DE1106838B

DE1106838B - Elektrischer Schalter mit in Reihe geschalteten Unterbrechungseinrichtungen

Info

Publication number: DE1106838B
Application number: DEW22614A
Authority: DE
Inventors: Robert E Friedrich
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1957-01-22
Filing date: 1958-01-22
Publication date: 1961-05-18
Also published as: ES239098A1; CH358846A; BE564098A; FR1198483A; US2981814A; GB843031A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung befaßt sich mit einem elektrischen Schalter mit einer mit einem Stromwandler kombinierten Durchführung, die an einem geerdeten Gehäuse befestigt ist und mit einem Ende in ein ebenfalls an dem geerdeten Gehäuse befestigtes Isoliergehäuse ragt, in dem eine Unterbrechungseinrichtung vorgesehen ist. Um die Schaltleistung eines solchen Schalters zu erhöhen, sind erfindungsgemäß zwei Isoliergehäuse in an sich bekannter Weise auf gegenüberliegenden Seiten des sie tragenden geerdeten Gehäuses angebracht. Die in den Isoliergehäusen angeordneten, dem geerdeten Gehäuse zugeordneten Teile der Unterbrechungseinrichtungen sind an den Enden der mit dem Stromwandler kombinierten Durchführung befestigt und durch den Leiter der Durchführung elektrisch verbunden.

Die beiden Schaltkammern können völlig gleich ausgeführt werden. Es ist daher möglich, sie in billiger Massenfertigung herzustellen. Vorteilhaft ist ferner, daß die Abmessungen der Durchführung verringert werden können, falls in an sich bekannter Weise Löschmittel mit einer höheren elektrischen Festigkeit als Luft verwendet werden. Zum Beispiel können die Abmessungen der Durchführung bei der Verwendung der als Löschmittel bekannten Gase Schwefelhexafluo.rid (S F₀) oder Selenhexafluorid (SeF₆) fast auf die Hälfte der bei Luft erforderlichen Abmessungen verringert werden. Es genügt, die Isoliergehäuse, in denen die Unterbrechungseinrichtungen angeordnet sind, aus wetterbeständigem Isoliermaterial, wie Porzellan, herzustellen. Die im Inneren des Schalters angeordnete Durchführung, die gegen atmosphärische Einflüsse geschützt ist, kann aus anderen Isoliermaterialien bestehen.

Ein besonderer Stützisolator wird bei der Erfindung nicht benötigt, da die Isoliergehäuse direkt an dem geerdeten Gehäuse angebracht sind und die hochspannungführenden Teile, die der Durchführung zugekehrt sind, von der Durchführung isoliert gegen Erde getragen werden. Das geerdete Gehäuse kann auch zugleich den Schalterantrieb enthalten. Dadurch wird der Aufbau des Schalters weiter vereinfacht.

Die Erfindung unterscheidet sich auch vorteilhaft von bekannten Schaltern, bei denen auf gegenüberliegenden Seiten eines von einem Stützisolator getragenen spannungführenden Gehäuses Isoliergehäuse vorgesehen sind, die die Unterbrechungsstellen enthalten. Bei diesen Schaltern sind keine Durchführungen vorgesehen. Die einander zugekehrten Teile der Unterbrechungseinrichtungen sind an dem die Isoliergehäuse¹ tragenden Gehäuse angeordnet, das somit Hochspannung führt. Bei diesen Schaltern müssen auch die Betätigungsglieder isoliert von Erdpotential zu den Unterbrechungsstellen geführt werden. Die be-

Elektrischer Schalter mit in Reihe
geschalteten Unterbrechungseinrichtungen

Anmelder:

Westinghouse Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. P. Ohrt, Patentanwalt,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 22. Januar 1957

Robert E. Friedrich, Pittsburgh, Pa. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

kannten Schalter besitzen auch keine Stromwandler.

Deshalb werden zusätzliche Stromwandler benötigt, so daß sich ein erheblich größerer Aufwand ergibt.

Fig. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen einpoligen Schalter gemäß der Erfindung, dessen Schaltstücke in einer Lage dargestellt sind, die sie während des Ausschaltvorganges einnehmen;

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform eines einpoligen Schalters, teilweise im Schnitt, bei dem parallel zur Hauptschaltstelle eine den Reststrom unterbrechende Schaltstelle liegt.

Der in Fig. 1 dargestellte einpolige Schalter ist mit 1 bezeichnet. An den Enden einer Durchführung 40 ist je eine Unterbrechungseinrichtung 2 befestigt. Die Unterbrechungseinrichtungen 2 sind in wetterfesten Gehäusen 3 und 4 untergebracht, die z. B. aus Porzellan hergestellt sind. Die Gehäuse 3 und 4 sind mit ihrem einen Ende an einem geerdeten Getriebekasten 5 angeschraubt. Die Enden der Gehäuse 3 und 4 sind an der Stelle 6 geriffelt. An diesen Stellen der Gehäuse sind mit Hilfe eines geeigneten Zementes 7 Flansche 8 befestigt. Die Flansche 8 sind mittels Schrauben 9 an dem geerdeten Getriebekasten 5 befestigt. Zwischen dem Flansch 8 und dem Getriebekasten 5 ist ein Dichtungsring 10 vorgesehen. Die äußeren Enden der Porzellangehäuse 3 und 4 sind durch je eine Abdeckplatte verschlossen, die mit 11 und 12 bezeichnet sind. Mit der Abdeckplatte 11,12 ist je ein feststehendes Schaltstück 13 baulich vereinigt. Die Abdeckplattenil und 12 sind an die äußeren Flansche8 Um einen gasdicht verschlossenen

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angeschraubt.

Schalter zu erhalten, ist zwischen den Abdeckplatten 11 und 12 und den äußeren Enden der Porzellangehäuse 3 und 4 je eine ringförmige Dichtung 14 vorgesehen. Außerdem ist zwischen dem äußeren Flansch 8 der Gehäuse 3 und 4 und dem Flansch 15 der Abdeckplatten 11 und 12 je eine ringförmige Platte 16 angeordnet, die ein mit Bohrungen versehenes Anschlußstück 17 besitzt.

Jede Unterbrechungseinrichtung 2 besitzt ein als Schaltstift ausgebildetes bewegliches Schaltstück 18, das mit einem feststehenden Schaltstück 13 zusammenarbeitet. Zwischen diesen beiden Schaltstücken wird beim Ausschaltvorgang ein Lichtbogen 19 gezogen. Das bewegliche Schaltstück 18 ist durch einen Bolzen 20 mit einem beweglichen Kolben 21 verbunden. Der Kolben 21 trägt eine Düse 23 aus Isoliermaterial und wird in einem Zylinder 22 geführt. Das bewegliche Schaltstück 18, die Düse 23 und der Kolben 21 werden beim Ein- bzw. Ausschalten des Schalters als Ganzes bewegt.

Im Innern des Zylinders 22 ist mit Hilfe geeigneter Mittel eine Platte 25 zur Führung des Schaltstiftes 18 befestigt. Die Platte 25 besitzt eine Bohrung 25 α für den Durchtritt des beweglichen Schaltstiftes 18. Wie aus der Fig. 1 zu ersehen ist, wird durch eine nach innen gerichtete Bewegung des Kolbens 21 das in dem Raum 26 befindliche Löschmittel, z. B. ein Gas, zusammengedrückt, wodurch eine Löschmittelströmung durch die Bohrung 27 der Düse 23 eintritt, die gegen den Lichtbogen 19 gerichtet ist.

An der Stelle 28 ist an dem einen Ende des beweglichen Schaltstückes 18 ein Hebel 29 aus Isoliermaterial drehbar befestigt. Der Hebel 29 ist an der Stelle 30 an einen Kniehebel 31 angelenkt. Der Kniehebel 31 ist an der Stelle 32 in einem Lager 33 gelagert, das an der Innenseite des Getriebekastens 5 angeschweißt ist. Der untere Arm 34 des Kniehebels 31 ist an der Stelle 35 an einer Zugstange 36 angelenkt. Die Zugstange 36 wird durch einen Magneten betätigt, der in einem Antriebsgehäuse 37 untergebracht ist. Für die Betätigung der Zugstange 36 kann auch ein anderes Antriebsmittel, z. B. ein pneumatisches oder hydraulisches, verwendet werden. Das Antriebsgehäuse 37 ist von einem kegelstumpfförmig ausgebildeten Teil 38 umgeben, der den Getriebekasten 5 trägt und auf einer Grundplatte 39 befestigt ist.

Durch den Getriebekasten 5 erstreckt sich eine Durchführung 40, die von einer ringförmigen Platte 24 getragen wird. Auf die Durchführung 40 sind zwei Stromwandler 41 aufgesteckt. Die Durchführung 40 kann als Kondensatordurchführung ausgebildet werden und besitzt einen Durchführungsbolzen 42. Die Enden des Durchführungsbolzens 42 sind an den Stellen 43 mit einem Gewinde versehen, auf das die Zylinder 22 aufgeschraubt sind. Auf die Enden der Durchführung 40 sind konische Porzellane 45 gesteckt, die mit Schirmen 46 zur Verlängerung des Kriechweges versehen sind. Zwischen den Porzellanen 45 ist ein geerdeter Flansch 47 vorgesehen. Der geerdete Flansch 47 der Durchführung 40 wird von der ringförmigen Platte 24 getragen.

Der Raum 49 des Schalters 1 wird zweckmäßig mit einer für die Löschung des Lichtbogens geeigneten Flüssigkeit oder einem Gas gefüllt. Mit besonderem Vorteil wird für die Löschung des Lichtbogens Schwefelhexafluoridgas (SF₀) verwendet, da dieses Gas besonders gute Löscheigenschaften besitzt.

Beim Ausschaltvorgang wird die Zugstange 36 im Innern des Antriebsgehäuses 37 mit Hilfe der hierfür vorgesehenen Mittel nach unten bewegt. Die nach unten gerichtete Bewegung der Zugstange 36 hat eine Drehung der Kniehebel 31 zur Folge, wodurch eine nach innen gerichtete Bewegung der aus Isoliermaterial hergestellten Hebel 29 bewirkt wird. Dies hat eine nach innen gerichtete Bewegung der beweglichen Schaltstücke 18 zur Folge, wobei zwei in Reihe geschaltete Lichtbogen 19 gezogen werden. Die Löschung des Lichtbogens 19 erfolgt durch eine während des S ehalt Vorganges auftretende Löschmittelströmung. ίο Durch die Löschmittelströmung wird eine schnelle Löschung des Lichtbogens und damit eine schnelle Beendigung der Abschaltung des Stromkreises bewirkt. Die beweglichen Schaltstücke 18 verbleiben, solange der Schalter ausgeschaltet ist, in ihrer Ausschaltstellung.

Beim Einschaltvorgang des Schalters wird die Zugstange 36 nach oben bewegt, was durch die im Antriebsgehäuse 37 untergebrachten Einschaltfedern bewirkt wird. Durch die nach oben gerichtete Bewegung

so der Zugstange 36 wird durch den Hebelmechanismus auf die beweglichen Schaltstücke 18 eine Bewegung übertragen, die diese mit den feststehenden Schaltstücken 13 zur Berührung bringt. In der Einschaltstellung des Schalters fließt der Strom über die leitenden Platten 16, die Abschlußplatten 11, 12, die feststehenden Schaltstücke 13, die beweglichen Schaltstücke 18, die flexiblen Leitungen 60, die Teile 44 der Zylinder 22 und den Bolzen 42 der Durchführung 40.

Da sich der Flansch 47 der Durchführung auf Erdpotential befindet, können einfache Ringstromwandler 41 zur Messung des durch den Schalter 1 fließenden Stromes verwendet werden. Der Aufbau des Schalters ist sehr einfach und seine Schaltleistung recht erheblich, da zwei in Reihe geschaltete Unterbrechungseinrichtungen 2 vorgesehen sind. Der mittlere Teil des Schalters 1 besteht aus dem Getriebekasten 5 und dem kegelstumpfförmigen Teil 38, die beide Erdpotential haben. Der Schalter gemäß der Erfindung kann sowohl waagerecht als auch senkrecht angeordnet werden.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform des Schalters gemäß der Erfindung. Bei diesem Schalter liegt parallel zu jeder Unterbrechungseinrichtung 2 ein Dämpfungsmittel 61. Das Dämpfungsmittel 61 ist als ohmscher Widerstand 62 ausgebildet. Die Dämpfungs-

4-5 mittel 61 liegen in Reihe mit zwei hintereinandergeschalteten, gleichartig ausgebildeten Reststromunterbrechungseinrichtungen, die das Bezugszeichen 63 tragen. Jede Reststromunterbrechungseinrichtung 63 besitzt ein feststehendes Schaltstück 64, das von einem hakenförmigen, federnden Teil 65 getragen wird. Der Teil 65 ist mit Hilfe geeigneter Mittel im Innern des Gehäuses 66 angebracht, das von einem senkrecht angeordneten hohlen Porzellanisolator 67 getragen wird, der den Widerstand 62 enthält.

Mit dem feststehenden Schaltstück 64 arbeitet ein bewegliches Schaltstück 68 zusammen, das von einem Tragkreuz 69 getragen wird, das im Innern eines beweglichen Zylinders 70 angeordnet ist. An dem linken Ende des beweglichen Zylinders 70 der linken Rest-Stromunterbrechungseinrichtung 63 ist eine Düse 71 aus Isoliermaterial vorgesehen, die eine Bohrung 72 besitzt. Aus den Seitenwänden der beweglichen Zylinder 70 ragen Bolzen 70 a heraus, an die je ein Hebel 73 aus Isoliermaterial angelenkt ist. Der bewegliche Zylinder 70 gleitet auf einem feststehenden Zylinder 75. Die Ausschaltbewegung des beweglichen Zylinders 70 bewirkt einen Druckanstieg im Raum 76 des Zylinders 70, wodurch eine Löschmittelströmung durch die Öffnung 72 der Düse 71 eintritt, die mit dem zwischen dem beweglichen Schaltstück 68 und dem feststehen-

den Schaltstück 64 brennenden Reststromlichtbogen in Berührung kommt.

Die beiden Hebel 73 aus Isoliermaterial sind an den Armen 83, 84 eines T-förmigen Hebels 77 mit Hilfe der Bolzen 81, 82 drehbar befestigt. Der T-förmige Hebel ist um einen Bolzen 78 drehbar. Der Bolzen 78 ist im Innern eines Getriebekastens 79 angebracht, der von einem senkrecht angeordneten Gehäuse 80 aus Isoliermaterial getragen wird. Das Gehäuse 80 stützt sich auf einem Getriebekasten 5 a ab, dessen Aufbau im wesentlichen mit dem in der Fig. 1 dargestellten und mit 5 bezeichneten Getriebekasten übereinstimmt.

Der dritte Arm 85 des T-förmigen Hebels 77 ist durch einen Bolzen 86 an einer Betätigungsstange 87 aus Isoliermaterial angelenkt. Die Betätigungsstange 87 erstreckt sich durch das Gehäuse 80 und den Getriebekasten 5 α und endet im Innern des Antriebsgehäuses 37 a.

Der Getriebekasten 5 a ist geerdet und wird von einem Stahlrohr 88 getragen, das auf einem Gerüst 89 befestigt ist. Auf dem Porzellangehäuse 3 und 4 ist je ein Gehäuse 90 angebracht, die die feststehenden Schaltstücke der Unterbrechungseinrichtungen 2 enthalten. Die feststehenden Schaltstücke sind in diesen Gehäusen genauso wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Schalter angeordnet. Die Unterbrechungseinrichtungen 2 sind in den Gehäusen 3 und 4 in der gleichen Weise wie bei dem Schalter gemäß Fig. 1 untergebracht. Bei der Durchführung 40 a wurden die in der Fig. 1 bei der Durchführung 40 eingezeichneten Porzellane 45 fortgelassen. Die Unterbrechungseinrichtungen 2 des Schalters 91 können genau wie beim Schalter nach Fig. 1 auf die Enden des Durchführungsbolzens 42 aufgeschraubt werden, was in der Fig. 2 aber nicht dargestellt ist. Die Durchführung 40 a wird von zwei mit Bohrungen versehenen Platten 24 a getragen, die im Innern des Getriebekastens 5 a angebracht sind.

An den Außenwänden der die feststehenden Schaltstücke aufnehmenden Gehäuse 90 sind Leitungsanschlüsse 93, 94 vorgesehen. Die Gehäuse 90 werden von auf Tragstützen 96 senkrecht angeordneten Gehäusen 95 aus Isoliermaterial getragen.

Der in dem Antriebsgehäuse 37a untergebrachte Antrieb ist so ausgebildet, daß er zuerst eine nach unten gerichtete Auschaltbewegung der Zugstange 36 bewirkt, wodurch die Unterbrechungseinrichtungen 2 betätigt und die Hauptstromlichtbögen 19 (Fig. 1) gezogen werden. Nachdem die Hauptstromlichtbögen 19 gelöscht sind, bewirkt der Antrieb eine nach unten gerichtete Ausschaltbewegung der Betätigungsstange 87, wodurch eine Drehung des T-förmigen Hebels 77 hervorgerufen wird. Die an den T-förmigen Hebel angelenkten Hebel 73 führen hierbei eine geradlinige Bewegung aus und nehmen die beweglichen Zylinder 70 und die mit ihnen verbundenen beweglichen Schaltstücke 68 mit. Durch die bei der Bewegung des Zylinders 70 auftretende Löschmittelströmung wird der Reststromlichtbogen gelöscht.

Durch die Widerstände 62 wird die Löschung der Hauptstromlichtbögen 19 erleichtert, und zwar dadurch, daß ein Parallelstrompfad geschaffen wird. Außerdem wird durch die Widerstände 62 eine gleichmäßig-e Aufteilung der Spannung auf die Unterbrechungseinrichtungen 2 erreicht. Durch den Widerstand 62 wird aber nicht nur die Amplitude des über den Schalter 91 fließenden Stromes verringert, sondern auch der Leistungsfaktor verbessert, so daß eine schnelle Löschung des Lichtbogens in den Reststromunterbrechungsstellen 63 möglich ist. Nachdem der Lichtbogen in den Reststromunterbrechungsstellen 63 gelöscht ist, ist der Stromkreis unterbrochen. Die Betätigungsstange 87 und die Zugstange 36 verbleiben in ihrer unteren Lage.

Wenn der Schalter 91 eingeschaltet werden soll, bewirkt der im Antriebsgehäuse 37 α vorgesehene An- trieb eine nach oben gerichtete Bewegung der Betätigungsstange 87 und der Zugstange 36. Hierdurch werden mit Hilfe des Hebelgestänges die Schaltstücke in die Einschaltstellung gebracht, so daß der Stromkreis über den Schalter 91 wieder geschlossen ist.

Durch die Verwendung von Dämpfungsmitteln 61 wird der Schalter 2 gemäß Fig. 1 so weit ertüchtigt, daß er Schaltungen bei großen Strömen und hohen Spannungen ausführen kann. Durch das Auftreten einer Löschmittelströmung in den Unterbrechungseinrichtungen 2 und die Reststromunterbrechungseinrichtungen 63 wird in Verbindung mit einem schweren Gas, z. B. Schwefelhexafluoridgas, ein sehr leistungsfähiger Schalter geschaffen, weil das Gas an der Stelle komprimiert wird, an der es für die Löschung des Lichtbogens benötigt wird. Für den Schalter gemäß der Erfindung können gewöhnliche Durchführungen benutzt werden, was hinsichtlich der Kosten und der Herstellung des Schalters besonders wünschenswert ist. Das Traggerüst des in Fig. 2 dargestellten Schalters besteht aus den Tragstützen 96, dem senkrecht angeordneten Stahlrohr 88 und den Gehäusen 67, 80, wodurch eine stabile Konstruktion geschaffen wird, die Erdbeben oder anderen Störungen widerstehen kann. Diese Ausbildung des Schalters hat außerdem den Vorteil, daß gewöhnliche Stromwandler 41 benutzt werden können, die auf dem geerdeten Flansch 47 bzw. 47 a der Durchführung 40 bzw. 40 a aufgesteckt werden.

Claims

Patentansprüche.

1. Elektrischer Schalter mit einer mit einem Stromwandler kombinierten Durchführung, die an einem geerdeten Gehäuse befestigt ist und mit einem Ende in ein ebenfalls an dem geerdeten Gehäuse befestigtes Isoliergehäuse ragt, in dem eine Unterbrechungseinrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Isoliergehäuse in an sich bekannter Weise auf gegenüberliegenden Seiten des sie tragenden geerdeten Gehäuses angebracht sind, wobei die in den Isoliergehäusen angeordneten, dem geerdeten Gehäuse zugekehrten Teile der Unterbrechungseinrichtungen an den Enden der mit dem Stromwandler kombinierten Durchführung befestigt und durch den Leiter der Durchführung elektrisch verbunden sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die an den Enden einer Durchführung befestigten Unterbrechungseinrichtungen ein gemeinsamer Antrieb vorgesehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 543 132, 549 741,
607 466, 669 150, 690054, 695 435, 700 729;

französische Patentschriften Nr. 937 821, 1054434, 1086 701;

britische Patentschriften Nr. 642 176, 693 133,
718 401.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen