DE1202867B - Druckgasschalter mit Mehrfachunterbrechung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

HOIh

Deutsche KL: 21c-35/10

Nummer: 1 202 867

Aktenzeichen: A 41017 VIII d/21 c

Anmeldetag: 25. August 1962

Auslegetag: 14. Oktober 1965

Die Erfindung betrifft einen Druckgasschalter mit Mehrfachunterbrechung, bei dem mehrere jeweils in Doppelschaltköpfen untergebrachte Leistungsschaltstellen und mindestens eine hierzu elektrisch in Reihe geschaltete, in einer ständig unter Druckgas stehenden Trennkammer untergebrachte Spannungsschaltstelle vorhanden sind und die Leistungs- und Spannungsschaltstellen jeweils auf getrennten Schaltsäulen aufgebaut sind, wobei die Doppelschaltköpfe Schaltventile besitzen, welche über isolierende, im Innern der Schaltsäule angeordnete Gestänge durch am Fußende der Schaltsäule befindliche pneumatische Betätigungsmittel und die Spannungsschaltstellen über einen im Innern der Schaltsäule befindlichen Kanal pneumatisch vermittels eines am Schaltsäulenfuß befindlichen Schaltventils gesteuert werden, und ein zumindest den Schaltsäulen eines Schalterpoles gemeinsamer Steuerapparat vorgesehen ist.

Die immer höher werdenden Anforderungen an das Ausschaltvermögen von Leistungsschaltern haben dazu geführt, zur Leistungsunterbrechung einerseits und zur Herstellung der Spannungsfestigkeit im ausgeschalteten Zustand andererseits zwei verschiedene Arten von Unterbrechungsstellen zu verwenden, die elektrisch in Reihe geschaltet sind. Dabei muß auf das richtige Zusammenspiel der beiden Unterbrechungsstellenarten geachtet werden derart, daß die Spannungsschaltstellen zeitlich nach den Leistungsschaltstellen geöffnet werden, sobald in letzteren die Unterbrechung des Ausschaltstromes beendet ist. Die geöffneten Spannungsschaltstellen übernehmen dann die Spannungsisolierung über die Schaltstrecke, so daß die Leistungsschaltstellen wieder geschlossen werden können. Für eine vorgegebene Betriebsspannung benötigt man je nach Ausbildung der Spannungsschaltstelle hiervon eine bestimmte Anzahl, während die Anzahl der erforderlichen Leistungsschaltstellen stark mit dem zu unterbrechenden Ausschaltstrom variieren kann. Um zu einem zweckmäßigen Aufbau einer nach Ausschaltströmen gestuften Schalterreihe innerhalb einer bestimmten Nennspannung zu gelangen, hat man deshalb vorgeschlagen, die Leistungsschaltstellen paarweise in Doppelschaltköpfen unterzubringen und diese jeweils auf einer Schaltsäule aufzubauen. Desgleichen sind die Spannungsschaltstellen in Trennkammern untergebracht und einer getrennten Schaltsäule zugeordnet. Dabei hat man den verschiedenen Schaltstellen das Löschmittel gemeinsam zugeführt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß solche Schalter noch eine relativ lange Ausschaltzeit besitzen, wodurch es infolge des immer stärker werdenden Anwachsens

Druckgasschalter mit Mehrfachunterbrechung

Anmelder:

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.,

Baden (Schweiz)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,

München 23, Dunantstr. 6

Als Erfinder benannt:

Karl Holzinger, Nußbäumen, Aargau (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 7. August 1962 (9411)

der Kurzschlußströme in den großen Hochspannungsnetzen nicht mehr gelingt, die Auswirkungen der Kurzschlüsse auf die verschiedenen Betriebsmittel in den Netzen genügend klein zu halten.

Ferner ist bekanntgeworden, am Fußende eines hohlen Tragstützers für die Schaltkammern das Schaltventil für eine Trennstelle anzubringen. Es wird nun, um einerseits eine Verkürzung der Ausschaltzeit und andererseits eine einfache konstruktive Anordnung des Schalters zu erhalten, erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zwischen dem Steuerapparat und den Schaltventilen für die Spannungsschaltstellen pneumatische und zwischen dem Steuerapparat und den Betätigungsmitteln für die Leistungsschaltstellen sowohl elektrische als auch pneumatische Übertragungsmittel vorgesehen sind, wobei letztere derart ausgebildet sind, daß sie nur im Falle eines Versagens der elektrischen Ausschaltauslöservorrichtung wirksam werden.

Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in den Zeichnungen dargestellt.

F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Schalterpoles mit insgesamt drei Schaltsäulen;

F i g. 2 gibt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schalterpoles mit drei Schaltsäulen wieder;

F i g. 3 zeigt in vergrößertem Maßstab nähere Einzelheiten der Steuerungseinrichtung eines Schalters gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist 1 der Druckgasbehälter eines Schalterpoles, auf dem in der Mitte die Schaltsäule 2 ruht, bestehend aus dem an ihrem Fußende befindlichen

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Schaltventil 2 α, dem zweiteiligen hohlen Stützisola- Doppelschaltköpfen in Verbindung, wobei das Isotor 2 b und den beiden Trennkammern 2 c, in denen liergestänge 3 d im Inneren des Stützisolators 3 & andie Spannungsschaltstellen untergebracht sind. Der geordnet ist. Der Stützisolator 3 b steht über den Stützisolator 2 & enthält den Kanal 2 ti zur Druckgas- Rohrkrümmer 3 e ständig mit dem Druckgasbehälbetätigung der nicht näher dargestellten Spannungs- 5 terl in Verbindung. 3h ist ein Vorsteuerventil, schaltstellen in den Trennkammern 2 c mittels des welches über die Ventilstange 3 i mit dem Anker 3 k Schaltventils 2 a. An den beiden Enden des Druck- des Steuermagneten 31 verbunden ist. Der Steuergasbehälters 1 ist jeweils eine Schaltsäule 3 aufgebaut, magnet 31 ist als Permanentmagnet ausgebildet und welche am Fußende pneumatische Betätigungsmittel besitzt eine Wicklung 3 m. Die Ventilstange 3 i ist an 3 a besitzt und ferner auf einem mehrteiligen Stütz- io ihrem linken Ende mit einem Rückstellkolben 3 η isolator 3 b zwei Doppelschaltköpfe 3 c trägt, in denen verbunden, gegen den sich die Feder 3 ο abstützt, die nicht näher dargestellten Leistungsschaltstellen je- welche in dem Raum links vom Kolben 3 η unterweils paarweise untergebracht sind. Die Stützisolato- gebracht ist. Dieser Raum steht über eine Bohrung ren 3 b sind ebenfalls hohl und enthalten das isolie- 3 p mit dem Raum unter dem Kolben 3/ in Verbinrende Gestänge 3d, über welches die pneumatischen 15 dung. Die Bohrung 3p kann auch in bekannter Weise Betätigungsmittel 3 a mit den an den Doppelschalt- als einstellbare Drosselspule ausgebildet sein. An köpfen 3 c angeordneten, nicht näher dargestellten diesen Raum ist außerdem die Druckgasleitung 3 q Schaltventilen an sich bekannter Art verbunden sind. angeschlossen, während an den Raum rechts vom Über den Rohrkrümmer 3 e ist das Innere des Stütz- Rückstellkolben 3 η die Druckgasleitung 3 r angeisolators 3 b mit dem Druckgasbehälter !pneumatisch 20 schlossen ist. Das Rohrstück 3 5 verbindet den Anverbunden. Die Verbindungsleitung 4 läßt die Trenn- triebsraum des Vorsteuerventils 3 h ständig mit dem kammern 2 c über das Innere des Stützisolators 3 b Druckgasbehälter 1. Eine gleichartige Schaltsäule 3 mit dem Druckgasbehälter 1 kommunizieren. In der befindet sich symmetrisch zur Schaltsäule 2 am Leitung 4 kann auch ein Rückschlagventil eingebaut rechten Ende des Druckgasbehälters 1. Sie ist zur sein, welches einen Rückfluß von Druckgas aus 2 c 25 besseren Übersicht in der Figur nicht dargestellt. Die nach 3 b hin verhindert. Zwischen den äußeren elek- Schaltsäule 2, welche die Trennkammern 2 c (F i g. 1) irischen Anschlüssen 5, 6 sind die in den Doppel- trägt, besitzt an ihrem Fußende das Schaltventil 2 α, schaltköpfen 3 c enthaltenen Leistungsschaltstellen das über den Stutzen 2/mit dem Druckgasbehälter 1 und die Spannungsschaltstellen in den Trennkam- verbunden ist, wobei die Ausgangsseite über das mern 2 c in Reihe geschaltet. Dabei ist zwischen dem 30 Rohr 2 g in den Kanal 2 d des Stützisolators 2 b münunteren Doppelschaltkopf der linken Schaltsäule 3 det. Der Ventilteller 2 h ist über die Ventilstange Ii und der linken Trennkammer der Schaltsäule 2 der mit dem Kolben 2k verbunden, welcher im Gehäuse Primärkreis des Stromwandlers 7 noch mit eingeschal- 21 geführt ist und an das die Leitung 9 angeschlossen tet. Der Wandler 7 selbst ist dabei in unmittelbarer ist, die zur pneumatischen Ausgangsseite des Steuer-Nähe der linken Schaltsäule 3 angeordnet, wodurch 35 apparates 8 hinführt. Der Steuerapparat 8 besteht in eine sehr raumsparende Unterbringung möglich ist. an sich bekannter Weise aus dem Ausschaltventil 8 a Mit 8 ist der Steuerapparat bezeichnet, welcher einer- mit dem zugeordneten Ausschaltkraftspeicher 8 b und seits durch die pneumatische Leitung 9 mit dem dem Ausschaltauslöser 8 c sowie dem Einschaltventil Schaltventil« der Schaltsäule 2 und andererseits 8d mit dem zugeordneten Einschaltkraftspeicher 8e durch die elektrische Übertragungsleitung 10 mit den 40 und dem Einschaltauslöser 8/. Die Ventile 8 a, 8d Betätigungsmitteln 3 a der Schaltsäulen 3 verbunden sind in bekannter Art als Servoventile ausgebildet, ist. Die Anordnung nach der Fig. 1 ist besonders wobei das Ventil 8a eingangsseitig mit dem Druckdort zweckmäßig, wo die Anschlüsse 5, 6 des Schal- gasbehälter 1 über das Rohr 8 g und das Ventil 8 d ters oben gewünscht werden. F i g. 2 zeigt eine etwas ausgangsseitig über die Leitung 9 mit dem Schaltandere Anordnung, welche insbesondere dort von 45 ventil 2 a verbunden ist. Die Ausgangsseite des Ven-Vorteil ist, wo es aus Gründen der Leitungsführung tils 8 d ist außerdem an die Druckgasleitung 3 r angein der Schaltanlage erwünscht ist, daß die An- schlossen unter Zwischenschaltung des Impulsventils Schlüsse S, 6 des Schalters verhältnismäßig niedrig 8 h, welches aus einem durchbohrten Ventilkörper 8 i liegen, also etwa in Höhe der unteren Doppelschalt- und einer Rückstellfeder 8 k besteht, wobei sich letzköpfe 3 c. In diesem Falle kann neben dem Strom- 50 tere zwischei 8 i und dem Gehäuse abstützt. Der wandler 7 in unmittelbarer Nähe ein Trennschalter Raum über dem Antriebskolben des Ausschaltventils 11 raumsparend angeordnet werden, so daß die An- 8 a ist über das Rückschlagventil 81 an die Leitung Schlüsse 5,12 der Kombination angenähert in gleicher 3 q angeschlossen. Die Auslösekraftspeicher 8 b, 8e Höhe zu liegen kommen. Die Trennkammern 2 c be- besitzen jeweils Kurvenscheiben 8 m, 8n, welche auf finden sich dabei in Höhe der oberen Doppelschalt- 55 der Welle 8 ο befestigt sind, wobei die Welle 8 ο über köpfe 3 c, was in einfacher Weise durch ein Zwi- die Hebelübertragung 8 p mit der pneumatischen schenstück 2e in der Schaltsäule 2 erreichbar ist. Die Spanneinrichtung 8 q verbunden ist. Die ankommende übrigen der F i g. 1 entsprechenden Teile wurden mit elektrische Steuerleitung 10 a ist einerseits über die den gleichen Bezugsziffern versehen. Leitung 10 mit den Wicklungen 3 m der Auslöse-F i g. 3 zeigt im vergrößerten Maßstab die näheren 60 magnete 3/ und andererseits über die Leitung 10 b Einzelheiten der Steuerung der Schaltsäulen. Am mit dem Auslösemagnet 8 c verbunden,
linken Ende des Druckgasbehälters 1 ist die Schalt- Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung säule 3 angedeutet, welche die Leistungsschaltstellen ist folgende: Zum Ausschalten des Schalters wird 3c (Fig. 1) trägt. Am Säulenfuß befinden sich die über die elektrischen Leitungen 10a, 10, 10& kurzpneumatischen Betätigungsmittel 3 a, welche aus 65 zeitig ein Auslöseimpuls auf die Auslösemagneten 3 Z einem Kolben 3/ bestehen, der im Gehäuse 3 g ge- und 8 c gegeben. Dadurch wird das Feld des Auslöseführtist. Der Kolben 3 /steht über das Isoliergestänge magneten 31 so weit geschwächt, daß der auf den 3d mit den nicht dargestellten Schaltventilen an den Ventilteller des Vorsteuerventils 3h einwirkende

Druck dieses gegen die Feder 3 ο öffnet und dabei den Anker 3 k zum Abfall bringt. Das Druckgas unterströmt den Kolben 3/ und bewegt diesen und die Stange 3 d nach oben, wodurch in an sich bekannter Weise die an den Doppelschaltköpfen 3 c (Fig. 1) angebrachten Schaltventile das öffnen der Leistungsschaltstellen bewirken. Gleichzeitig wird auch der Auslösemagnet 8 c, welcher als Arbeitsstromauslöser ausgebildet ist, zum Ansprechen gebracht. Dadurch wird der Auslösekraftspeicher 8 b, welcher als Kniegelenkverklinkung ausgebildet ist, entklinkt und das Ausschaltventil 8 a geöffnet. Das Druckgas durchströmt, über das Rohrstück 8 g vom Druckgasbehälter 1 kommend, das Ventil 8 α und das Ventil 8 ü", indem es infolge der differentialkolbenartigen Ausbildung von 8 d dieses zu öffnen vermag, und gelangt über die Leitung 9 unter den Antriebskolben 2 k des Schaltventils 2 a. Dieses wird dadurch geöffnet, so daß Druckgas aus dem Druckgasbehälter 1 über das Rohr 2 g in den Kanal 2 d des Stützisolators 2 b gelangen kann, wodurch die in den Trennkammern 2α (Fig. 1) untergebrachten Spannungschaltstellen in an sich bekannter Weise geöffnet werden. Die erforderliche Voreilung beim Ausschalten der Leistungsschaltstellen gegenüber den Spannungsschaltstellen wird in vorteilhafter Weise dadurch erreicht, daß infolge der elektrischen Übertragung des Auslöseimpulses zu den Schaltsäulen 3 hin und der raschen mechanischen Übertragung 3 d innerhalb des Stützisolators 3 b der gewünschte Vorsprung für das öffnen der Leistungsschaltstellen erzielt wird. Sobald im Rohr 2 g Druck ist, wird die Spannvorrichtung 8 q betätigt und über die Hebelübertragung 8 p die Welle 8 σ und die Kurvenscheibe 8 m der Kraftspeicher 8fc wieder gespannt. Das Einschalten erfolgt durch Impulsgabe auf den Einschaltauslöser 8/, wodurch der Kraftspeicher 8 e entklinkt und das Ventil 8 d geöffnet wird, so daß die Leitung 9 entlüftet und das Schaltventil« geschlossen wird. Hierdurch schalten die Spannungsschaltstellen in an sich bekannter Weise ein, und der Schalter ist damit geschlossen, da die Leistungsschaltstellen nur kurzzeitig beim Ausschalten geöffnet worden sind.

Für den Fall, daß in der Leitung 10 ein Fehler, z. B. ein Drahtbruch, vorliegt oder z. B. der Auslösemagnet 31 versagt, würden die Leistungsschaltstellen bei einem gegebenen Ausschaltbefehl nicht arbeiten können und die Spannungsschaltstellen die Unterbrechung des Ausschaltstromes übernehmen müssen, wozu sie jedoch bestimmungsmäßig nicht in der Lage sind und folglich zerstört würden. Um dies zu verhindern, kommt erfindungsgemäß in einem solchen Störungsfalle der elektrischen Übertragungsmittel 10 bzw. 3 Z der pneumatische Kreis, bestehend aus dem Impulsventil 8 h und der Leitung 3 r, zur Wirkung. Wie aus der F i g. 3 leicht zu erkennen ist, wird die Leitung 3 r beim Ausschalten gleichzeitig mit der Leitung 9 unter Druck gesetzt. Damit gelangt Druckgas rechts unter den Kolben 3 n, so daß das Ventil 3 h auf diese Weise aufgerissen wird und die Leistungsschaltstellen ausgeschaltet werden. Das Impulsventil 8 h schließt die Druckgaszufuhr zur Leitung 3 r nach kurzer Zeit wieder ab und entlüftet sie dabei. Hierzu ist der Ventilkörper 8/ als durchbohrter Differentialkolben mit Selbsthaltung ausgebildet, so das 8/ so lange in Schließstellung bleibt, wie auf der Seite der Leitung 9 Druck ansteht. Beim Wegnehmen dieses Druckes, z. B. beim Einschalten, wird der Ventilkörper 8 i durch die Feder 8 k wieder in die gezeichnete Lage gebracht.

Ein weiterer Störungsfall könnte durch ein Versagen des Auslösemagneten 8 c auftreten. Jetzt würden zwar die Leistungsschaltstellen der Säulen 3 ordnungsgemäß arbeiten, hingegen die Spannungsschaltstellen der Säule 2 z. B. bei gegebenem Ausschaltbefehl nicht öffnen, so daß der Schalter vermittels seiner Leistungsschaltstellen nur kurzzeitig ausgeschaltet wird und nicht stationär in Ausschaltstellung gehalten werden kann.

Um dies zu verhindern, ist erfindungsgemäß als pneumatisches Übertragungsmittel die Leitung 3 q vorgesehen. Die Leitung 3 q wird beim Ausschalten der Leistungsschaltstellen unter Druck gesetzt, sobald das Ventil 3 h geöffnet hat. Damit gelangt das Druckgas über das Rückschlagventile/ hinter den

ao Antriebskolben des Ausschaltventils 8 a und öffnet dieses, wodurch auf diesem Wege die Schaltsäule 2 in bereits beschriebener Weise zur Ausschaltung gelangt.

Die neue Anordnung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann es für bestimmte Fälle ausreichend sein, daß der Schalter nur aus einer Schaltsäule 3 besteht, wobei die Schaltsäule 2 z. B. nur eine Trennkammer Ic besitzt. Auch können z.B. in Abänderung der Fig. 3 die Ausschaltauslöser 8 c und 31 elektrisch in Reihe geschaltet sein.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Druckgasschalter mit Mehrfachunterbrechung,

   bei dem mehrere jeweils in Doppelschaltköpfen untergebrachte Leistungsschaltstellen und mindestens eine hierzu elektrisch in Reihe geschaltete, in einer ständig unter Druckgas stehenden Trennkammer untergebrachte Spannungsschalt-

   stelle vorhanden sind und die Leistungs- und Spannungsschaltstellen jeweils auf getrennten Schaltsäulen aufgebaut sind, wobei die Doppelschaltköpfe Schaltventile besitzen, welche über isolierende, im Innern der Schaltsäule angeordnete Gestänge durch am Fußende der Schaltsäule befindliche pneumatische Betätigungsmittel und die Spannungsschaltstellen über einen im Innern der Schaltsäule befindlichen Kanal pneumatisch vermittels eines am Schaltsäulenfuß befindlichen Schaltventils gesteuert werden, und ein zumindest den Schaltsäulen eines Schalterpoles gemeinsamer Steuerapparat vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Steuerapparat und den Schaltventilen für die Span-

   nungsschaltstellen pneumatische und zwischen dem Steuerapparat und den Betätigungsmitteln für die Leistungsschaltstellen sowohl elektrische als auch pneumatische Übertragungsmittel vorgesehen sind, wobei letztere derart ausgebildet sind, daß sie nur im Falle eines Versagens der elektrischen Ausschaltauslösevorrichtung wirksam werden.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 910 077, 927 040, 416.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen