DE102020212116A1 - Coupling device and high-voltage circuit breaker with such a coupling device - Google Patents

Coupling device and high-voltage circuit breaker with such a coupling device Download PDF

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Armin Grund
Johannes Kern
Friedrich Löbner
Andrzej Nowakowski
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Jens Schimmelpfennig
Andre Singer
Wolfgang Sörries
Stefan Wilke
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Koppeleinrichtung (16) mit einem Koppelgetriebe (22) zum Koppeln einer Bewegung eines Stellelements (18) einer Einschaltwiderstandsanordnung (14) an eine Bewegung eines Betätigungselements einer Schalteinheit (12) eines die Schalteinheit (12) und die Einschaltwiderstandsanordnung (14) umfassenden Hochspannungsleistungsschalters (10). Es ist vorgesehen, dass die Koppeleinrichtung (16) weiterhin eine Rückstelleinrichtung (44) zum automatischen Rückstellen des Stellelements (18) nach Erreichen einer definierten Bewegungsposition bei einem Einschaltvorgang aufweist.Die Erfindung betrifft weiterhin einen Hochspannungsleistungsschalter (10) mit einer derartigen Koppeleinrichtung (16) .The invention relates to a coupling device (16) with a coupling mechanism (22) for coupling a movement of an actuating element (18) of a switch-on resistor arrangement (14) to a movement of an actuating element of a switching unit (12) of the switching unit (12) and the switch-on resistor arrangement (14) comprehensive high-voltage circuit breaker (10). It is provided that the coupling device (16) also has a resetting device (44) for automatically resetting the actuating element (18) after a defined movement position has been reached during a switch-on process. The invention also relates to a high-voltage circuit breaker (10) with such a coupling device (16) .

Description

Die Erfindung betrifft eine Koppeleinrichtung mit einem Koppelgetriebe zum Koppeln einer Bewegung eines Stellelements einer Einschaltwiderstandsanordnung an eine Bewegung eines Betätigungselements einer Schalteinheit eines die Schalteinheit und die Einschaltwiderstandsanordnung umfassenden Hochspannungsleistungsschalters.The invention relates to a coupling device with a coupling mechanism for coupling a movement of an actuating element of a switch-on resistor arrangement to a movement of an actuating element of a switching unit of a high-voltage circuit breaker comprising the switching unit and the switch-on resistor arrangement.

Die Erfindung betrifft weiterhin einen entsprechenden Hochspannungsleistungsschalter mit einer Schalteinheit, die ein bezüglich einer Längsachse dieser Schalteinheit axial bewegbares Betätigungselement aufweist und einer Einschaltwiderstandsanordnung, die ein bezüglich einer Längsachse dieser Einschaltwiderstandsanordnung axial bewegbares Stellelement zum Betätigen der Einschaltwiderstandsanordnung aufweist, wobei das Betätigungselement zum Bewegen des Stellelements über eine Koppeleinrichtung mit einem Koppelgetriebe an dieses Stellelement gekoppelt ist.The invention further relates to a corresponding high-voltage circuit breaker with a switching unit, which has an actuating element that can be moved axially with respect to a longitudinal axis of this switching unit, and an on-resistance arrangement that has an actuating element that can be moved axially with respect to a longitudinal axis of this on-resistance arrangement for actuating the on-resistance arrangement, the actuating element for moving the actuating element via a coupling device with a coupling gear is coupled to this actuating element.

Bei Hochspannungsleistungsschaltern werden Einschaltwiderstände einer Einschaltwiderstandsanordnung zur Begrenzung von Überspannungen beim Einschalten verwendet. Dabei wird je Schalteinheit des Leistungsschalters ein Einschaltwiderstand mit zugehöriger Hilfsschaltstrecke bei der Einschaltwiderstandsanordnung eingesetzt.In the case of high-voltage circuit breakers, turn-on resistances of a turn-on resistor arrangement are used to limit overvoltages when they are switched on. In this case, a switch-on resistor with an associated auxiliary contact gap is used in the switch-on resistor arrangement for each switching unit of the circuit breaker.

Ein mechanisches Koppelgetriebe (Zwischengetriebe) hat die Aufgabe, die Kontaktbewegung in der Hilfsschaltstrecke in Abhängigkeit von der Bewegung der Kontakte der Hauptschaltstrecke der Schalteinheit zu steuern. Die Kontaktbewegung bei der Hauptschaltstrecke der Schalteinheit ergibt sich aus der Bewegung des Betätigungselement, die Kontaktbewegung bei der Hilfsschaltstrecke der Einschaltwiderstandsanordnung ergibt sich aus der Bewegung des Stellelements.A mechanical coupling gear (intermediate gear) has the task of controlling the contact movement in the auxiliary contact gap depending on the movement of the contacts in the main contact gap of the switching unit. The contact movement in the main switching gap of the switching unit results from the movement of the actuating element, the contact movement in the auxiliary switching gap of the on-resistance arrangement results from the movement of the actuating element.

Die bisher vorhandenen Lösungen für mechanische Koppelgetriebe sind entweder nicht dauerfest oder sie benötigen Ausschaltenergie, welche dann insbesondere der Hauptschaltstrecke von 2-Zyklen Leistungsschaltern fehlt.The previously available solutions for mechanical coupling gears are either not durable or they require breaking energy, which is then lacking in the main switching gap of 2-cycle circuit breakers in particular.

Die Druckschrift DE 10 2018 205 910 A1 zeigt eine Koppeleinrichtung mit einem Koppelgetriebe zum Koppeln einer Bewegung eines Stellelements einer Einschaltwiderstandsanordnung an eine Bewegung eines Betätigungselements einer Schalteinheit eines die Schalteinheit und die Einschaltwiderstandsanordnung umfassenden Hochspannungsleistungsschalters. Das Koppelgetriebe setzt sich dabei aus einer Welle und mehreren Hebeln zusammen. Beim Einschaltvorgang schließt ebenfalls zuerst die Hilfsschaltstrecke. Nach dem darauffolgenden Schließen der Hauptschaltstrecke verbleibt der Einschaltwiderstand in EIN. Erst beim Ausschalten wird auch die Hilfsschaltstrecke ausgeschaltet und muss sich dabei schneller bewegen als die Hauptschaltstrecke. Weiterhin zeigt diese Druckschrift auch den kompletten Hochspannungsleistungsschalter.The pamphlet DE 10 2018 205 910 A1 shows a coupling device with a coupling mechanism for coupling a movement of an actuating element of a switch-on resistance arrangement to a movement of an actuating element of a switching unit of a high-voltage circuit breaker comprising the switching unit and the switch-on resistance arrangement. The linkage consists of a shaft and several levers. During the switch-on process, the auxiliary contact gap also closes first. After the subsequent closing of the main contact gap, the on-resistance remains ON. The auxiliary contact gap is only switched off when it is switched off and must move faster than the main contact gap. Furthermore, this publication also shows the complete high-voltage circuit breaker.

Ein solches Koppelgetriebe ist mechanisch extrem zuverlässig, aber da die Ausschaltung der Hilfsschaltstrecke parallel zur Ausschaltung der Hauptschaltstrecke erfolgt, wird dafür ein Teil der Ausschaltenergie benötigt. Insbesondere bei schnellen Leistungsschaltern (2-Zyklen Leistungsschaltern) wird jedoch alle verfügbare Energie für die Hauptschaltstrecke benötigt. Ferner ist bei Folgeschaltungen eine Ruhephase einzuhalten, um die Kontaktkoordination zu gewährleisten.Such a coupling mechanism is mechanically extremely reliable, but since the auxiliary switching gap is switched off in parallel with the main switching gap being switched off, part of the breaking energy is required for this. In the case of fast circuit breakers (2-cycle circuit breakers) in particular, however, all available energy is required for the main switching gap. Furthermore, a rest phase must be observed for subsequent circuits in order to ensure contact coordination.

Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen anzugeben, durch die der Hauptschaltstrecke in der Schalteinheit die volle Ausschaltenergie zuteil wird.It is the object of the invention to specify measures by which the main switching path in the switching unit is given the full breaking energy.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is solved by the features of the independent claims. Advantageous configurations are specified in the dependent claims.

Bei der erfindungsgemäßen Koppeleinrichtung mit einem Koppelgetriebe zum Koppeln einer Bewegung eines Stellelements einer Einschaltwiderstandsanordnung an eine Bewegung eines Betätigungselements einer Schalteinheit eines die Schalteinheit und die Einschaltwiderstandsanordnung umfassenden Hochspannungsleistungsschalters, ist vorgesehen, dass diese Koppeleinrichtung weiterhin eine Rückstelleinrichtung zum automatischen Rückstellen des Stellelements nach Erreichen einer definierten Bewegungsposition bei einem Einschaltvorgang aufweist. Bei einer derartigen Koppeleinrichtung sorgt also die Rückstelleinrichtung für ein automatisches Rückstellen des Stellelements. Dies geschieht in der Regel nach dem Schließen der Hauptschaltstrecke der Schalteinheit, jedoch noch im Rahmen des Einschaltprozesses. Somit wird bei einem anschließenden Ausschaltprozess der Hauptschaltstrecke in der Schalteinheit die volle Ausschaltenergie zuteil und benötigte Ruhephasen bei einer Folge von Schaltungen werden automatisch eingehalten.In the coupling device according to the invention with a coupling gear for coupling a movement of an actuating element of a switch-on resistor arrangement to a movement of an actuating element of a switching unit of a high-voltage circuit breaker comprising the switching unit and the switch-on resistor arrangement, it is provided that this coupling device also has a resetting device for automatically resetting the actuating element after a defined movement position has been reached has during a switch-on process. With a coupling device of this type, the resetting device thus ensures that the actuating element is automatically reset. This usually happens after closing the main contact gap of the switching unit, but still during the switch-on process. Thus, during a subsequent switch-off process, the main switching path in the switching unit receives the full switch-off energy and the rest phases required for a sequence of switching operations are automatically maintained.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Rückstelleinrichtung für das Rückstellen einen Energiespeicher, insbesondere eine Druckfeder, aufweist, der über die Einschaltbewegung vorgespannt wird. Dieser Energiespeicher liefert die Energie zum Rückstellen des Stellelements und wird über die Einschaltbewegung „geladen“.In particular, it is provided that the restoring device for restoring has an energy store, in particular a compression spring, which is prestressed via the switch-on movement. This energy store provides the energy to reset the actuating element and is "charged" via the switch-on movement.

Dabei ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Druckfeder bezüglich des Stellelements koaxial angeordnet ist. Bevorzugt umgibt die Druckfeder das Stellelement in der definierten Bewegungsposition zumindest teilweise umfänglich.It is advantageously provided that the compression spring is arranged coaxially with respect to the actuating element. The compression spring preferably surrounds the actuating element at least partially circumferentially in the defined movement position.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Koppelgetriebe eine Verriegelungsstruktur zur lösbaren Verbindung von die Bewegung des Stellelements und der Bewegung des Betätigungselements koppelnden Koppelelementen auf. Im verriegelten Zustand koppelt die Verriegelungsstruktur die Koppelelemente und deren Bewegung und gibt diese Kopplung im gelösten Zustand frei.According to a preferred embodiment of the invention, the coupling mechanism has a locking structure for the detachable connection of coupling elements that couple the movement of the adjusting element and the movement of the actuating element. In the locked state, the locking structure couples the coupling elements and their movement and releases this coupling in the released state.

Weiterhin weit die Koppeleinrichtung bevorzugt einen Auslösemechanismus zum Auslösen der Rückstelleinrichtung auf. Der Auslösemechanismus gibt also vor, wann das Rückstellen des Stellelements einsetzt.Furthermore, the coupling device preferably has a triggering mechanism for triggering the reset device. The triggering mechanism therefore specifies when the actuating element is reset.

Bevorzugt weist der Auslösemechanismus einen die definierte Bewegungsposition markierenden Auslöseanschlag und einen Auslösehebel auf und ist eingerichtet, die Rückstelleinrichtung durch Auftreffen des Auslösehebels auf den Auslöseanschlag zu aktivieren.The triggering mechanism preferably has a triggering stop marking the defined movement position and a triggering lever and is set up to activate the resetting device when the triggering lever hits the triggering stop.

Weiterhin ist dabei mit Vorteil vorgesehen, dass der Auslösemechanismus, insbesondere dessen Auslösehebel, zum Auslösen der Rückstelleinrichtung auf die Verriegelungsstruktur wirkt. Genauer gesagt löst er die entsprechenden koppelnden Koppelelemente, sodass die Bewegung bzw. Position des Stellelements nicht mehr an die Bewegung bzw. Position des Betätigungselements gekoppelt ist. Nun kann beispielsweise der vorgespannte Energiespeicher für eine Rückführung des Stellelements in eine geöffnete Stellung (AUS-Stellung) sorgen.Furthermore, it is advantageously provided that the triggering mechanism, in particular its triggering lever, acts on the locking structure to trigger the resetting device. To put it more precisely, it releases the corresponding coupling elements, so that the movement or position of the actuating element is no longer coupled to the movement or position of the actuating element. Now, for example, the prestressed energy store can ensure that the actuating element is returned to an open position (OFF position).

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Koppelgetriebe mindestens eine Welle und/oder mindestens ein Hebelelement auf. Die Verwendung von Koppelgetrieben mit Wellen und Hebelelementen hat sich bei Hochspannungsleistungsschaltern bewährt.According to a further preferred embodiment of the invention, the linkage has at least one shaft and/or at least one lever element. The use of linkages with shafts and lever elements has proven itself in high-voltage circuit breakers.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Koppelgetriebe eine stellelementseitige Kniehebelanordnung auf, die mindestens eines der Hebelelemente umfasst. Auch die Verwendung von Kniehebelanordnungen hat sich bei Hochspannungsleistungsschaltern bewährt.According to a further preferred embodiment of the invention, the coupling mechanism has a toggle lever arrangement on the actuating element side, which includes at least one of the lever elements. The use of toggle lever arrangements has also proven itself in high-voltage circuit breakers.

Bei dem erfindungsgemäßen Hochspannungsleistungsschalter mit einer Schalteinheit, die ein bezüglich einer Längsachse der Schalteinheit axial bewegbares Betätigungselement aufweist und einer Einschaltwiderstandsanordnung, die ein bezüglich einer Längsachse dieser Einschaltwiderstandsanordnung axial bewegbares Stellelement zum Betätigen der Einschaltwiderstandsanordnung aufweist, wobei das Betätigungselement zum Bewegen des Stellelements über eine Koppeleinrichtung mit einem Koppelgetriebe an dieses Stellelement gekoppelt ist, ist vorgesehen, dass diese Koppeleinrichtung als vorstehend genannte Koppeleinrichtung ausgebildet ist. Bei diesem Hochspannungsleistungsschalter wird der Hauptschaltstrecke in der Schalteinheit die volle Ausschaltenergie zuteil.In the high-voltage circuit breaker according to the invention, with a switching unit that has an actuating element that can be moved axially with respect to a longitudinal axis of the switching unit and a switch-on resistor arrangement that has an actuating element that can be moved axially with respect to a longitudinal axis of this switch-on resistor arrangement for actuating the switch-on resistor arrangement, the actuating element for moving the actuating element having a coupling device with a linkage is coupled to this actuating element, it is provided that this coupling device is designed as the above-mentioned coupling device. With this high-voltage circuit breaker, the main switching gap in the switching unit receives the full breaking energy.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch in Zeichnungen gezeigt und nachfolgend näher beschrieben. Dabei zeigen:

  • 1 eine Teilansicht eines Hochspannungsleistungsschalters im Bereich seiner Koppeleinrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
  • 2 einen an einer Einschaltwiderstandsanordnung des Hochspannungsleistungsschalters angeordneten Teil der Koppeleinrichtung bei ausgeschalteter Schaltstrecke der Einschaltwiderstandsanordnung,
  • 3 den in 2 gezeigten Teil der Koppeleinrichtung am Beginn des Einschaltvorgangs,
  • 4 den in den 2 und 3 gezeigte Teil der Koppeleinrichtung beim Erreichen eines Auslösepunktes einer Rückstelleinrichtung der Koppeleinrichtung,
  • 5 den in den 2 bis 4 gezeigte Teil der Koppeleinrichtung bei einem Schritt des Auslösens der Rückstelleinrichtung und
  • 6 den in den 2 bis 5 gezeigte Teil der Koppeleinrichtung bei einem Rückstellschritt der Rückstelleinrichtung.
In the following, exemplary embodiments of the invention are shown schematically in drawings and described in more detail below. show:
  • 1 a partial view of a high-voltage circuit breaker in the area of its coupling device according to a first preferred embodiment of the invention,
  • 2 a part of the coupling device arranged on an on-resistance arrangement of the high-voltage circuit breaker when the contact gap of the on-resistance arrangement is switched off,
  • 3 the in 2 shown part of the coupling device at the beginning of the switch-on process,
  • 4 the in the 2 and 3 shown part of the coupling device when a triggering point of a reset device of the coupling device is reached,
  • 5 the in the 2 until 4 shown part of the coupling device in a step of triggering the reset device and
  • 6 the in the 2 until 5 part of the coupling device shown in a resetting step of the resetting device.

Die 1 zeigt eine Teilansicht eines Hochspannungsleistungsschalters 10 in Dead-Tank-Bauform mit einer als Unterbrechereinheit bezeichneten Schalteinheit 12 und einer Einschaltwiderstandsanordnung 14 im Bereich einer Koppeleinrichtung 16 zum Koppeln einer Bewegung eines in den 2 bis 6 gezeigten Stellelements 18 der Einschaltwiderstandsanordnung 14 (EWID-Anordnung) an eine Bewegung eines (nicht gezeigten) Betätigungselements der Schalteinheit 12. Bei diesem Hochspannungsleistungsschalter 10 in Dead-Tank-Bauform ist die Schalteinheit 12 also als Dead-Tank-Schalter ausgebildet. Die Schalteinheit 12 und die Einschaltwiderstandsanordnung 14 sind nebeneinander angeordnet, wobei ihre Längsachsen parallel ausgerichtet sind. Die als Dead-Tank-Schalter ausgestaltete Schalteinheit 12 weist einen (nicht gezeigten) Schalter in einem Kapselungsgehäuse 20 auf.the 1 shows a partial view of a high-voltage circuit breaker 10 in dead-tank design with a switching unit 12 referred to as an interrupter unit and an on-resistance arrangement 14 in the area of a coupling device 16 for coupling a movement of a 2 until 6 Actuating element 18 of on-resistance arrangement 14 (EWID arrangement) shown to a movement of an actuating element (not shown) of switching unit 12. In this high-voltage circuit breaker 10 in dead-tank design, switching unit 12 is therefore designed as a dead-tank switch. The switching unit 12 and the on-resistance arrangement 14 are arranged side by side, with their longitudinal axes aligned in parallel. The switching unit 12 designed as a dead tank switch has a switch (not shown) in an encapsulating housing 20 .

Das Betätigungselement der Schalteinheit 12, welches bezüglich der Längsachse der Schalteinheit 12 axial bewegbar ist, betätigt den (nicht gezeigten) eigentlichen Schalter dieser Schalteinheit 12, die sogenannte Hauptschaltstrecke. Das stiftförmige Stellelement 18 der Einschaltwiderstandsanordnung 14, welches bezüglich der Längsachse der Einschaltwiderstandsanordnung 14 axial bewegbar ist, betätigt über die sogenannte Hilfsschaltstrecke die Einschaltwiderstände (EWIDs) dieser Einschaltwiderstandsanordnung 14.The actuating element of the switching unit 12, which can be moved axially with respect to the longitudinal axis of the switching unit 12, actuates the actual switch (not shown) of this switching unit 12, the so-called main switching path. The pin-shaped actuating element 18 of the on-resistance arrangement 14, which can be moved axially with respect to the longitudinal axis of the on-resistance arrangement 14, actuates the on-resistances (EWIDs) of this on-resistance arrangement 14 via the so-called auxiliary contact gap.

Die Koppeleinrichtung 20 weist ein in den 2 bis 6 teilweise gezeigtes Koppelgetriebe 22 auf. Dieses umfasst mindestens auf Seiten der Schalteinheit 12 ein (nicht gezeigtes) Hebelelement, eine Welle 24 auf einer quer zu den Längsachsen von Schalteinheit 12 und Einschaltwiderstandsanordnung 14 verlaufenden ersten Achse 26, sowie auf Seiten der Einschaltwiderstandsanordnung 14 ein erstes Hebelelement 28, welches mit der Welle 24 drehfest verbunden und somit bezüglich der ersten Achse 26 verschwenkbar gelagert ist, sowie ein zweites Hebelelement 30, welches bezüglich einer verlagerbaren zweiten Achse 32 verschwenkbar gelagert ist, die parallel zur ersten Achse 26 verläuft. Die beiden gezeigten Hebelelemente 28, 30 sind über eine lösbare Verriegelungsstruktur 34 aneinander gekoppelt.The coupling device 20 has a in the 2 until 6 partially shown linkage 22 on. This comprises at least one lever element (not shown) on the side of switching unit 12, a shaft 24 on a first axis 26 running transversely to the longitudinal axes of switching unit 12 and on-resistance arrangement 14, and on the side of on-resistance arrangement 14 a first lever element 28 which is connected to the shaft 24 is non-rotatably connected and is thus mounted pivotably with respect to the first axis 26, and a second lever element 30 which is mounted pivotably with respect to a displaceable second axis 32 which runs parallel to the first axis 26. The two lever elements 28 , 30 shown are coupled to one another via a releasable locking structure 34 .

Das Koppelgetriebe 22 weist eine stellelementseitige Kniehebelanordnung 36 auf, die das zweite Hebelelement 30 umfasst. Über diese Kniehebelanordnung 36 und eine (hier im Beispiel als Schlitten ausgebildete) Führung 38 wird das Stellelement 18 linear bewegt, also verschoben.The coupling mechanism 22 has a toggle lever arrangement 36 on the actuating element side, which includes the second lever element 30 . Via this toggle lever arrangement 36 and a guide 38 (designed here in the example as a slide) the actuating element 18 is moved linearly, ie shifted.

Bezüglich des linearen Verstellwegs des Stellelements 18 bzw. der Längserstreckung des Stellelements 18 ist eine Druckfeder 40 koaxial angeordnet. Diese ist ein Energiespeicher 42 einer Rückstelleinrichtung 44 für das Rückstellen des Stellelements 18 und wird über die Einschaltbewegung vorgespannt. Die Rückstelleinrichtung 44 sorgt für ein automatisches Rückstellen des Stellelements 18 nach Erreichen einer definierten Bewegungsposition bei dem Einschaltvorgang des Hochspannungsschalters 10.A compression spring 40 is arranged coaxially with respect to the linear displacement path of the actuating element 18 or the longitudinal extent of the actuating element 18 . This is an energy store 42 of a restoring device 44 for restoring the actuating element 18 and is prestressed via the switch-on movement. The resetting device 44 ensures that the actuating element 18 is automatically reset after a defined movement position has been reached when the high-voltage switch 10 is switched on.

Zu diesem Zweck weist die Koppeleinrichtung 16 weiterhin einen Auslösemechanismus 46 zum Auslösen der Rückstelleinrichtung 44 auf. Der Auslösemechanismus 46 weist seinerseits einen eine (der definierten Bewegungsposition des Stellelements 18 entsprechende) Auslöseposition definierenden Auslöseanschlag 48 und einen Auslösehebel 50 auf. Der Auslösemechanismus 46 ist eingerichtet, die Rückstelleinrichtung 44 bei Auftreffen des Auslösehebels 50 auf den Auslöseanschlag 48 zu aktivieren.For this purpose, the coupling device 16 also has a triggering mechanism 46 for triggering the reset device 44 . The triggering mechanism 46 in turn has a triggering stop 48 defining a triggering position (corresponding to the defined movement position of the actuating element 18 ) and a triggering lever 50 . The triggering mechanism 46 is set up to activate the resetting device 44 when the triggering lever 50 hits the triggering stop 48 .

Die 2 zeigt den an der Einschaltwiderstandsanordnung 14 angeordneten Teil der Koppeleinrichtung 16 bei ausgeschalteter Hilfsschaltstrecke der Einschaltwiderstandsanordnung 14. Dies ist die Ausgangssituation beim Einschaltvorgang des Hochspannungsleistungsschalters 10, bei der sich das Stellelement 18 bezüglich der Einschaltwiderstandsanordnung 14 in einer maximal ausgefahrenen Position befindet.the 2 shows the part of the coupling device 16 arranged on the on-resistance arrangement 14 when the auxiliary switching path of the on-resistance arrangement 14 is switched off. This is the initial situation when the high-voltage circuit breaker 10 is switched on, in which the actuating element 18 is in a maximum extended position with respect to the on-resistance arrangement 14.

Die 3 bis 6 zeigen nun den zeitlichen Ablauf des Einschaltvorgangs und des damit verbundenen Rückstellvorgangs im Bereich des in 2 gezeigten Teils der Koppeleinrichtung 16.the 3 until 6 now show the timing of the switch-on process and the associated reset process in the area of the in 2 shown part of the coupling device 16.

Dabei zeigt die 3 den besagten Teil der Koppeleinrichtung 16 am Beginn des Einschaltvorgangs. Bei dem Koppelgetriebe 22 sorgt ein Antrieb des Betätigungselements der Schalteinheit 12 für eine Drehbewegung der Welle 24 (Pfeil 52), die ihrerseits über die gezeigten weiteren Komponenten 28, 30, 34, 36 des Koppelgetriebes 22 für eine Linearbewegung des Stellelements 18 (Pfeil 54) sorgt. Die Verriegelungsstruktur 34 ist dabei im verriegelten Zustand und koppelt die Bewegungen der beiden Hebelelemente 28, 30. Der am ersten Hebelelement 28 angeordnete Auslösehebel 50 wird von einem Rückstellelement 58 in einer Grundposition gehalten und ist in einer vom Auslöseanschlag 48 beabstandeten Position. Durch die Linearbewegung des Stellelements 18 (Pfeil 56) wird die Druckfeder 40 vorgespannt.The 3 said part of the coupling device 16 at the beginning of the switch-on process. In the linkage 22, a drive of the actuating element of the switching unit 12 ensures a rotary movement of the shaft 24 (arrow 52), which in turn, via the other components 28, 30, 34, 36 of the linkage 22 shown, causes a linear movement of the actuating element 18 (arrow 54) cares. The locking structure 34 is in the locked state and couples the movements of the two lever elements 28, 30. The release lever 50 arranged on the first lever element 28 is held in a basic position by a reset element 58 and is in a position spaced from the release stop 48. The compression spring 40 is pretensioned by the linear movement of the actuating element 18 (arrow 56).

Die 4 zeigt den Teil der Koppeleinrichtung 16 beim Erreichen eines Auslösepunktes der Rückstelleinrichtung 44. In dieser Position ist das erste Hebelelement 28 soweit verschwenkt, dass das freie Ende des Auslösehebels 50 den Auslöseanschlag 48 erreicht hat. Die Druckfeder 40 wird weiter vorgespannt.the 4 shows the part of the coupling device 16 when a trigger point of the reset device 44 is reached. In this position, the first lever element 28 is pivoted so far that the free end of the trigger lever 50 has reached the trigger stop 48 . The compression spring 40 is further biased.

5 zeigt den besagten Teil der Koppeleinrichtung 16 bei einem Schritt des Auslösens der Rückstelleinrichtung 44. Ein weiteres Verdrehen der Welle 24 (Pfeil 54) verschwenkt nun auch den Auslösehebel 50 entgegen der Rückstellkraft des Rückstellelements 58 und wirkt auf die Verriegelungsstruktur 34. Die Druckfeder 40 wird dabei weiter vorgespannt. 5 shows said part of the coupling device 16 in a step of triggering the reset device 44. A further rotation of the shaft 24 (arrow 54) now also pivots the trigger lever 50 against the restoring force of the reset element 58 and acts on the locking structure 34. The compression spring 40 is thereby further biased.

Die 6 zeigt schließlich den Teil der Koppeleinrichtung 16 bei/nach einem Rückstellschritt der Rückstelleinrichtung 44. Der Auslösemechanismus 46 hat nun mit seinem Auslösehebel 50 auf die Verriegelungsstruktur 34 gewirkt, sodass die Verriegelung zwischen den beiden Hebelelementen 28, 30 gelöst ist. Der mit dem Stellelement 18 und der Rückstelleinrichtung 44 verbundene Teil des Koppelgetriebes 22 (hier im Beispiel die Kniehebelanordnung 36) kann sich nun unabhängig von dem nach wie vor an das Betätigungselement der Schalteinheit 12 gekoppelten restlichen Teil des Koppelgetriebes 22 (unter anderem den Komponenten Welle 24 und erstem Hebelelement 28) bewegen. Getrieben von der Rückstellkraft des als Druckfeder 40 ausgebildeten Energiespeichers 42 der Rückstelleinrichtung 44 fährt das Stellelement 18 zurück in seine in 2 gezeigte Ausgangspositionen. Obwohl die Hauptschaltstrecke der Schalteinheit 12 noch geschlossen ist, ist die Hilfsschaltstrecke der Einschaltwiderstandsanordnung 14 schon wieder offen. Dies ist auch der Hauptunterschied zur Situation der 2, wo Hauptschaltstrecke wie Hilfsschaltstrecke offen sind.the 6 finally shows the part of the coupling device 16 during/after a resetting step of the resetting device 44. The triggering mechanism 46 has now acted on the locking structure 34 with its triggering lever 50, so that the locking between the two lever elements 28, 30 is released. The part of the linkage 22 connected to the actuating element 18 and the restoring device 44 (here in the example the toggle lever arrangement 36) can now continue to move independently of the move the remaining part of the linkage 22 coupled to the actuating element of the switching unit 12 (including the components shaft 24 and the first lever element 28). Driven by the restoring force of the energy store 42, embodied as a compression spring 40, of the restoring device 44, the actuating element 18 moves back into its in 2 shown starting positions. Although the main switching path of the switching unit 12 is still closed, the auxiliary switching path of the on-resistance arrangement 14 is already open again. This is also the main difference from the situation of the 2 , where the main contact gap and the auxiliary contact gap are open.

Es ergibt sich beim Einschaltvorgang des Hochspannungsleistungsschalters 10 in der Regel der folgende zeitliche Verlauf: wird der Einschaltvorgang gestartet, so schließt zunächst die Hilfsschaltstrecke der Einschaltwiderstandsanordnung 14 und dann erst die Hauptschaltstrecke der Schalteinheit 12 (Unterbrechereinheit). Anschließend wird als letzter Schritt des Einschaltvorgangs die Hilfsschaltstrecke wieder geöffnet. Beim Ausschaltvorgang des Hochspannungsleistungsschalters 10 wird die Hauptschaltstrecke geöffnet und die Verriegelungsstruktur 34 in einen Verriegelungszustand verbracht, bei dem sie die beiden Hebelelemente 28, 30 wieder koppelt. Bei diesem Ausschaltprozess wird der Hauptschaltstrecke in der Schalteinheit 12 die volle eingesetzte Ausschaltenergie zuteil. Auch benötigte Ruhephasen bei aufeinander folgenden Schaltungen werden automatisch eingehalten.The switch-on process of the high-voltage circuit breaker 10 usually has the following course over time: if the switch-on process is started, the auxiliary contact gap of the on-resistance arrangement 14 closes first and only then does the main contact gap of the switching unit 12 (interrupter unit). Then, as the final step in the switch-on process, the auxiliary contact gap is opened again. When the high-voltage circuit breaker 10 is switched off, the main switching gap is opened and the locking structure 34 is brought into a locking state in which it couples the two lever elements 28, 30 again. During this switching-off process, the main switching path in the switching unit 12 receives the full switching energy used. The rest phases that are required for subsequent switching operations are also automatically maintained.

BezugszeichenlisteReference List

1010
Hochspannungsleistungsschalterhigh voltage circuit breaker
1212
Schalteinheitswitching unit
1414
Einschaltwiderstandsanordnungon-resistance arrangement
1616
Koppeleinrichtungcoupling device
1818
Stellelementactuator
2020
Kapselungsgehäuse (Schalteinheit)encapsulating housing (switching unit)
2222
Koppelgetriebelinkage
2424
Wellewave
2626
Achse, ersteaxis, first
2828
Hebelelement, erstesLever element, first
3030
Hebelelement, zweiteslever element, second
3232
Achse, zweiteaxis, second
3434
Verriegelungsstrukturlocking structure
3636
Kniehebelanordnungtoggle assembly
3838
Führungguide
4040
Druckfedercompression spring
4242
Energiespeicherenergy storage
4444
Rückstelleinrichtung reset device
4646
Auslösemechanismustrigger mechanism
4848
Auslöseanschlagtrigger stop
5050
Auslösehebelrelease lever
5252
Achseaxis
5454
Pfeilarrow
5656
Pfeilarrow
5858
Rückstellelementreturn element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102018205910 A1 [0006]DE 102018205910 A1 [0006]

Claims (10)

Koppeleinrichtung (16) mit einem Koppelgetriebe (22) zum Koppeln einer Bewegung eines Stellelements (18) einer Einschaltwiderstandsanordnung (14) an eine Bewegung eines Betätigungselements einer Schalteinheit (12) eines die Schalteinheit (12) und die Einschaltwiderstandsanordnung (14) umfassenden Hochspannungsleistungsschalters (10), gekennzeichnet durch eine Rückstelleinrichtung (44) zum automatischen Rückstellen des Stellelements (18) nach Erreichen einer definierten Bewegungsposition bei einem Einschaltvorgang.Coupling device (16) with a coupling mechanism (22) for coupling a movement of an actuating element (18) of a switch-on resistor arrangement (14) to a movement of an actuating element of a switching unit (12) of a high-voltage circuit breaker (10 ), characterized by a resetting device (44) for automatically resetting the actuating element (18) after a defined movement position has been reached during a switch-on process. Koppeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstelleinrichtung (44) für das Rückstellen einen Energiespeicher (42), insbesondere eine Druckfeder (40), aufweist, der über die Einschaltbewegung vorgespannt wird.coupling device claim 1 , characterized in that the restoring device (44) for restoring an energy store (42), in particular a compression spring (40), which is biased by the switch-on movement. Koppeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (40) bezüglich des Stellelements (18) koaxial angeordnet ist.coupling device claim 2 , characterized in that the compression spring (40) is arranged coaxially with respect to the actuating element (18). Koppeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelgetriebe eine Verriegelungsstruktur (34) zur lösbaren Verbindung von die Bewegung des Stellelements (18) und der Bewegung des Betätigungselements koppelnden Koppelelementen (28, 30) aufweist.Coupling device according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the linkage has a locking structure (34) for the detachable connection of the movement of the adjusting element (18) and the movement of the actuating element coupling coupling elements (28, 30). Koppeleinrichtung einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Auslösemechanismus (46) zum Auslösen der Rückstelleinrichtung (44).Coupling device one of Claims 1 until 4 , characterized by a trigger mechanism (46) for triggering the resetting device (44). Koppeleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslösemechanismus (46) einen die definierte Bewegungsposition markierenden Auslöseanschlag (48) und einen Auslösehebel (50) aufweist und eingerichtet ist, die Rückstelleinrichtung (44) bei Auftreffen des Auslösehebels (50) auf den Auslöseanschlag (48) zu aktivieren.coupling device claim 5 , characterized in that the release mechanism (46) has a release stop (48) marking the defined movement position and a release lever (50) and is set up to activate the restoring device (44) when the release lever (50) hits the release stop (48). . Koppeleinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslösemechanismus (46), insbesondere dessen Auslösehebel (50), zum Auslösen der Rückstelleinrichtung (44) auf die Verriegelungsstruktur (34) wirkt.coupling device claim 5 or 6 , characterized in that the triggering mechanism (46), in particular its triggering lever (50), acts on the locking structure (34) to trigger the restoring device (44). Koppeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelgetriebe (22) mindestens eine Welle (24) und/oder mindestens ein Hebelelement (28, 30) aufweist.Coupling device according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that the linkage (22) has at least one shaft (24) and/or at least one lever element (28, 30). Koppeleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelgetriebe (22) eine stellelementseitige Kniehebelanordnung (36) aufweist, die mindestens eines der Hebelelemente (30) umfasst.coupling device claim 8 , characterized in that the linkage (22) has a toggle lever arrangement (36) on the actuating element side, which comprises at least one of the lever elements (30). Hochspannungsleistungsschalter (10) mit einer Schalteinheit (12), die ein bezüglich einer Längsachse dieser Schalteinheit (12) axial bewegbares Betätigungselement aufweist und einer Einschaltwiderstandsanordnung (14), die ein bezüglich einer Längsachse dieser Einschaltwiderstandsanordnung (14) axial bewegbares Stellelement (18) zum Betätigen der Einschaltwiderstandsanordnung (14) aufweist, wobei das Betätigungselement zum Bewegen des Stellelements (18) über eine Koppeleinrichtung (16) mit einem Koppelgetriebe (22) an dieses Stellelement (18) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppeleinrichtung (16) als Koppeleinrichtung (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.High-voltage circuit breaker (10) with a switching unit (12), which has an actuating element that can be moved axially with respect to a longitudinal axis of this switching unit (12), and a switch-on resistor arrangement (14) that has an actuating element (18) that can be moved axially with respect to a longitudinal axis of this switch-on resistor arrangement (14). the switch-on resistance arrangement (14), the actuating element for moving the actuating element (18) being coupled to this actuating element (18) via a coupling device (16) with a coupling gear (22), characterized in that the coupling device (16) acts as a coupling device ( 16) after one of Claims 1 until 9 is trained.
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