DE102020212116A1 - Coupling device and high-voltage circuit breaker with such a coupling device - Google Patents
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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
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 in2 gezeigten Teil der Koppeleinrichtung am Beginn des Einschaltvorgangs, -
4 den in den2 und3 gezeigte Teil der Koppeleinrichtung beim Erreichen eines Auslösepunktes einer Rückstelleinrichtung der Koppeleinrichtung, -
5 den in den2 bis4 gezeigte Teil der Koppeleinrichtung bei einem Schritt des Auslösens der Rückstelleinrichtung und -
6 den in den2 bis5 gezeigte Teil der Koppeleinrichtung bei einem Rückstellschritt der Rückstelleinrichtung.
-
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 in2 shown part of the coupling device at the beginning of the switch-on process, -
4 the in the2 and3 shown part of the coupling device when a triggering point of a reset device of the coupling device is reached, -
5 the in the2 until4 shown part of the coupling device in a step of triggering the reset device and -
6 the in the2 until5 part of the coupling device shown in a resetting step of the resetting device.
Die
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
Die Koppeleinrichtung 20 weist ein in den
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
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
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
Die
Die
Dabei zeigt die
Die
Die
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-
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
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SIEMENS ENERGY GLOBAL GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SIEMENS GAS AND POWER GMBH & CO. KG, 80333 MUENCHEN, DE |
|
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |