrichtung
- 15, 15a–c
- zweiter Auslöser
- 16
- Antriebsgehäuse
- 17
- Ausschaltfeder
- 18
- Umlenkeinrichtung
- 19
- Umlenkelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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