DE102016214380B4 - Contact arm for a high voltage switchgear and method of using it - Google Patents
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Abstract
Kontaktarm (1) für ein Hochspannungs-Schaltgerät, mit wenigstens einer beweglichen Profilstange (3) und mit wenigstens einem Kontaktelement (6) zum elektrischen Kontaktieren eines Gegenkontaktstücks (2), wobei das wenigstens eine Kontaktelement (6) an der beweglichen Profilstange (3) befestigt ist, und wobei
die wenigstens eine bewegliche Profilstange (3) wenigstens ein offenes, U-förmiges Profil aufweist, und wobei das wenigstens eine offene, U-förmige Profil zwei Schenkelabschnitte (12) aufweist, welche insbesondere senkrecht auf einem Rückenabschnitt (13) angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Rückenabschnitte (13) eine Verstärkung (14) aufweisen.
Contact arm (1) for a high-voltage switchgear, with at least one movable profile bar (3) and with at least one contact element (6) for electrically contacting a mating contact piece (2), wherein the at least one contact element (6) on the movable profile bar (3) is attached, and where
the at least one movable profile bar (3) has at least one open, U-shaped profile, and wherein the at least one open, U-shaped profile has two leg sections (12), which are arranged in particular perpendicularly on a back section (13),
characterized in that the one or more back portions (13) have a reinforcement (14).
Description
Die Erfindung betrifft einen Kontaktarm für ein Hochspannungs-Schaltgerät und ein Verfahren zu dessen Verwendung. Der Kontaktarm umfasst wenigstens eine bewegliche Profilstange und wenigstens ein Kontaktelement zum elektrischen Kontaktieren eines Gegenkontaktstücks, wobei das wenigstens eine Kontaktelement an der beweglichen Profilstange befestigt ist, und wobei das wenigstens eine offene, U-förmige Profil zwei Schenkelabschnitte (12) aufweist, welche insbesondere senkrecht auf einem Rückenabschnitt (13) angeordnet sind.The invention relates to a contact arm for a high-voltage switching device and a method for its use. The contact arm comprises at least one movable profile bar and at least one contact element for electrically contacting a mating contact piece, wherein the at least one contact element is fixed to the movable profile bar, and wherein the at least one open, U-shaped profile has two leg portions (12), which in particular perpendicular are arranged on a back portion (13).
Hochspannungs-Schaltgeräte werden zum Schalten hoher Spannungen und Ströme verwendet, insbesondere im Bereich von bis zu 1200 kV, wie z. B. aus der
Zum Trennen der Kontaktstücke voneinander wird wenigstens ein Kontaktstück bewegt, wobei ein zugeordnetes Gegenkontaktstück als Festkontakt räumlich fixiert ist. Alternativ können auch beide Kontaktstücke eines Kontaktes bewegt werden. Die bewegten Kontaktstücke sind in der Regel an einem Kontaktarm, insbesondere am Ende des Kontaktarms befestigt. Über eine Bewegung des Kontaktarms, z. B. eine Drehbewegung um eine senkrechte Achse zur Längsachse des Kontaktarms, wird das bewegbare Kontaktstück mit dem Kontaktarm mit bewegt. Kontaktarme müssen eine hohe mechanische Stabilität aufweisen und elektrisch leitende Elemente umfassen und/oder elektrisch leitend ausgebildet sein. Als Kontaktarm werden z. B. Rohre mit rundem oder rechteckigem Querschnitt verwendet. Die Rohre bestehen z. B. aus Kupfer und/oder Aluminium.To separate the contact pieces from each other at least one contact piece is moved, wherein an associated mating contact piece is spatially fixed as a fixed contact. Alternatively, both contacts of a contact can be moved. The moving contacts are usually attached to a contact arm, in particular at the end of the contact arm. About a movement of the contact, z. B. a rotational movement about a vertical axis to the longitudinal axis of the contact arm, the movable contact piece is moved with the contact arm. Contact arms must have a high mechanical stability and comprise electrically conductive elements and / or be designed to be electrically conductive. As contact arm z. B. tubes with a round or rectangular cross section used. The pipes consist z. B. of copper and / or aluminum.
Die Bewegung eines Kontaktarms erfolgt z. B. bei Horizontaltrennschaltern in einer horizontalen Ebene, insbesondere parallel zur Erdoberfläche. Die Bewegung kann auch in einer vertikalen, d. h. senkrechten Ebene zur Erdoberfläche erfolgen, z. B. bei Erdungsschaltern. Aus räumlichen Gründen können auch Bewegungsebenen mit einem bestimmten Winkel zur Horizontalen Ebene und/oder zu vertikalen Ebenen verwendet werden. Das Eigengewicht und das Gewicht der beweglichen Kontaktstücke sowie von anderen Teilen des Kontaktarms können zu einer reversiblen oder irreversiblen Verformung des Kontaktarms führen, z. B. zu einem Durchbiegen des Kontaktarms. Auch Wettereinflüsse wie Wind oder Eisbildung können die Form eines Kontaktarms verändern, wodurch ein Verbinden bzw. Schließen eines Kontakts behindert bis hin zu verhindert werden kann. Um dies zu vermeiden werden Kontaktarme aus geschlossenen, stabilen oder massiven Profilen, insbesondere runden oder rechteckigen Profilen ausgebildet. Das große Gewicht von Kontaktarmen mit geschlossenem oder massivem Profil, wobei im Weiteren bei Profilen der Querschnitt zur Längsachse betrachtet wird, erfordert groß dimensionierte Fundamente für die Hochspannungs-Schaltgeräte, viel Energie zum Erzeugen der Bewegung und damit verbunden große Antriebe, welche kostenintensiv sind und viel Raum verbrauchen.The movement of a contact is done z. B. horizontal disconnectors in a horizontal plane, in particular parallel to the earth's surface. The movement can also be in a vertical, d. H. vertical plane to the earth's surface, z. B. grounding switches. For spatial reasons, motion planes with a certain angle to the horizontal plane and / or to vertical planes can also be used. The weight and weight of the movable contact pieces as well as other parts of the contact arm can lead to a reversible or irreversible deformation of the contact arm, z. B. to a bending of the contact arm. Even weather influences such as wind or ice formation can change the shape of a contact arm, whereby a connection or closing of a contact impeded or can be prevented. To avoid this contact arms are made of closed, stable or solid profiles, in particular round or rectangular profiles. The large weight of contact arms with closed or solid profile, which is further considered in profiles of the cross section to the longitudinal axis requires large-sized foundations for the high-voltage switchgear, a lot of energy to generate the movement and associated large drives, which are costly and much Consume space.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Vermeidung bzw. Reduzierung der zuvor beschriebenen Probleme. Insbesondere ist es Aufgabe einen Kontaktarm für ein Hochspannungs-Schaltgerät und ein Verfahren zu dessen Verwendung anzugeben, wobei der Kontaktarm kostengünstig ist, leicht bewegbar mit weniger Energieverbrauch ist und weniger Gewicht aufweist.The object of the present invention is the avoidance or reduction of the problems described above. In particular, it is an object to provide a contact arm for a high-voltage switching device and a method for its use, wherein the contact arm is inexpensive, is easily movable with less energy consumption and has less weight.
Die angegebene Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kontaktarm für ein Hochspannungs-Schaltgerät mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und/oder durch ein Verfahren zum Verwenden des Kontaktarms gemäß Patentanspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kontaktarms für ein Hochspannungs-Schaltgerät und/oder des Verfahrens zum Verwenden des Kontaktarms sind in den Unteransprüchen angegeben. Dabei sind Gegenstände der Hauptansprüche untereinander und mit Merkmalen von Unteransprüchen sowie Merkmale-der Unteransprüche untereinander kombinierbar.The stated object is achieved by a contact arm for a high-voltage switching device having the features according to claim 1 and / or by a method for using the contact arm according to
Ein erfindungsgemäßer Kontaktarm für ein Hochspannungs-Schaltgerät umfasst wenigstens eine bewegliche Profilstange und wenigstens ein Kontaktelement zum elektrischen Kontaktieren eines Gegenkontaktstücks. Das wenigstens eine Kontaktelement ist an der beweglichen Profilstange befestigt. Die wenigstens eine bewegliche Profilstange weist wenigstens ein offenes, U-förmiges Profil auf.An inventive contact arm for a high-voltage switching device comprises at least one movable profile bar and at least one contact element for electrically contacting a mating contact piece. The at least one contact element is attached to the movable profile bar. The at least one movable profile bar has at least one open, U-shaped profile.
Eine Profilstange mit offenen, U-förmigen Profil ist mechanisch stabil und leichter als eine Profilstange mit einem geschlossenen, runden oder rechteckigen Profil. Dadurch wird Material und Gewicht eingespart, ohne die mechanischen und elektrischen Eigenschaften des Kontaktarms zu verschlechtern. Dies spart Kosten, ermöglicht mit weniger Leistung eine Bewegung beim Trennen oder Verbinden der Strombahn über den Kontaktarm, und ermöglicht die Verwendung kleinerer Antriebe mit weniger Leistung, welche kostengünstiger sind als große Antriebe. Ein Kontaktarm mit hoher mechanischer Stabilität und guten elektrischen Eigenschaften führt zu einem Hochspannungs-Schaltgerät mit hoher Haltbarkeit und guter Zuverlässigkeit beim Schalten.A profile bar with open, U-shaped profile is mechanically stable and lighter than a profile bar with a closed, round or rectangular profile. This saves material and weight, without the mechanical and electrical Properties of the contact arm to deteriorate. This saves costs, allows less power to move when disconnecting or connecting the flow path via the contact arm, and allows the use of smaller drives with less power, which are less expensive than large drives. A contact arm with high mechanical stability and good electrical properties leads to a high-voltage switching device with high durability and good reliability when switching.
Das wenigstens eine offene, U-förmige Profil weist zwei Schenkelabschnitte auf, welche insbesondere senkrecht auf einem Rückenabschnitt angeordnet sind. Dies ergibt einen Aufbau mit hoher mechanischer Stabilität mit den zuvor beschriebenen Vorteilen.The at least one open, U-shaped profile has two leg sections, which are arranged in particular perpendicular to a back section. This results in a structure with high mechanical stability with the advantages described above.
Die Schenkelabschnitte können insbesondere senkrecht auf dem oder den Rückenabschnitten nach unten weisend angeordnet sein. Dadurch sammelt sich kein Schmutz und/oder Wasser in dem U-Profil, und ein Verbiegen bzw. eine Verformung des Kontaktarms auf Grund von Umwelteinflüssen wie z. B. Eisablagerung oder auf Grund der eigenen Last wird effektiv durch die senkrecht auf dem oder den Rückenabschnitten angeordneten Schenkelabschnitten verhindert.The leg sections can in particular be arranged pointing vertically downwards on the or the back sections. As a result, no dirt and / or water collects in the U-profile, and bending or deformation of the contact due to environmental influences such. As ice deposition or due to their own load is effectively prevented by the vertically arranged on the or the spine portions leg portions.
Der oder die Rückenabschnitte weisen eine Verstärkung auf, insbesondere eine größere Dicke im Mittelbereich vollständig entlang der Längsachse der Rückenabschnitte ausgebildet. Die größere Dicke im Mittelbereich kann an der Oberseite der Rückenabschnitte als Verstärkung ausgebildet sein. Die Verstärkung der Oberseite der Rückenabschnitte des U-Profils erhöht die mechanische Stabilität und die Stromtragfähigkeit des Kontaktarms, mit den zuvor beschriebenen Vorteilen.The spine or the back portions have a gain, in particular a greater thickness in the central region formed completely along the longitudinal axis of the back portions. The greater thickness in the central region may be formed on the upper side of the back portions as a reinforcement. The reinforcement of the top of the back sections of the U-profile increases the mechanical stability and current carrying capacity of the contact arm, with the advantages described above.
Die wenigstens eine bewegliche Profilstange kann zwei, drei oder mehr offene, insbesondere parallel zueinander angeordnete U-förmige Profile aufweisen, welche insbesondere jeweils über einen Steg miteinander verbunden sind. Der Steg kann entlang der Längsachse des Kontaktarms durchgehend ausgebildet sein, insbesondere mit Ausnahme von Schlitzungen. Die Verwendung von mehr als einem U-förmigen Profil führt zu einer sehr hohen mechanischen Stabilität und sehr hohen Stromtragfähigkeit des Kontaktarms.The at least one movable profile bar may have two, three or more open, in particular parallel to each other arranged U-shaped profiles, which are in particular connected to each other via a web. The web can be formed continuously along the longitudinal axis of the contact, in particular with the exception of slits. The use of more than one U-shaped profile leads to a very high mechanical stability and very high current carrying capacity of the contact arm.
Die offenen, U-förmigen Profile können breite Bereiche zur Befestigung wenigstens eines Kontaktelements aufweisen. Der oder die Stege können schmal ausgebildet sein. Schmale Stege zur Verbindung von U-förmigen Profilen reduzieren Kosten und Gewicht, da weniger Material verwendet wird. Breite U-förmige Profile ermöglichen das Anordnen und befestigen von Kontaktelementen wie z. B. Kontaktfingern insbesondere am Ende des Kontaktarms, welche eine Auflagefläche für einen guten Kontakt aufweisen. Die Kontaktelemente können in der U-Form angeordnet werden, wodurch eine hohe mechanische Stabilität und gute elektrische wie mechanische Verbindung zwischen dem Kontaktelement und der Profilstange entsteht.The open, U-shaped profiles may have wide areas for attachment of at least one contact element. The one or more webs may be narrow. Narrow webs for connecting U-shaped profiles reduce costs and weight, as less material is used. Wide U-shaped profiles allow arranging and attaching contact elements such. B. contact fingers, in particular at the end of the contact arm, which have a bearing surface for a good contact. The contact elements can be arranged in the U-shape, whereby a high mechanical stability and good electrical and mechanical connection between the contact element and the profile bar is formed.
Wenigstens zwei bewegliche Profilstangen, insbesondere jeweils mit einem offenen, U-förmigen Profil, können miteinander mechanisch verbunden sein, insbesondere beabstandet voneinander über wenigstens ein Distanzelement. Die wenigstens zwei beweglichen Profilstangen können übereinander angeordnet sein.At least two movable profile bars, in particular each with an open, U-shaped profile, may be mechanically connected to each other, in particular spaced from each other via at least one spacer element. The at least two movable profile rods can be arranged one above the other.
Ein Federelement kann umfasst sein, welches insbesondere ausgebildet ist, wenigstens zwei bewegliche Profilstangen aufeinander zu zu drücken. In Verbindung mit wenigstens einem Distanzelement entsteht eine Struktur analog einer Zange, welche zwischen den Zangenwangen einen Gegenstand gut mechanisch einklemmen kann.A spring element may be included, which is in particular designed to press at least two movable profile bars towards each other. In conjunction with at least one spacer element creates a structure analogous to a pair of pliers, which can clamp an object well mechanically between the pliers cheeks.
Im Endbereich des Kontaktarms können Schlitzungen angeordnet sein, insbesondere zwischen U-förmigen Profilen. Die Schlitzungen können insbesondere an den beiden Enden des Kontaktarms ausgebildet sein. In Verbindung mit einer Struktur analog einer Zange, wie sie zuvor beschrieben wurde, entstehen Kontaktfinger bzw. federnde Kontaktfinger, welche in einer Zangenbewegung einen Gegenkontakt gut einklemmen können. Dies führt zu einem guten mechanischen und elektrischen Kontakt zwischen dem Kontaktelement des Kontaktarms und einem Gegenkontakt des Hochspannungs-Schaltgeräts. Einflüsse wie Wind und induzierte Kräfte durch Kurzschlussströme können durch eine gute Klemmung des Gegenkontakts zwischen den Kontaktelementen des Kontaktarms kompensiert werden, wodurch die Zuverlässigkeit des Hochspannungs-Schaltgeräts im eingeschalteten bzw. verbundenen Zustand erhöht wird.In the end region of the contact arm slits can be arranged, in particular between U-shaped profiles. The slits can be formed in particular at the two ends of the contact arm. In conjunction with a structure analogous to a pair of pliers, as described above, arise contact fingers or resilient contact fingers, which can pinch a mating contact well in a pincer movement. This leads to a good mechanical and electrical contact between the contact element of the contact arm and a mating contact of the high-voltage switching device. Influences such as wind and induced forces due to short-circuit currents can be compensated by a good clamping of the mating contact between the contact elements of the contact arm, whereby the reliability of the high-voltage switching device is increased in the on or connected state.
Kanten und Ecken des Kontaktarms können abgerundet sein. Insbesondere alle Kanten und Ecken können mit einem jeweils spezifischen Radius, abhängig der jeweiligen Lage der Kante oder Ecke auf dem Kontaktarm, abgerundet sein. Dadurch können Koronaerscheinungen an spitzen oder scharfkantigen Formen bei hohen Spannungen vermieden und elektrische Überschläge verhindert werden.Edges and corners of the contact arm may be rounded. In particular, all edges and corners can be rounded with a specific radius, depending on the position of the edge or corner on the contact arm. As a result, corona phenomena can be avoided at sharp or sharp-edged shapes at high voltages and electrical flashovers can be prevented.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Verwenden des zuvor beschriebenen Kontaktarms umfasst, dass der Kontaktarm in einem Hochspannungs-Trennschalter, insbesondere in einem Drehtrennschalter, oder in einem Hebeltrennschalter, insbesondere Kniehebeltrennschalter, oder in einem Einfachschwenktrennschalter als Hochspannungs-Schaltgerät verwendet wird, oder dass der Kontaktarm in einem Hochspannungs-Erdungsschalter als Hochspannungs-Schaltgerät verwendet wird.An inventive method for using the contact arm described above comprises that the contact arm in a high-voltage circuit breaker, in particular in a rotary disconnect switch, or in a lever disconnector, in particular toggle disconnector, or in a single pivot disconnector as high voltage Switching device is used, or that the contact is used in a high-voltage earthing switch as a high-voltage switching device.
Das Hochspannungs-Schaltgerät kann nach Art eines Horizontal-Schaltgeräts ausgebildet sein.The high-voltage switching device may be designed in the manner of a horizontal switching device.
Bei geschlossener Strombahn des Hochspannungs-Schaltgerätes kann das wenigstens eine Kontaktelement, insbesondere alle Kontaktelemente in elektrischem und/oder mechanischem Kontakt mit wenigstens einem, insbesondere allen jeweils zugeordneten Gegenkontaktstücken des Hochspannungs-Schaltgerätes stehen.When the current path of the high-voltage switching device is closed, the at least one contact element, in particular all contact elements, may be in electrical and / or mechanical contact with at least one, in particular all, respective associated mating contact pieces of the high-voltage switching device.
Bei geschlossener Strombahn des Hochspannungs-Schaltgerätes kann jeweils ein Gegenkontaktstück, insbesondere ausgebildet als Festkontakt, zwischen wenigstens zwei gegenüberliegenden Kontaktelementen, welche jeweils in einem U-förmigen Profil von gegenüberliegenden beweglichen Profilstangen angeordnet sind, eingeklemmt werden. Das Einklemmen kann insbesondere durch wenigstens ein Federelement, insbesondere in Wirkverbindung mit wenigstens einem Distanzelement, erfolgen.When the current path of the high-voltage switching device is closed, a mating contact piece, in particular designed as a fixed contact, can be clamped between at least two opposing contact elements, which are each arranged in a U-shaped profile of opposing movable profile bars. The clamping can be done in particular by at least one spring element, in particular in operative connection with at least one spacer element.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verwenden eines Kontaktarms nach Anspruch 10 sind analog den zuvor beschriebenen Vorteilen des Kontaktarms für ein Hochspannungs-Schaltgerät nach Anspruch 1 und umgekehrt.The advantages of the method according to the invention for using a contact arm according to claim 10 are analogous to the advantages of the contact arm described above for a high-voltage switching device according to claim 1 and vice versa.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch in den
Dabei zeigen die
-
1 schematisch einen Horizontaltrennschalter in Aufsicht mit einem erfindungsgemäßen Kontaktarm 1, welcher im geschlossenen Zustand zwei Gegenkontakte 2 elektrisch miteinander verbindet, und -
2 ein Ende des Kontaktarms 1 der1 in Seitenansicht mit zwei übereinander angeordneten Profilstangen 3, und -
3 eine Schnittansicht einer Profilstange 3 im Querschnitt, senkrecht zur Längsachse, mit zwei U-förmigen Profilen, und -
4 eine Schnittansicht der Profilstange 3der 3 ,mit Verstärkungen 14 jeweils auf einem Rückenabschnitt 13 des U-förmigen Profils, und -
5 eine Schnittansicht der Profilstange 3der 4 , mit drei U-förmigen Profilen.
-
1 schematically a horizontal circuit breaker in plan view with a contact arm 1 according to the invention, which electrically connects twomating contacts 2 in the closed state, and -
2 one end of the contact arm 1 of1 in side view with twosuperposed profile bars 3, and -
3 a sectional view of asection bar 3 in cross section, perpendicular to the longitudinal axis, with two U-shaped profiles, and -
4 a sectional view of theprofile bar 3 of3 withreinforcements 14 each on aback portion 13 of the U-shaped profile, and -
5 a sectional view of theprofile bar 3 of4 , with three U-shaped profiles.
In
In
Zum Schließen des Horizontaltrennschalters, d. h. zum Verbinden der Trennstrecke über den Kontaktarm
An den Enden auf jeder Seite ist der Kontaktarm
In
Ein oder mehr Federelemente
Die fingerförmigen Strukturen wirken analog Blattfedern mit sehr hoher Federkonstante, welche durch die Distanzelementen
Ein U-förmiges Profil ist U-förmig ausgebildet, wobei bei nach unten weisendem U-förmigen Profil, wie z. B. im erfindungsgemäßen Kontaktarm
Auf einem waagerechten Rückenabschnitt
Die Ecken und Kanten der Profile der Profilstange
In
In
Es können statt z. B. zwei oder drei U-förmige Profile mehr U-förmige Profile in einer Profilstange
Alternativ können nur an den außen liegenden oder nur an den innen liegenden U-förmigen Profilen ein oder mehr Kontaktelemente
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Kontaktarmcontact
- 22
- GegenkontaktstückCounter-contact
- 33
- Profilstangesection bar
- 44
- Schlitzungslitting
- 55
- Drehsockelswivel base
- 66
- Kontaktelementcontact element
- 77
- Distanzelementspacer
- 88th
- Federelementspring element
- 99
- Befestigungselementfastener
- 1010
- breiter Bereichwide range
- 1111
- Stegweb
- 1212
- Schenkelabschnittleg portion
- 1313
- Rückenabschnittback section
- 1414
- Verstärkungreinforcement
- 1515
- abgerundetes Enderounded end
- 1616
- abgerundete Kante, außenrounded edge, outside
- 1717
- abgerundete Kante, innenrounded edge, inside
- 1818
- abgerundete Kante Rückenrounded edge back
- 1919
- Mittelachse bzw. DrehachseCentral axis or axis of rotation
- 2020
- Anschlagsstückstop piece
- 2121
- Drehrichtung zum ÖffnenDirection of rotation for opening
Claims (13)
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