DE1225741B - Betaetigungseinrichtung fuer Hochspannungsdruckgasschalter - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIh

Deutsche Kl.: 21c-40/51

Nummer: 1225 741

Aktenzeichen: A 39994 VIII d/21 c

Anmeldetag: 18. April 1962

Auslegetag: 29. September 1966

Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung für einen Hochspannungsdruckgasschalter mit einer oder mehreren Unterbrechungsstellen, bei dem sich die Schaltventile zur pneumatischen Betätigung der Löschkammern am spannungsführenden Teil des Schalters befinden und über ein Isoliergestänge vom geerdeten Unterteil des Schalters aus gesteuert sind.

Es sind Druckgasschalter bekannt, bei denen die der pneumatischen Betätigung der Schaltstücke dienenden Schaltventile in unmittelbarer Nähe der Schaltstellen angeordnet sind und sich somit am spannungsführenden Teil des Schalters befinden. Dies ergibt günstige Bedingungen hinsichtlich kurzer Schaltzeiten und geringen Druckgasverbrauches, da das Auffüllen der ansonsten notwendigen Zuführungsleitungen und -räume zwischen dem spannungsführenden Teil und dem geerdeten Unterteil des Schalters entfällt. Bei den bekannten Druckgasschaltern dieser Art erfolgt die Betätigung der Schaltventile entweder pneumatisch oder hydraulisch über Steuerrohrleitungen oder mechanisch über Isoliergestänge. Mit dem ständigen Anwachsen der Netzkurzschlußströme gehen im Schalterbau die Bemühungen einher, die Schaltzeiten, insbesondere die Ausschaltzeit der Leistungsschalter, möglichst zu verkürzen. Hierbei kommt der schnellen Übertragung der Schaltbefehle vom Schalterunterteil zu den Schaltkammern eine besondere Bedeutung zu. Den pneumatischen und hydraulischen Übertragungen sind dabei gewisse Grenzen gesetzt. Außerdem sind diese Anordnungen verhältnismäßig aufwendig und störanfällig, da zusätzliche Leitungen bzw. Steuerorgane benötigt werden. Die bekannten mechanischen Übertragungseinrichtungen besitzen ebenfalls noch bestimmte Nachteile, die darin bestehen, daß die am spannungsführenden Teil des Schalters angeordneten Schaltventile kräftige Schließfedern besitzen und über Isolierstangen mit pneumatischen Antriebskolben am Schalterunterteil in Verbindung stehen, die in Ruhestellung beidseitig druckbeaufschlagt sind, während zum Schalten die Kolben einseitig entlüftet werden, wodurch über Kolben und Isolierstange das Schaltventil gegen die Strömungsrichtung und damit gegen den anstehenden hohen Druck des Druckgases geöffnet wird. Die Isolierstange hat dabei die gesamte Öffnungskraft zu übertragen und muß deshalb entsprechend kräftig ausgebildet sein. Ihre zu beschleunigende Masse ist daher relativ groß, so daß die Schaltzeit ungünstig beeinflußt wird. Eine solche Betätigungseinrichtung ist bereits bekannt, bei der eine nach dem Ent-Betätigungseinrichtung für
Hochspannungsdruckgasschalter

Anmelder:

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.,
Baden (Schweiz)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,

München 23, Dunantstr. 6

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Salvatore Giammona,
Nußbäumen, Baden (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 30. März 1962 (3929)

lüftungsprinzip arbeitende Schiebersteuerung verwendet wird.

Zur Vermeidung der erwähnten Nachteile wird deshalb erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß jeweils mindestens ein in Strömungsrichtung öffnendes, durch Druckgas angetriebenes Schaltventil über ein in Schließstellung des Schaltventils unter elastischer Vorspannung stehendes Isolierzuggestänge mit Einrichtungen am Schalterunterteil in Verbindung steht, derart, daß die Einrichtungen das Öffnen und Schließen der Schaltventile bewirken. Bei dieser Anordnung greift beim Ausschalten das Druckgas unmittelbar am Schaltventil selbst an, während das Isoliergestänge dabei frei nachfolgen kann, ohne die Öfmungskraft übertragen zu müssen. Es kann somit als massearmes, elastisches Glied ausgebildet werden, wodurch eine beträchtliche Verringerung der Ausschaltzeit erreicht wird.

F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der neuen Anordnung, wobei als Einrichtung am Schalterunterteil ein Differentialkolben vorgesehen ist;

F i g. 2 zeigt als Einzelheit ein weiteres Ausführungsbeispiel mit federbelastetem Druckgaskolben am Unterteil;

F i g. 3 zeigt als Einzelheit eine als Verklinkung ausgebildete Einrichtung am Unterteil.

In F i g. 1 ist ein Druckgasschalter dargestellt, dessen Unterteil als Druckgasbehälter 1 ausgebildet ist. Über den Hohlstützer 2, der die Erdisolation

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bildet, steht der Druckgasbehälter 1 mit dem span- der Hülse 27 gegen das Freie abgeschlossen wird, nungsführenden Zwischenbehälter 3.1 in pneumati- Dadurch wird die Schließkraft, welche vermittels scher Verbindung. Mit 4.1 ist der Antriebsteil der der Isolierstangen 17.1,17.2 auf die Ventilteller nicht näher dargestellten Schaltstelle oder Schalt- 12.1,12.2 unter Zwischenschaltung der Hebel 15.1, stellen bezeichnet, die dem Behälter 3.1 zugeordnet 5 35.2 und der Ventilstangen 13.1,13.2 ausgeübt wird, sind. Der Antriebsteil 4.1 besteht aus dem Gehäuse aufgehoben. Solange der Schalter sich noch in der 5.1, in dem ein Kolben 6.1 geführt ist, der über eine Einschaltstellung befindet, wird durch den nur von Kolbenstange 7.1 mit dem nicht gezeichneten be- oben her mit Druckgas beaufschlagten Kolben 22 weglichen Schaltstück in Verbindung steht. Das in den Isolierstangen 17.1,17.2 eine Zugkraft erGehäuse 5.1 enthält den Raum 8.1, der über die 10 zeugt und so die Isolierstangen unter elastischer VorÖffnungen 9.1 und 10.1 mit dem Freien verbunden spannung gehalten, durch welche sie eine gewisse ist. Die Einlaßleitung 11.1 verbindet den Behälter Dehnung erleiden, wobei die Isolierstange 17.2 in 3.1 mit dem Raum 8.1 und ist in der gezeichneten ihrer Länge so eingestellt ist, daß sie in der Schließstellung durch den Ventilteller 12.1 des Schaltventils stellung der Ventilteller 12.1,12.2 ebenfalls vorverschlossen. Der Ventilteller 12.1 steht über die 15 gespannt ist. Wird nun zum Ausschalten in der be-Ventilstange 13.1 und den bei 14.1 gelagerten zwei- schriebenen Weise Druckgas unter den Kolben 22 annigen Hebel 15.1" mit der Fassungsstelle 16.1 der gegeben, so kann nun das Druckgas in den Behältern Isolierstange 17.1 und 17.2 in Verbindung. Die 3.1,3.2 über die Verbindungen 11.1,11.2 auf die Ventilstange 13.1 trägt noch einen Federteller 18.1, Ventilteller 12.1,12.2 beschleunigend nach unten gegen den sich die Rückstellfeder 19.1 abstützt. Im 20 einwirken, wodurch die Ventilteller öffnen und in gewählten Ausführungsbeispiel ist über dem Behälter die Räume 8.1, 8.2 Druckgas einströmen kann, das 3.1 ein weiterer. gleichartiger Zwischenbehälter 3.2 die Kolben 6.1, 6.2 nach links bewegt, so daß die vorgesehen. Die Behälter 3.1 und 3.2 stehen über Schaltstellen geöffnet werden. In ihrer unteren den Hohlisolator 20 miteinander in pneumatischer Grenzlage verschüeßen die Ventilteller 12.1,12.2 die Verbindung. Der Behälter 3.2 enthält, in völlig 25 Öffnungen 9.1,9.2, durch die die Räume 8.1,8.2 gleicher Weise wie der Behälter 3.1, den Antriebs- · zuvor vermittels der Öffnungen 10.1,10.2 mit dem teil 4.2, das Gehäuse 5.2 mit Kolben 6.2, Kolben- Freien verbunden und somit drucklos waren. Bei stange 7.2, Raum 8.2, Öffnungen 9.2 und 10.2 sowie diesem beschriebenen Ausschaltvorgang bewegen das Schaltventil mit dem Ventilteller 12.2, der die sich die Isolierstangen nach oben. Sie werden dabei Einlaßleitung 11.2 verschließt und über die Ventil- 30 einerseits durch das auf die Ventilteller 12.1,12.2 stange 13.2 und den bei 14.2 gelagerten Hebel 15.2 wirkende Druckgas angetrieben. Andererseits hilft mit der Fassungsstelle 16.2 der Isolierstange 17.2 in die in den Isolierstangen 17.1,17.2 in Form ihrer Verbindung steht. Die Ventilstange 13.2 trägt den elastischen Vorspannung gespeicherte Energie da-Federteller 18.2, gegen den sich die Feder 19.2 ab- bei mit, den Kolben 22 in seiner Aufwärtsbewegung stützt. Die den Behältern 3.1 und 3.2 zugeordneten, 35 zu beschleunigen. Die Beschleunigung des Kolbens nicht näher dargestellten Schaltstellen können in an 22 wird auch noch durch den Kraftüberschuß insich bekannter Weise elektrisch in Reihe geschaltet folge seiner Ausbildung als Differentialkolben untersein, wodurch eine Mehrfachunterbrechung erzielt stützt, da durch die enge Bohrung 25 der Raum 26 wird. Die Isolierstange 17.1, die z. B. aus elasti- erst gegen Ende der Bewegung nennenswert gefüllt schem Kunststoff mit Glasfasereinlagen besteht, be- 40 wird, wodurch im letzten Teil des Hubes eine Komsitzt am unteren Ende die Fassungsstelle 16.3 und ist pressionsdämpfung erzielt wird. Die Länge der über diese mit dem im Gehäuse 21 geführten Isolierstangen 17.1 und 17.2 sowie ein nicht näher Differentialkolben 22 verbunden. Der Raum ober- dargestellter Anschlag des Differentialkolbens 22 im halb des Differentialkolbens 22 ist durch die Leitung Gehäuse 21 werden zweckmäßigerweise so ein-23 mit dem Druckgasbehälter 1 verbunden, während 45 gestellt, daß die in ihrer unteren Grenzlage die der Raum unterhalb des Kolbens 22 durch das Öffnungen 9.1 und 9.2 abschließenden Ventilteller Hülsenventil 27 verschließbar ist und über die Lei- 12.1 und 12.2 dabei über die Ventilstangen 13.1, rung 24 mit dem Behälter 1 in Verbindung steht. Das 13.2 und die Hebel 15.1,15.2 in den Isolierstangen Hülsenventil 27 trägt einen Bolzen 28, an dem der 17.1 und 17.2 eine gewisse elastische Vorspannung zweiarmige, bei 30 gelagerte Hebel 29 angreift. Zur 50 aufrechterhalten.

Betätigung des Hülsenventils 27 ist das Gestänge 31 Zum Einschalten wird das Hülsenventil 27 über

angedeutet, das mit einer nicht gezeichneten Steuer- das Gestänge 31 und den Hebel 29 wieder nach oben

einrichtung an sich bekannter Art verbunden ist. in die gezeichnete Lage gebracht. Dadurch wird der

Der Differentialkolben 22 besitzt eine enge Bohrung Raum unter der großen Kolbenfläche des Differen-

25 zur Be- und Entlüftung des Raumes 26. Die 55 tialkolbens 22 über das Innere der Hülse 27 mit dem

Isolierstangen 17.1 und 17.2 sind innerhalb der Freien verbunden und somit druckfrei. Der Kolben

Hohlisolatoren 32.1 und 32.2 angeordnet. 22 bewegt sich infolge der auf seine kleinere Fläche

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: von oben wirkenden Druckbeaufschlagung und zum

Es sei angenommen, daß sich der Schalter in einge- Teil durch den im Raum 26 anstehenden Druck

schaltetem Zustand befindet. Zum Ausschalten wird 60 nach unten und bringt über die Isolierstangen 17.1

das Gestänge 31, wie durch den Pfeil angedeutet, und 17.2, die Hebel 15.1 und 15.2 und die Ventil-

nach oben bewegt. Dadurch wird das Hülsenventil stangen 13.1 und 13.2 die Ventilteller 12.1 und 12.2

27 über den Hebel 29 in seine untere Grenzlage ge- in die gezeichnete Lage. Die Räume 8.1 und 8.2

bracht. Während vorher der Raum unter der werden entlüftet, wodurch sich die Kolben 6.1 und

größeren Fläche des Differentialkolbens 22 über das 65 6.2 nach rechts bewegen können und das Einschalten

Innere der Hülse 27 mit dem Freien verbunden war, der Schaltstellen durch entsprechende, nicht näher

gelangt jetzt Druckgas aus dem Behälter 1 über die dargestellte Mittel, wie z. B. Einschaltfedern, erfolgt.

Leitung 24 unter den Kolben 22, während das Innere Dadurch, daß, wie oben beschrieben, die Isolier-

stangen 17.1 und 17.2 auch in der Ausschaltstellung unter einer gewissen elastischen Vorspannung stehen, braucht beim Einschalten nur eine geringere elastische Verformung aufgebracht zu werden, wodurch sich die Einschaltzeit entsprechend verkürzt. Die Rückstellfedern 19.1 und 19.2 können verhältnismäßig schwach ausgebildet sein, so daß sie auf die Schaltvorgänge praktisch keinen verzögernden Einfluß ausüben. Sie dienen lediglich dazu, daß beim Füllen des Schalters mit Druckgas, z. B. beim Erstaufbau oder nach einer Revision, die Ventilteller 12.1 und 12.2 mit Sicherheit sich in ihrer oberen Grenzlage befinden und damit das Druckgas nicht ins Freie ausströmen kann, z. B. über die Öffnungen 9.1,10.1 bzw. 9.2,10.2. Für die Aufstellung in Freiluft werden die Isolierstangen 17.1 und 17.2 in vorteilhafter Weise im Inneren von Hohlisolatoren 32.1 und 32.2 angeordnet, die zweckmäßig mit Druckgas gefüllt sind. Dabei können z. B. die Hebel 15.1 und 15.2 in bekannter Weise auf einer gemeinsamen Welle, die druckdicht in einer entsprechend ausgebildeten Armatur der Hohlisolatoren gelagert ist, mit seitlich versetzten Armen ausgeführt werden, derart, daß sich ein Arm außerhalb der Armatur im Freien und der andere sich im druckgefüllten Inneren der Armatur befindet.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung der am Schalterunterteil befindlichen Einrichtung zur Betätigung des Isoliergestänges ist in Fig. 2 wiedergegeben. Hier sind die der F i g. 1 entsprechenden gleichen Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen. Die Isolierstange 17.1 steht über die Fassungsstelle 16.3 mit einem Kolben 32 in Verbindung, der im Gehäuse 21 geführt ist und unter der Wirkung der Druckfeder 33 steht. Der Raum unter dem Kolben ist über die Leitung 24 mit dem Behälter 1 verbunden. Das Hülsenventil 27 sowie die Teile 28 bis 31 entsprechen völlig denjenigen der Fig. 1.

Die Wirkungsweise ist folgende: In der gezeichneten Lage, die der Einschaltstellung des Schalters entspricht, steht die Isolierstange 17.1 durch die Druckfeder 33 unter elastischer Vorspannung. Zum Ausschalten wird das Hülsenventil 27 in der bereits unter Fig. 1 beschriebenen Weise in die untere Grenzlage gebracht, wodurch sich der Kolben 32 unter Wirkung des einströmenden Druckgases nach oben bewegt. Zum Einschalten wird die Hülse 27 in die gezeichnete Lage zurückgebracht und damit der Raum unter dem Kolben 32 entlüftet, so daß sich Kolben und Isoliergestänge unter Wirkung der Feder 33 nach unten in die gezeichnete Lage bewegt. Diese Anordnung erlaubt eine verhältnismäßig einfache Gestaltung des Kolbens, außerdem entfällt gegenüber der F i g. 1 die Leitung 23. Durch eine entsprechende Hubbegrenzung des Kolbens 32 kann hierbei in gleicher Weise, wie unter Fig. 1 beschrieben, das Isoliergestänge ebenfalls in der Ausschaltstellung unter elastischer Vorspannung gehalten werden.

F i g. 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Betätigungseinrichtung am Schalterunterteil. Hierbei ist die Isolierstange 17.1 über die Fassungsstelle 16.3 " mit einer Halteklinke 34 gelenkig verbunden. Die Halteklinke 34 umgreift mit einer Aussparung den fest im Raum gelagerten Bolzen 35 und wird in der verklinkten Stellung durch einen Schenkel der als Winkelhebel ausgebildeten Stützklinke 36 festgehalten. Der andere Schenkel des Klinkenhebels 36 steht über die Stange 37 mit einer nicht näher dargestellten Auslösevorrichtung in Verbindung, die z. B. als elektromagnetischer Auslöser in bekannter Weise ausgebildet sein kann. Außerdem ist an der Fassungsstelle 16.3 der bei 39 gelagerte Hebel 38 angelenkt, der seinerseits mit einer an sich bekannten Rückstellvorrichtung 40 verbunden ist, die im gewählten Beispiel als Druckgaskolben angedeutet ist.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Die gezeichnete Lage entspricht wiederum der Einschaltstellung des Schalters. Zum Ausschalten wird die Stange 37 durch den nicht dargestellten Auslöser nach rechts bewegt, wie durch den Pfeil angedeutet. Dadurch gibt der linke Schenkel der Stützklinke 36 die Halteklinke 34 frei, die unter der Zugwirkung der Isolierstange 17.1 vom Bolzen 35 abrutscht, so daß sich die Isolierstange nach oben bewegt, wodurch die Ausschaltung des Schalters in der oben unter F i g. 1 beschriebenen Weise vonstatten geht. Zum Einschalten wird Druckgas unter den Kolben der Rückstellvorrichtung gegeben, wodurch die Isolierstange über den Hebel 38 nach unten bewegt wird. In der unteren Grenzlage findet wieder die Verklinkung der Teile-34,35,36 in an sich bekannter Weise statt, wofür die an den Klinken 34 und 36 angreifenden, nicht näher bezeichneten Rückstellfedern vorgesehen sind. Unmittelbar nach vollzogener Einschaltung wird die Rückstellvorrichtung 40 durch ein geeignetes, der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestelltes Steuerventil wieder entlüftet.

In einer Abänderung der Fig. 1 bis 3 kann die Betätigungseinrichtung am Schalterunterteil erfindunggsgemäß als Elektromagnet ausgebildet werden, an dessen Anker die Isolierstange 17.1 angelenkt ist. In der Einschaltstellung des Schalters ist der Magnet erregt und hält das Isoliergestänge in seiner unteren Grenzlage fest. Zum Ausschalten wird der Magnet ganz oder teilweise entregt und gibt die Bewegung des Isoliergestänges nach oben frei, während zum Einschalten des Schalters die Erregung des Magneten voll eingeschaltet wird, wodurch das Isoliergestänge wieder in seine untere Grenzlage übergeführt wird.

Die neue Anordnung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. So ist es z. B. möglich, daß die am spannungsführenden Teil angeordneten Schaltventile die Funktion von Vorsteuerventilen übernehmen und daß zwischen ihnen und dem Schaltstückantrieb weitere Hauptschaltventile zwischengeschaltet werden. Auch bei dieser Anordnung hat man den Vorteil, daß durch die Verwendung eines massearmen und damit leicht zu beschleunigenden Isoliergestänges die Befehlsübertragung zwischen dem Schalterunterteil zu den aktiven, auf Potential liegenden Schaltkammern außerordentlich rasch erfolgt, wodurch im Hinblick auf kurze Schaltzeiten ein weiterer Fortschritt im Schalterbau erzielt wird.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Betätigungseinrichtung für Hochspannungsdruckgasschalter mit einer oder mehreren Unterbrechungsstellen, bei dem sich die Schaltventile zur pneumatischen Betätigung der Löschkammern am spannungsführenden Teil des Schalters befinden und über ein Isoliergestänge vom geerdeten Unterteil des Schalters aus gesteuert sind, dadurch gekennzeichnet, daß je-

weils mindestens ein in Strömungsrichtung öffnendes, durch Druckgas angetriebenes Schaltventil über ein in Schließstellung des Schaltventils unter elastischer Vorspannung stehendes Isolierzuggestänge mit Einrichtungen am Schalterunterteil in Verbindung steht, derart, daß die Einrichtungen das Öffnen und Schließen der Schaltventile bewirken.

2. Betätigungsemrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung am Schalterunterteil einen Zylinder mit Kolben enthält, wobei eine Kolbenfläche ständig vom Druckgas im Sinne einer Zugbeanspruchung des Isolierzuggestänges beaufschlagt und die andere Kolbenfläche beim Öffnen bzw. Schließen der Schaltventile mit Druckgas beaufschlagt bzw. entlüftet ist.

3. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben als Differentialkolben ausgebildet ist, wobei seine kleinere Fläche ständig vom Druckgas beaufschlagt ist.

4. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung am Schalterunterteil einen Zylinder mit Kolben ent-

hält, wobei der Kolben ständig unter Federeinwirkung steht und seme Kolbenfläche beim Öffnen bzw. Schließen der Schaltventile mit Druckgas beaufschlagt bzw. entlüftet ist.

5. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung am Schalterunterteil als Verklinkung ausgebildet ist, wobei zum Öffnen der Schaltventile ein an sich bekannter elektrischer Auslöser für das Lösen der Verklinkung, und zum Schließen der Schaltventile eine an sich bekannte Rückstell- und Spannvorrichtung vorgesehen ist.

6. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung am Schalterunterteil als Elektromagnet ausgebildet ist, wobei zum Öffnen bzw. Schließen der Schalrventile der Elektromagnet entregt bzw. erregt ist.

7. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierzuggestänge im Inneren eines druckgasgefüllten Hohlisolators untergebracht ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 052 502.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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