DE1223915B - Freilufttrennschalter - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer: Aktenzeichen: Anmeldetag:
Auslegetag:

HOIh

Deutsche KL: 21c-28/03

W28559VIIId/21c
14. September 1960
1. September 1966

Hochspannungstrennschalter müssen bekanntlich dann, wenn sie für sehr hohe Spannungen verwendet werden, mit standfesten Isolatoren ausgerüstet werden, damit der für den Stromübergang erforderliche gute Eingriff der die Strombahn bildenden Teile, wie Trennmesser und Gegenkontakte, unter allen Umständen, also auch bei Windbeanspruchung, Vereisung und starken Seilkräften, gewahrt ist. Um dieser Forderung zu genügen, ist es bekannt, die Stützisolatoren eines mit zwei hintereinanderliegenden schwenkbaren Trennmessern versehenen Trennschalters aus jeweils drei an einem gemeinsamen Metallgestell befestigten Isolatorsäulen pyramidenförmig zusammenzusetzen. Diese Ausbildung setzt aber voraus, daß das Metallgestell verwindungssteif ist. Andernfalls besteht die Gefahr, daß die drei Säulen eines Stützisolators, die ein statisches unbestimmtes Gebilde sind, ungleichmäßig beansprucht werden und dadurch zu Schaden kommen. Bei den bisher bekannten Trennschaltern hat man deshalb das Metallgestell oder den Rahmen aus Profileisen zusammengesetzt und durch Verstrebungen mit großem Aufwand verwindungssteif zu machen versucht.

Im Gegensatz zum Bekannten läßt sich eine bedeutende Vereinfachung der Rahmenherstellung bei den eingangs genannten Trennschaltern dadurch erreichen, daß das Metallgestell ein Rohr aufweist, an dem die eine Isolatorsäule jedes Stützisolators unmittelbar befestigt ist, während die anderen beiden Isolatorsäulen an je einer senkrecht zum Rohr verlaufenden Traverse angebracht sind. Solche neuartigen Trennschalterrahmen besitzen außer einem geringen Gewicht eine große Verwindungssteifigkeit. Die Herstellung des Rahmens ist verhältnismäßig einfach, denn es sind nur die Traversen in bezug auf das Rohr auszurichten und dann zu befestigen. Der große Biegewiderstand von Rohren in allen Biegeebenen ist schon seit langem bekannt, ebenso die Verwendung von aus Rohren zusammengesetzten Rahmen. Es ist jedoch bisher nicht erkannt worden, daß durch die im Anspruch 1 beschriebene Anordnung mit nur einem Rohr und Quertraversen ein Rahmen für Schalter großer Trennstrecken mit Dreibeinisolatoren erreichbar ist, der bei gegebenem Gewicht die größte Festigkeit aufweist und dessen Herstellung relativ einfach ist.

Besondere Vorteile bietet die Erfindung für Trennschalter, die für extrem hohe Spannungen verwendet werden sollen und aus diesem Grund zwei in einer vertikalen Ebene schwenkbare, von einem mittleren Stützisolator getragene Trennmesser besitzen, die mit festen Kontakten an zwei äußeren Stützisolatoren zusammenwirken. Diese Trennschalter werden einge-Freilufttrennschalter

Anmelder:

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

Vertreter:

Dr. jur. G. Hoepffner, Rechtsanwalt,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:
Chester Upton jun., Trafford, Pa.;
Earl Beach, Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 25. September 1959
so (842486)

setzt, um die bei Trennschaltern mit je einem schwenkbaren Trennmesser je Isolator vorhandene Antriebsvorrichtung zu vereinfachen und die sichere Kontaktgabe besser zu gewährleisten. Beim Auftrennen ist außerdem der Vorteil zweier Trennstellen gegeben.

Gerade hierbei ist die Erfindung von Nutzen, weil die durch sie mögliche Einsparung an Material und Herstellungsaufwand für das Metallgestell besonders ins Gewicht fällt. Dabei empfiehlt es sich, bei den beiden äußeren Stützisolatoren die über eine Traverse am Rohr befestigten beiden Isolatorsäulen auf der den Trennmessern abgekehrten Seite der Stützisolatoren anzuordnen, weil dann die Stützfläche des Trennschalters und das Widerstandsmoment gegen seitliche Kräfte besonders groß wird. Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist jeder Phase einer Starkstromleitung ein Trennschalter mit zwei in Reihe liegenden Schaltstellen zugeordnet, die durch die Drehung einer vertikal verlaufenden Säule des mittleren Isolators betätigt werden. In der Einschaltstellung werden die beiden Trennmesser in bekannter Weise zunächst um ihre Längsachse gedreht, so daß der Kontaktdruck völlig aufgehoben wird, bevor die Messer um 90° in die Ausschaltstellung geschwenkt werden. Beim Einschalten verläuft dieser Vorgang umgekehrt. Das Gewicht der Trenn-

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messer ist durch Druckfedern ausgeglichen, so daß sie aus keiner Lage in die Einschaltstellung einfallen.- Der ganze Schaltermechanismus jeder Phase wird von einem rohrförmigen Grundkörper mit Quertraversen getragen, der einen einfachen, stabilen Aufbau ergibt.

Zum besseren Verständnis- der Erfindung wird auf die folgende Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen verwiesen. Dabei zeigt .

F i g. 1 eine Seitenansicht eines Trennschalters nach der Erfindung; - - - .-■·■■ ·

F i g. 2 ist ein Längsschnitt durch den Schalter nach Fig. 1.

Der dargestellte Schalter bildet einen Pol eines Mehrphasensystems, Er besteht aus drei in einer-Reihe liegenden Dreibeinen 11, die auf einem einzigen rohrförmigen Träger 12 und an ihm.befestigten Tragteilen 13, 14 montiert sind. Jedes Tragteil 13 verläuft quer zur Längsachse des Rohres 12 und trägt zwei Beine des Dreibeines, die in bezug auf das Rohr 12 gespreizt sind. Tragteil 14 dagegen stützt das dritte Dreibein, das vertikal zum Rohr 12 verläuft. Jedes Bein des Dreibeines besteht aus einer Isoherstoffsäule, vorzugsweise aus Porzellan oder einem ähnlichen Material.. Die Anzahl der Isolatoren jeder Säule hängt von der Nennspannung des Netzes ab. Das Rohr 12 besteht aus galvanisiertem Stahl. Als Hauptelement des Metallgestells besitzt es bei gegebenem Gewicht die größte Festigkeit gegen Verdrehen und Biegung. Es ist auf dem oberen Ende zweier mit Abstand voneinander angeordneter Träger 15 befestigt. Die Festigkeil der Konstruktion gestattet es, ohne Versteifungen zwischen den Säulen auszukommen.

Am Ende jedes der beiden an den Enden liegenden Dreibeine ist ein Anschlußstück 18 für die Freileitung befestigt. Auf der Oberseite jedes Anschlußstückes ist ein Zangenkontakt 19 angebracht, dessen elektrische Verbindung mit der Leitung später beschrieben wird. Das obere Ende des Anschlußstückes 18 trägt ferner ein Koronaschild, das aus zwei Teilen 20 besteht.

Die Anschlußstücke 18 können auch als Tragplatte für die Anbringung von Widerstandsanordnungen 16 dienen, die Überspannungen unterdrücken. Solche Widerstandsanordnungen können an einer oder beiden Seiten des Schalters vorgesehen werden, je nach den Daten des zu schaltenden Stromkreises. Die Widerstandsanordnungen verhindern schädliche Überspannungen, die beim Schalten leerlaufender Hoch-Spannungsleitungen und Kabel auftreten können. Die Widerstandsanordnungen sind in an sich bekannter Weise ausgebildet. Die Widerstandsanordnung besteht im wesentlichen aus einem in einem Porzellangehäuse untergebrachten Widerstand, der elektrisch mit dem Anschlußstück 18 verbunden ist und in der Einschaltstellung des Schalters kernen Strom führt. Beim Ausschalten des Schalters wird ein Lichtbogen zwischen dem Trennmesser und dem Zangenkontakt 19 gezogen. Dieser Lichtbogen kann zu einem der Korona-Schilde 20 übergreifen. Der Lichtbogen brennt dann zwischen diesen beiden Stellen, bis das Trennmesser den ersten untersten Lichtbogenring 17 des Widerstandes 16 erreicht. Zu diesem Zeitpunkt springt der Lichtbogen von dem festen Schaltstück auf den Lichtbogenring 17. Dadurch wird ein Drittel des Wider-Standes mit dem Schalter in Reihe geschaltet. Der Lichtbogen brennt fort und wird dabei auf den zweiten und schließlich auf den obersten Lichtbogenring übergeleitet. Dann ist der ganze Widerstand eingeschaltet. Die endgültige Unterbrechung des Lichtbogens rindet zwischen dem Trennmesser und dem obersten Lichtbogenring statt.

Das mittlere Dreibeinil trägt die beiden Trennmesser 21, die mit ihren Drehpunkten einander zugekehrt angeordnet sind. Die beiden Trennmesser sind an Gehäusen 26 angebracht, in denen Getriebe für die Drehung jedes Trenrunessers untergebracht sind. Die Gehäuse sind auf dem mittleren Dreibein so angebracht, daß die Trennmesser vertikal geschwenkt werden können, wobei ihre äußeren Enden in und außer Eingriff mit den vorgeschriebenen Zangenkontakten 19 auf den äußeren Dreibeinen gelangen. Als Träger der Trennmessergehäuse 26 dient ein Untersetzungs-— getriebegehäuse 22. Ein Teil des Gehäuses ist herausgebrochen dargestellt, so daß das Getriebe 23 zu erkennen ist. In das Gehäuse erstreckt sich eine Antriebswelle 24. Zwei Abtriebswellen 25, die parallel mit Abstand voneinander angeordnet sind, erstrecken sich nach oben aus dem Gehäuse. Mit der Antriebswelle 24 ist außerhalb des Gehäuses ein Drehisolator 27 verbunden, der nach unten zu der Traverse 13 führt. Dort ist der Isolator so abgestützt, daß er sich um seine Längsachse drehen kann. Eine Anschlußwelle 28 bildet eine Fortsetzung des Isolators 27 uhterhalb des Rohres 12. Sie führt zu einem umkehrbaren Antrieb 29. Der Antrieb kann entweder elektrisch, mechanisch oder elektromechanisch ausgebildet sein. Er betätigt über die Fortsetzung 28, den Isolator 27 und das Untersetzungsgetriebe 23 die beiden Abtriebswellen 25. Das Untersetzungsgetriebe 23 vermindert die Torsionsbeanspruchung der Isolatorsäule 27, dadie für das Betätigen der Trennmesser nötigen Kräfte verringert werden. Zwei Bolzen 30 sind oberhalb des Gehäuses 22 angebracht. Jeder Bolzen bildet die Achse, um die das Gehäuse 26 bei einer Drehung der Abtriebswellen 25 geschwenkt wird.

Die zu den einzelnen Messern gehörenden Betätigungsanordnungen sind nicht dargestellt. Sie sind im Inneren des Gehäuses 26 untergebracht und können von irgendeiner der verfügbaren Anordnungen sein, die geeignet sind, um den Druck zwischen dem Trennmesser 21 und dem zugehörigen Zangenkontakt 19 zu lösen und das Trennmesser von dem Kontakt 19 wegzubewegen, wenn die Abtriebswelle 29 gedreht wird. Bekannte Anordnungen dieser Art ergeben bei einer Drehung einer mit der Abtriebswelle 25 vergleichbaren Welle über eine Nockenanordnung im Inneren des Gehäuses 26 zunächst eine Drehung des Messers 21 um die Längsachse. Dadurch wird das flache Ende des Messers 21 aus dem Zangenkontakt gelöst. Danach führt die fortgesetzte Drehung der Welle 25 zu einer Schwenkung des Messers 21 mit dem Gehäuse 26 aus der horizontalen Lage in eine im wesentlichen vertikale Stellung. Bei einer entgegengesetzten Drehung der Welle 25 erfolgt die in umgekehrter Weise verlaufende Einschaltbewegung bis zur Aufbringung des Kontaktdruckes. Mit jedem Getriebe ist erne nicht dargestellte Feder als Gegengewicht verbunden, wie ebenfalls bekannt ist.
Wie ersichtlich ist, können drei der vorbeschriebenen Einzelpole zu einer gleichzeitigen Betätigung dadurch zusammengefaßt werden, daß der Antriebsmechanismus 29 einzeln oder gleichzeitig von einem zentralen Steuergerät erregt wird. Beispielweise könnte erne elektrische Anordnung oder ein Hydrauliksystem zur Verbindung aller drei Antriebe verwendet werden, um wahlweise eine Einzelschaltung oder erne gleichzeitige Schaltung zu erreichen.

Die Verwendung eines Trennschalters mit zwei Trennstrecken führt in bekannter Weise zu einer Verkürzung der einzelnen Trennmesser auf fast die Hälfte für jede Trennstrecke zwischen den Anschlußleitungen. Dadurch werden Massenträgheitskräfte und Lagerkräfte am Messer und seinem Antrieb wesentlich verringert, so daß sich auch kleinere Betätigungskräfte selbst bei starker Vereisung ergeben. Die Messer, die in einer vertikalen Ebene bewegt werden, neigen im Vergleich zu Schaltern mit einer seitlichen Schwenkbewegung nur in geringem Maße zu einem Versatz zwischen dem Zangenkontakt und dem Messer. Außerdem erfordert die Bewegung in einer vertikalen Ebene nur einen geringen Raum im Vergleich zu Schaltern mit einer horizontalen Schaltbewegung.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hochspannungstrennschalter für Freiluft ao mit zwei hintereinanderliegenden schwenkbaren Trennmessern, dessen die Trennmesser tragende Stützisolatoren aus jeweils drei an einem gemeinsamen Metallgestell befestigten Isolatorsäulen bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallgestell ein Rohr (12) aufweist, an dem die eine Isolatorsäule jedes Stützisolators (11) unmittelbar befestigt ist, während die anderen beiden Isolatorsäulen an je einer senkrecht zum Rohr verlaufenden Traverse (13) angebracht sind.

2. Hochspannungstrennschalter nach Anspruch 1 mit zwei in einer vertikalen Ebene schwenkbaren, von einem mittleren Stützisolator getragenen Trennmessern, die mit Festkontakten an zwei äußeren Stützisolatoren zusammenwirken, . dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Stützisolator ein Gehäuse (22) mit einem an sich bekannten Untersetzungsgetriebe (23) für die Trennmesser (21) trägt und daß an den beiden äußeren Stützisolatoren Widerstände (16), die beim Ausschalten in an sich bekannter Weise durch einen Lichtbogen ohne mechanische Berührung in den Stromkreis eingeschaltet werden, und an sich bekannte Koronaschirme (20) befestigt sind.

3. Hochspannungstrennschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei den beiden äußeren Stützisolatoren (11) die über eine Traverse (13) am Rohr befestigten beiden Isolatorsäulen auf der den Trennmessern (21) abgekehrten Seite der Stützisolatoren liegen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 391018, 893 362;
britische Patentschrift Nr. 238 384;
USA.-Patentschriften Nr. 2363 360, 2734 955;
El. Engineering, Sept. 1950, S. 54 A.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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