DE1167936B

DE1167936B - Rotary switch disconnector, especially for electrical outdoor systems

Info

Publication number: DE1167936B
Application number: DENDAT1167936D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Kurt Schmidt
Original assignee: Concordia Masch & Elekt
Current assignee: Concordia Masch & Elekt
Publication date: 1964-04-16

Description

Last-Drehtrennschalter, insbesondere für elektrische Freiluftanlagen Als Lasttrennschalter werden bekanntlich elektrische Hochspannungs - Schaltgeräte bezeichnet, welche die Funktionen eines Trenners und eines Lastschalters in sich vereinigen. Auch ist es bekannt, daß Schaltgeräte für elektrische Freiluftanlagen den erschwerten Verhältnissen dieser Betriehsart gewachsen sein müssen, wobei in der Ausschaltstellung die vorgeschriebene Trennstrecke sichtbar bleiben muß. Dies wird z. B. erfüllt, wenn ein üblicher Freilufttrenner zusätzlich mit einem Stromunterbrecher ausgerüstet wird, der sich nur während des Ausschaltvorganges vorübergehend in den Stromkreis einschaltet.Last-center break switch, particularly for electric outdoor installations as load break switches are high-voltage electrical known - switchgear called that combine the functions of a separator and a circuit breaker in itself. It is also known that switching devices for electrical outdoor systems must be able to cope with the difficult conditions of this type of operation, with the prescribed isolating distance remaining visible in the switched-off position. This is z. B. fulfilled if a conventional outdoor disconnector is also equipped with a circuit breaker that only temporarily turns on the circuit during the switch-off process.

Bei Lasttrennschaltern für Freiluftbetrieb kommt es nun darauf an, wie der Strornunterbrecher mit dem Trenner zusammengebaut ist und wie die Aufgabe der vorübergehenden Einschaltung in den Stromkreis sowie die Betätigung des Schaltinechanismus des Stromunterbrechers gelöst sind.When it comes to switch-disconnectors for outdoor operation, it is now important how the circuit breaker is assembled with the disconnector and how the task the temporary connection in the circuit as well as the actuation of the switching mechanism circuit breaker are released.

Beispielsweise sind Lasttrennschalter bekannt, deren Stromunterbrecher am feststehenden Schaltstück des Trenners so befestigt ist, daß dessen Schaltmechanismus durch das Trennmesser während der Ausschaltbewegung betätigt wird. Damit während dieses Vorganges der Strom seinen Weg über den Stromunterbrecher nimmt, werden vielfach Schleifkontakte oder solchen entsprechende Einrichtungen vorgesehen, die den Strornübergang von dem Trennmesser auf den Strornunterbrecher sicherstellen. Beim Einschaltvorgang werden durch das Trennmesser der Schaltmechanismus des Stromunterbrechers in umgekehrter Richtung betätigt und seine Kontakte wieder geschlossen. Da bei derartigen Lasttrennschaltern der Stromunterbrecher sowohl mechanisch als auch elektrisch mit dem Trennmesser nur zeitweise während des Abschaltvorganges gekuppelt wird, können ernsthafte Behinderungen durch Ansatz von Eis, Rauhreif oder Schnee an den vorübergehend im Eingriff oder Kontakt miteinander stehenden Schalterteilen auftreten, die bis zu einem Versagen des öffnens oder Schließens führen können. Solche Behinderungen bedeuten aber eine starke Beeinträchtigung der B#etriebssicherheit.For example, switch disconnectors are known whose circuit breaker is attached to the stationary contact piece of the disconnector in such a way that its switching mechanism is actuated by the disconnection knife during the opening movement. So that the current takes its way over the circuit breaker during this process, sliding contacts or such corresponding devices are often provided, which ensure the current transfer from the cutting blade to the current breaker. During the switch-on process, the switching mechanism of the circuit breaker is actuated in the opposite direction by the disconnecting knife and its contacts are closed again. Since with such switch disconnectors the circuit breaker is coupled both mechanically and electrically to the disconnection knife only temporarily during the disconnection process, serious obstructions can occur due to the build-up of ice, hoarfrost or snow on the switch parts that are temporarily engaged or in contact with one another, which can even lead to failure opening or closing. Such hindrances mean, however, a strong impairment of operational safety.

Bei anderen bekannten Lasttrennschaltern stellt der Stromunterbrecher selbst die Strombahn des Trenners dar und ist um eine Drehachse schwenkbar ausgebildet. Hierdurch werden zwar die Nachteile der vorstehend beschriebenen Ausführung vermieden, indessen treten dafür andere nicht minder schwerwiegende Nachteile auf. Bei einem solchen Schalter müsseii die stromführenden Teile des Unterbrechers so bemessen sein, daß sie den gesamten Nennstrom dauernd führend können. Dies bedeutet einen erhöhten Werkstoffaufwand, wodurch die Löschung von niedrigen Strömen unwirtschaftlich wird. Ein weiterer empfindlicher Mangel ist darin zu sehen, daß die Schaltstücke des Unterbrechers, die zwangläufig durch den bei Lastunterbrechungen entstehenden Lichtbogen angegriffen werden, sich im Innem der Löschkammer befinden und nur schwer zugänglich sind. Die Beurteilung, ob sich der Schalter nach längerer Zeit noch in betriebstüchtigem Zustand befindet, ist somit wesentlich erschwert.In other known switch disconnectors, the circuit breaker provides itself represents the current path of the isolator and is designed to be pivotable about an axis of rotation. Although this avoids the disadvantages of the embodiment described above, however, there are other no less serious disadvantages. At a Such a switch must dimension the current-carrying parts of the breaker in such a way be that they can continuously carry the entire rated current. This means one increased material expenditure, which makes the extinguishing of low currents uneconomical will. Another significant deficiency can be seen in the fact that the contact pieces of the interrupter, which inevitably occurs due to the load interruptions Arc are attacked, are located inside the arcing chamber and only with difficulty are accessible. The assessment of whether the switch is still in is in a working condition, is therefore made much more difficult.

Bei einem anderen Freiluft-Lasttrennschalter nach Art eines Drehtrennschalters betätigt der mittlere Drehisolator das auf ihm angeordnete schwenkbare Trennmesser und den parallel zu dem letzteren schwenkbaren Stromunterbrecher mit Doppelunterbrechung. Der wesentliche Nachteil eines solchen Schalters besteht darin, daß das Spannen der Schaltfeder und damit der Schaltvorgang im wesentlichen von der Funktionssicherheit der Haltefedern abhängt, die in ihrer Wirkung nachlassen können, so daß unvollkommene Schaltungen vorkommen können, die durch das Nichtlöschen des Lichtbogens bis zu Phasen- oder Erdschlüssen führen. Da außerdem der Stromunterbrecher selbst verschwenkt werden muß, wird der Antrieb, der z. B. beim Ausschalten größere Massen und Kontaktfederkräfte überwinden muß, stärker beansprucht. Auch die mechanische Festigkeit eines solchen Unterbrechers ist hohen Beanspruchungen ausgesetzt, was konstruktiv nachteilig erscheint.With another outdoor switch-disconnector in the manner of a rotary disconnector the central rotary isolator actuates the pivoting cutting knife arranged on it and the double-break circuit breaker pivotable parallel to the latter. The main disadvantage of such a switch is that the tensioning the switching spring and thus the switching process essentially depend on the functional reliability depends on the retaining springs, which can weaken in their effect, so that imperfect Circuits can occur that are caused by not extinguishing the arc up to Lead to phase or earth faults. In addition, since the circuit breaker itself swivels must be, the drive that z. B. when switching off larger masses and contact spring forces must overcome, more stressed. Also the mechanical strength of such Interrupter is exposed to high stresses, which appears to be structurally disadvantageous.

Die vorstehend genannten Schwierigkeiten und Nachteile werden bei dem Last-Drehtrennschalter nach der Erfindung dadurch vermieden, daß der Stromunterbrecher ortsfest zwischen dem mittleren und dem einen der beiden Außenisolatoren gelagert ist, wobei der in Reihe mit dem Stromunterbrecher liegende Arm des Trennmessers eine Kontaktverlängerung oder ein an sich bekanntes Hilfsmesser trägt, das erst nachAbschaltung desLaststromes eine siehthare Trennstrecke nach dem anderen Außenisolator herstellt. Der Betätigungsmechanismus des auf dem Außenisolator unbeweglich angeordneten Stromunterbrechers wird zweckmäßig durch einen an sich bekannten Zapfen des Drehisolators betätigt.The above difficulties and disadvantages are addressed the rotary switch disconnector according to the invention avoided in that the circuit breaker stationary between the middle one and one of the two outer insulators is stored, with the arm of the cutting knife lying in series with the circuit breaker carries a contact extension or a known auxiliary knife that is only after the load current has been switched off, a visible isolating distance after the other external insulator manufactures. The actuation mechanism of the immovably arranged on the outer insulator Circuit breaker is expedient by a known pin of the rotary isolator actuated.

Dies bedeutet, daß der Stromunterbrecher kein Bestandteil des eigentlichen Trenners, sondern ein zusätzliches Bauelement ist. An Stelle der zeitweiligen mechanischen und elektrischen Kupplung des Unterbrechers mit dem Treriner treten feste und dauerhafte Verbindungen, und die vorübergelhende Einschaltung des Unterbrechers in den Stromkreis wird in der Weise bewirkt, daß diesem ein besonderes Trennmesser parallel geschaltet ist, das in der Einschaltstellung des Lasttrennschalters den Unterbrecher überbrückt und beim Ausschaltvorgang diesen wieder öffnet, bevor der Mechanismus des Unterbrechers betätigt wird. Durch die Erfindung wird somit die Aufgabe gelöst, die Lastunterb#rechung getrennt von den übrigen Funktionen des Schalters durchzuführen, so daß der Stromunterbrecher geschützt für sich angebracht ist und einwandfrei arbeitet, während die der Witterung ausgesetzten Teile altbewährte Teile von Trennschaltern an sich üblicher Bauart sind.This means that the circuit breaker is not part of the actual Separator, but an additional component. Instead of the temporary mechanical and electrical coupling of the breaker with the treriner occur solid and permanent Connections, and the temporary inclusion of the breaker in the circuit is effected in such a way that this is connected in parallel with a special cutting knife that bridges the breaker in the closed position of the switch-disconnector and when it is switched off, it opens again before the breaker mechanism is operated. The invention thus solves the problem of load interruption perform separately from the other functions of the switch, so that the circuit breaker protected by itself and working properly during the weather exposed parts well-tried parts of disconnectors of conventional design are.

Der Schalter nach der Erfindung ist somit eine besonders einfache und zweckmäßige Ausführung, die sich sowohl durch ihre Wirtschaftlichkeit als auch durch besondere Zuverlässigkeit ihrer Funktionen auszeichnet. Ausgegangen wird dabei von einem an sich bekannten Drehtrenner mit drei Isolatoren je Pol, deren Achsen annähernd in einer Ebene und im allgemeinen parallel zueinander angeordnet sind. Der mittlere, um seine Achse drehbare Isolator trägt den senkrecht hierzu verlaufenden Trennarm, der mit seinen beiden Enden in feste, auf den äußeren, feststehenden Isolatoren angebrachte Kontaktstücke eingreift und durch den Drdhisolator in zwei Teile geteilt ist, die im allgemeinen gleichlang ausgeführt sind, jedoch auch verschiedene Länge haben können. Die weitere Ausbildung ist nun so getroffen, daß der eine Teil des Trennarmes als Parallelt#renner zum Stromunterbrecher dient, während der andere Teil die eigentliche Trennerfunktion für den gesamten Schalter für sich allein übernimmt.The switch according to the invention is thus a particularly simple and expedient design, which is characterized both by its economic efficiency and by the particular reliability of its functions. This is based on a rotary isolator known per se with three insulators per pole, the axes of which are arranged approximately in one plane and generally parallel to one another. The middle insulator, rotatable about its axis, carries the separating arm which runs perpendicular thereto and which engages with its two ends in fixed contact pieces attached to the outer, stationary insulators and is divided by the wire insulator into two parts, which are generally of the same length, however can also be of different lengths. The further training is now made in such a way that one part of the separating arm serves as a parallel switch to the circuit breaker, while the other part takes on the actual separator function for the entire switch by itself.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Hierbei zeigt A b b. 1 einen Lasttrennschalter in Seitenansicht, A b b. 2 einen Teil desselben, teilweise im Schnitt. Auf dem Grundrahmen 1 des Schalterpoles sind die feststehenden Außenisolatoren2a und 2b sowie der in dem Lager 4 drehbar gelagerte Mittelisolator 3 (Drehisolator) angebracht, der an seinem oberen Ende den Trennarm 5 trägt. Die beiden freien Enden des Trennarmes 5 geben bei geschlossenem Schalter Kontakt mit den feststehenden Schaltstücken 6a und 6 b auf den Isolatoren 2 a und 2 b. An embodiment of the subject matter of the invention is shown schematically in the drawing. Here A b shows b. 1 a switch disconnector in side view, A b b. 2 a part of the same, partly in section. The fixed outer insulators 2a and 2b and the central insulator 3 (rotary insulator) rotatably mounted in the bearing 4, which carries the separating arm 5 at its upper end, are attached to the base frame 1 of the switch pole. The two free ends of the separation arm 5 be closed switch contact with the fixed contact members 6a and 6b on the insulators 2 a and 2 b.

Zwischen dem festen Isolator 2 a und dem Drehisolator 3 ist der Stromunterbrecher 7 nach Art einer Brücke angeordnet. Die wesentlichen Teile des Stromunterbrechers 7 sind die mit Isolierstoff umkleidete Löschkammer 8 und das Mechanismusgehäuse 9, das die Antriebsteile 15 enthält, die dem Schaltstift 10 eine hin- und hergehende Bewegung vermitteln. Wenn der Unterbrecher 7 geschlossen ist, befindet sich der Schaltstift 10 im Eingriff mit dem festen Gegenkontakt 11. The circuit breaker 7 is arranged in the manner of a bridge between the fixed insulator 2 a and the rotary insulator 3. The essential parts of the circuit breaker 7 are the quenching chamber 8 , which is lined with insulating material, and the mechanism housing 9, which contains the drive parts 15 which give the switching pin 10 a reciprocating movement. When the interrupter 7 is closed, the switching pin 10 is in engagement with the fixed mating contact 11.

Mittels des Lagerbockes i 2 ist der Unterbrecher 7 auf dem fesLstehenden Isolator 2 a befestigt, während das Mechanismusgebäuse 9 sich auf den Drehisolator 3 abstützt. Durch einen Zapfen 13 sind die Antriebsteile 15 des Unterbrechers 7 mit dem Drehisolator 3 so gekuppelt, daß dessen Drehbewegungen auf die Antriebsteile 15 übertragen und von diesen in die Längsbewegungen des Schaltstiftes 10 z. B. nach dem Kipphebelsystem umgewandelt werden. Die Antriebsteile 15 sind somit für sich vollständig in dem Mechanismusgehäuse 9 geschützt untergebracht. The interrupter 7 is fastened to the stationary insulator 2 a by means of the bearing block i 2, while the mechanism housing 9 is supported on the rotary insulator 3. By a pin 13 , the drive parts 15 of the interrupter 7 are coupled to the rotary isolator 3 so that its rotational movements are transmitted to the drive parts 15 and from these in the longitudinal movements of the switching pin 10 z. B. be converted according to the rocker arm system. The drive parts 15 are thus completely protected in the mechanism housing 9.

Beim Ausschalten wird durch die Einwirkung einer Kraft auf den Betätigungshebel 14 der Drehisolator 3 in eine Drehbewegung versetzt, so daß sich der Trennarm 5 aus den festen Schaltstücken 6a und 6 b löst. Während nun am Schaltstück 6 a eine vollständige Kontakttrennung erfolgt, wird zwischen dem Trennarm 5 und dem Schaltstück 6 b der Kontakt über einen bestimmten Drohwinkel zunächst noch aufrechterhalten. Dies geschieht beispielsweise mit Hilfe eines Hilfstrennmessers 6c. Der Schaltstift 10 des Stromunterbrechers 7 verharrt zunächst noch in seiner Ausgangsstellung. Der ursprünglich von dem Schaltstück 6 a über den Trennarm 5 zum Schaltstück 6b fließende Strom nimmt jetzt den Weg über die Teile 6 a, 7, 5, 6 c und 6 b. When turning off a force to the operating lever 14 of the rotary insulator is set in a rotational movement by the action of 3, so that the cutting arm 5 triggers the fixed contact members 6a and 6b. While a complete contact separation will now be given on the switching element 6, the contact is over a certain Drohwinkel b initially maintained between the cutting arm 5 and the contact piece. 6 This is done, for example, with the aid of an auxiliary cutting knife 6c. The switching pin 10 of the circuit breaker 7 initially remains in its starting position. The initially flowing from the contact member 6a on the cutting arm 5 to the contact member 6b current now takes the path over the parts 6a, 7, 5, 6 c and 6 b.

Die den Antriebsteilen 15 des Stromunterbrechers 7 durch den Zapfen 13 mitgeteilte Drehbewegung wird zweckmäßig dazu verwendet, eine Schaltfeder (s. A b b. 2) zu spannen. Erst nachdem der Trennarm 5 um einen bestimmten Winkel gedreht worden ist, wird die Bewegung des Schaltstiftes 10 freigegeben, der sich unter dem Einfluß der Schaltfeder jetzt plötzlich und mit hoher Geschwindigkeit von seinem festen Gegenkontakt 11 fortbewegt. Der sich dabei bildende Lichtbogen wird in der Löschkanimer 8 gelöscht und der Strom hierdurch unterbrochen. Die Entfernung zwischen dem Trennarm 5 und dem festen Schaltstück 6a ist in diesem Zeitpunkt so groß, daß sie der wiederkehrenden Spannung standhält, ohne daß es zu einem überschlag kommt. Die weitere Drehung des Trennarrnes5 bewirkt daraufhin die stromlose Kontakttrennung zwischen ihm und dem z. B. in bekannter Weise zurückschnellenden Trennmesser 6c und wird so lange fortgesetzt, bis zwischen diesen Teilen ein Abstand erreicht ist, der als von außen sichtbare Trennstrecke den vorgeschriebenen Bedingungen genügt.The rotary movement communicated to the drive parts 15 of the circuit breaker 7 by the pin 13 is expediently used to tension a switching spring (see A b b 2). Only after the separating arm 5 has been rotated through a certain angle is the movement of the switching pin 10 released, which now suddenly and at high speed moves away from its fixed counter-contact 11 under the influence of the switching spring. The arc that forms is extinguished in the extinguishing canister 8 and the current is interrupted as a result. The distance between the separating arm 5 and the fixed contact element 6a is so great at this point in time that it can withstand the recurring voltage without a flashover occurring. The further rotation of the Trennarrnes5 then causes the currentless contact separation between him and the z. B. in a known manner rebounding cutting knife 6c and is continued until a distance is reached between these parts that meets the prescribed conditions as a separating distance visible from the outside.

Beim Einschalten wird der Trennarm 5 in entgegengesetzter Richtung gedreht. Infolge der den Antriebsteilen 15 des Stromunterbrechers 7 mitgeteilten Drehbewegung wird zunächst der Schaltstift 10 wieder in die »Ein«-Stellung gebracht und die Drehung bis zur Kontaktgabe der Enden des Trennarmes 5 mit den festen Schaltstücken 6a und 6b fortgesetzt.When switching on, the separating arm 5 is rotated in the opposite direction. As a result of the rotary movement communicated to the drive parts 15 of the circuit breaker 7 , the switching pin 10 is first brought back into the "on" position and the rotation is continued until the ends of the separating arm 5 make contact with the fixed switching pieces 6a and 6b .

Claims

Claims: 1. Rotary switch disconnector, in particular for electrical outdoor systems, with two fixed external insulators carrying the fixed contacts and a central actuating or rotary insulator which can be rotated about its longitudinal axis and which swivels both a two-armed cutting knife with two movable contacts and an encapsulated current breaker directly actuated, the latter what only voräbergehend during the switching operation the load current leads, characterized in that the circuit breaker (7) is stationarily mounted between the rotary insulator (3) and said one of the two outer insulators (2 a) and in series with the circuit breaker (7) lying arm of the cutting blade (5) carries a contact extension or a known hip cutting blade (6c) which only produces a visible isolating distance to the other outer insulator (2b ) after the load current has been switched off.

Second rotary switch disconnector according to spoke 1, characterized in that the actuating mechanism of the circuit breaker (7) immovably arranged on the outer insulator (2a) is connected to the latter via a pin (13) of the rotary insulator (3) known per se. Contemplated publications: USA. Patents No. 2613291, 2685004, 2697153, 2710 322nd.