DE1095351B

DE1095351B - Erdungsschalter

Info

Publication number: DE1095351B
Application number: DES61032A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Josef Biersack
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1958-12-17
Filing date: 1958-12-17
Publication date: 1960-12-22

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft Erdungsschalter für Hochspannungsleitungen mit einem die Isolation der Leitung gegen Erde überbrückenden schwenkbaren Schaltmesser. Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung der bekannten Schalter, die für Netze mit heute vielfach verwendeten kapazitiven Spannungswandlern nur schlecht geeignet sind. Bei diesen Netzen ist nämlich normalerweise keine galvanische Verbindung zwischen der Hochspannungsleitung und der Erde vorhanden. Infolgedessen kann die auf der Leitung befindliche und durch die Kapazität sowie durch die Spannung der Leitung gegen Erde bestimmte Ladung der Leitung nicht mehr in genügend kurzer Zeit abfließen. Die Spannung der Leitung gegen Erde kann, verursacht durch Schaltüberspannungen, die Nennspannung weit überschreiten, so daß sich sehr große Ladungen ergeben können. Beim Einschalten der bekannten Erdungsschalter tritt daher ein mit einem starken Entladungsknall verbundener Entladungsstromstoß auf.

Erfindungsgemäß besteht das Schaltmesser des Erdungsschalters aus zwei Armen von unterschiedlichem Leitwert und mit einem gemeinsamen Drehpunkt, was bei Leistungstrennschaltern mit zusätzlicher geschlossener Löschkammer bereits bekannt ist. Der schlechter leitende Schaltarm soll hierbei zwar auch bewirken, daß im eingeschalteten Zustand beider Schaltarme der Strom praktisch nur über den Hauptschaltarm fließt, im übrigen dient er jedoch anderen Aufgaben, als hier beschrieben ist. Die beiden Teile des Schaltmessers nach der Erfindung sind so hintereinander angeordnet, daß beim Erden der Arm mit dem kleineren Leitwert eher als der Arm mit dem größeren Leitwert die Isolation der Leitung gegen Erde überbrückt. Durch diesen Arm mit dem kleinen Leitwert wird der Entladungsstromstoß stark gedämpft. Vor allem wird die Spitze des Entladestromes, die durch den Quotienten aus Spannung und Widerstand gegeben ist, bei geeigneter Bemessung auf einen Bruchteil des Wertes herabgesetzt, der bei den bekannten Erdungsschaltern auftritt.

Die Verwendung von Widerständen bei Schaltern, die Kapazitäten zu schalten haben, ist an sich bekannt. Die bekannten Kondensatorschalter, meist als Leistungsschalter oder Lasttrennschalter ausgebildet, sind jedoch viel zu aufwendig, als daß sie als Erdungsschalter verwendet werden könnten.

Es ist ferner bekannt, bei Trennschaltern einen Vorkontakt mit einem Widerstand vorzusehen. Der Widerstand soll dabei den Strom stufenweise herabsetzen, falls der Trennschalter unter Last geöffnet wird, oder er dient der Eisabschmelzung. Bei der Anordnung des Widerstandes am Ende des Schaltarmes oder am Festkontakt muß er auf einem sehr kleinen Erdungsschalter

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Josef Biersack, Berlm-Sdemensstadt,
ist als Erfinder genannt worden

Raum untergebracht werden. Er kann deshalb nur für sehr kleine Leistungen ausgelegt werden. Die bekannte Schalteranordnung ist daher ebenfalls für die Verwendung als Erdungsschalter ungeeignet.

Bei der Anordnung nach der Erfindung kann sich dagegen der Arm kleinen Leitwertes über die ganze Länge des Schaltmessers erstrecken. Es steht daher für den Widerstand ein großes Volumen und damit ein großes Wärmeaufnahmevermögen zur Verfügung. Der Arm kleinen Leitwertes kann z. B. als Kohlewiderstand ausgebildet sein, der in einem Isolierrohr untergebracht ist. Man kann auch Widerstandsdraht anwenden, der entweder gleichfalls in einem Isolierrohr untergebracht ist oder auf ejn Isolierrohr aufgewickelt wird. Auch spannungsabhängige Widerstände können mit Vorteil verwendet werden.

An dem gemeinsamen Drehpunkt wird man die beiden Arme des Schaltmessers elektrisch gut leitend verbinden, so daß von dort aus nur eine für beide Teile gemeinsame weiterführende Strombahn auszubilden ist. Am anderen Ende des Schaltmessers wirken beide Messerteile zweckmäßig, wie an sich bekannt, mit einem gemeinsamen, auf Leitungspotential liegenden festen Schaltstück zusammen. Den Arm großen Leitwertes wird man, wie an sich bekannt, aus Kupfer herstellen. Eine besonders geeignete Form für diesen Arm ergibt sich, wenn zwei parallel verlaufende Schienen verwendet werden, die das feste Schaltstück von zwei Seiten umfassen und unter Wirkung von Federn gegeneinander gedrückt werden,

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wie bei Erdungsschaltern normaler Ausführung bekannt ist.

Es hat sich als günstig herausgestellt, wenn das Einschalten des Armes mit großem Leitwert um etwa das 3fache der Entladezeitkonstante später als das Einschalten des Armes mit kleinem Leitwert erfolgt. Als Entladezeitkonstante ist dabei das Produkt aus der Erdkapazität der zu erdenden Leitung (gemessen in F) und dem Widerstand des Armes mit kleinem Leitwert (gemessen in Ohm) bezeichnet. Der Widerstand des Armes mit kleinem Leitwert darf nicht zu groß bemessen werden, damit die zu erdende Leitungskapazität vor dem Einschalten des Armes mit großem Leitwert bereits genügend entladen ist. Das Einschalten darf wiederum nicht zeitlich zu sehr verzögert erfolgen, damit bei Fehlschaltungen, z. B. beim Erden einer unter Spannung stehenden Leitung, der Widerstand nicht überlastet wird, bevor er durch den Arm mit großem Leitwert überbrückt wird. Der Arm großen Leitwertes wird zweckmäßig so bemessen, daß er den Kurzschlußstrom kurzzeitig führen kann. Bei der Ausbildung des Schaltmessers ist zu beachten, daß die beiden Arme einen genügend großen Winkel miteinander bilden. Bei einem zu kleinen Winkel zwischen den beiden Messerteilen kann es sonst vorkommen, daß beim Annähern des Schaltmessers an das Gegenschaltstück der zu dem Arm mit geringem Leitwert überspringende Funke zu dem Arm mit großem Leitwert durchzündet', so daß der Arm mit geringem Leitwert durch einen Lichtbogen überbrückt ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Fig. 1 und 2, in denen in zwei Ansichten ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist.

Mit 1 ist ein aus Gießharz bestehender Isolator bezeichnet, auf den an seinem oberen Ende eine Kappe 2 aufgeklebt ist. Die Kappe 2 besitzt einen aufrecht stehenden Bolzen 3, an dem der Anschluß der Hochspannungsleitung erfolgt. Ferner ist auf einen Ansatz 6 der Kappe das feste Schaltstück 4 des Erdungsschalters aufgeschraubt. Dieses feste Schaltstück besitzt eine bogenförmige Kontaktbahn 5, über die die beiden Arme des Schaltmessers 8 gleiten.

Der mit 9 bezeichnete Arm geringen Leitwertes des Schaltmessers besteht aus einem Isolierrohr mit einer Endkappe 10, an der die mit dem Schaltstück 5 zusammenwirkenden Kontaktstücke 12 befestigt sind. Das Isolierrohr ist mit seinem unteren Ende in eine Hülse 15 eingesetzt. Im Isolierrohr befinden sich Kohlewiderstände. Ein guter Stromübergang von den Widerständen auf die Endkappe 10 bzw. Hülse 15 ist durch nicht dargestellte federnde Zwischenglieder sichergestellt.

Der mit 17 bezeichnete Arm großen Leitwertes besteht, wie Fig. 2 zeigt, aus zwei parallel verlaufenden Schienen 18 und 19, die durch geeignete Zwischenstücke 20 miteinander verbunden sind. Mit 22 ist eine aus Blech gebogene Strebe bezeichnet, die mit ihrem einen Ende zwischen die Schienen 18 und 19 greift und dort befestigt ist und mit ihrem anderen Ende schellenartig um das Rohr 9 gelegt ist. Am oberen Ende des Armes mit großem Leitwert ist eine Federanordnung 25 vorgesehen, die die beiden Schienen 18 und 19 zusammendrückt und den erforderlichen Kontaktdruck am festen Schaltstück aufbringt. Die oberen Schienen wirken nicht unmittelbar, sondern über aufgewölbte Zwischenlagen 26 mit der Kontaktbahn 5 des festen Schaltstückes zusammen, um das Einschalten zu erleichern. An ihren unteren Enden sind die Schienen mit einem an der Hülse 15 angebrachten Ansatz 27 verschraubt, der seinerseits noch eine Nase 28 besitzt. An die Nase greift ein abgeknickter Hebel 30, der zur Kurbel 31 eines Druckluftantriebes 32 führt. Der Druckluftantrieb ist unterhalb des Isolators angeordnet und dient gleichzeitig als Plattform für den Isolator.

Der Druckluftantrieb trägt ferner eine mit Schrauben 35 befestigte Platte 36, die zwei als Lagerböcke

ίο dienende, senkrecht zur Platte stehende Ansätze 37 besitzt. In den Lagerböcken ist die Welle 38 gelagert, an der der zur Hülse 15 führende Teil 39 des Schaltmessers angebracht ist. Die Hülse 15, der Ansatz 27, die Nase 28 und der Teil 39 sind zweckmäßig als einteiliges Gußstück hergestellt. Um die Stoßstromfestigkeit des Schalters zu erhöhen, ist zwischen der Platte 36 und Teil 39 des Schaltmessers ein flexibler Leiter 40 angeordnet, der die Lagerung des Schaltmessers elektrisch überbrückt, wie bei Erdungsschaltern an

ao sich bekannt ist.

Die in Fig. 2 rechts vom Schalter gelegene Klaue 45 dient zum Anschluß weiterer Erdungsschalter, die, wie strichpunktiert angedeutet ist, über eine Hardy-Scheibe mit der Klaue 45 verbunden werden.

Zum Erden wird die Kurbel 31 des Druckluftantriebes um 180° gedreht, wie strichpunktiert angedeutet ist. Dadurch wird das Schaltmesser aus der normalerweise eingenommenen, in Fig. 1 links strichpunktiert skizzierten Ausschaltlage in die dargestellte Einschaltlage bewegt. Dabei berührt zunächst der Arm 9 mit geringem Leitwert das feste Schaltstück 5, so daß die Leitung gedämpft entladen wird, bevor der Arm 17 mit großem Leitwert die Isolation der Leitung gegen Erde überbrückt.

Claims

Patentansprüche·.

!.Erdungsschalter für Hochspannungsleitungen mit einem die Isolation der Leitung gegen Erde überbrückenden schwenkbaren Schaltmesser, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltmesser aus zwei Armen (9, 17) von unterschiedlichem Leitwert und mit einem gemeinsamen Drehpunkt besteht, die so hintereinander angeordnet sind, daß beim Erden der Arm (9) mit dem kleineren Leitwert eher als der Arm (17) mit dem größeren Leitwert die Isolation der Leitung gegen Erde überbrückt.
2. Erdungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Arme des Schaltmessers an dem auf Erdpotential liegenden gemeinsamen Drehpunkt elektrisch gut leitend verbunden sind.
3. Erdungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Arme (9, 17) des Schaltmessers mit einem gemeinsamen, auf Leitungspotential liegenden festen Schaltstück (4, 5) zusammenwirken.
4. Erdungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (9) kleinen Leitwertes von einem Widerstandsmaterial, wie z. B. Kohle oder Widerstandsdraht, gebildet wird, das in einem Isolierrohr untergebracht ist, während der Arm (17) großen Leitwertes in an sich bekannter Weise aus Kupfer besteht und zweischienig ausgebildet ist.
5. Erdungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einschalten des Armes (17) mit großem Leitwert um etwa das 3fache der Entladezeitkonstante später als das Einschalten

des Armes (9) mit kleinem Leitwert erfolgt, wobei als Entladezeitkonstante das Produkt aus der Erdkapazität der zu erdenden Leitung und dem Widerstand des Armes (9) mit kleinem Leitwert bezeichnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 559 447, 956 604; österreichische Patentschrift Nr. 73 138; Zeitschrift »Elektrizitäts-Wirtschaft«, Bd. 48 (1949), Heft 11, S. 261.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen