DE1265815B - Schalteinrichtung fuer Hochspannung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIh

Deutsche KL: 21 c - 35/02

Nummer: 1 265 815

Aktenzeichen: S 100738 VIII d/21 c

Anmeldetag: 30. November 1965

Auslegetag: 11. April 1968

Durch die deutsche Patentschrift 1 133 785 ist ein elektrischer Vakuumschalter bekanntgeworden, der außer einer Hauptschaltstelle eine Parallelschaltstelle besitzt. Die Parallelschaltstelle ist sowohl in der Einschalt- als auch in der Ausschaltstellung des Vakuumschalters geöffnet. Sie wird nur während des Schaltvorganges geschlossen, wodurch ein zur Hauptschaltstelle paralleler Pfad mit einem Widerstand entsteht. Der Widerstand soll ein vorzeitiges Abreißen des Stromes verhindern, das zu Überspannungen führt. Haupt- und Parallelschaltstelle sind hierbei in einem gemeinsamen Vakuumgefäß untergebracht und werden durch einen gemeinsamen Antrieb betätigt.

Eine andere bekannte Schalteinrichtung mit einem Vakuumschalter besitzt eine in Luft arbeitende Parallelschaltstelle (deutsche Patentschrift 547 270). Diese übernimmt den vollen Betriebsstrom der eingeschalteten Schalteinrichtung, wodurch eine unerwünschte Erwärmung des Vakuumschalters vermieden wird.

Ferner ist es bekannt, einem Vakuumschalter einen Widerstand über eine in Luft arbeitende Schaltstrecke parallel zu schalten (deutsche Patentschrift 579 464). Der parallelgeschaltete Widerstand dient dabei zur Herabsetzung von Überspannungen, die der Vakuumschalter hervorrufen kann.

Es ist auch bekannt, einem Vakuumschalter eine in Luft arbeitende Reihentrennstelle zuzuordnen, die dann geöffnet wird, wenn die Kontakte des Vakuumschalters geöffnet sind (deutsche Patentschrift 615 965).

Die Erfindung befaßt sich mit einer Schalteinrichtung für Hochspannung mit einem Vakuumschalter, dem eine in Luft arbeitende Schaltstelle parallel geschaltet ist. Gemäß der Erfindung ist in an sich bekannter Weise in Reihe mit dem Vakuumschalter und dem Parallelschalter eine ebenfalls in Luft arbeitende Schaltstelle angeordnet und für den Vakuumschalter, und die beiden in Luft arbeitenden Schaltstellen ist ein gemeinsamer Antrieb vorhanden. Bei dieser Anordnung wird der Vakuumschalter nur kurzzeitig als Leistungsschalter beansprucht. Er wird weder durch einen hohen Strom noch durch eine hohe Spannung dauernd belastet, da diese Aufgaben von den zusatzliehen in Luft arbeitenden Schaltstellen übernommen werden. Dadurch, daß ein gemeinsamer Antrieb für den Vakuumschalter und die zusätzlichen Schaltstellen vorhanden ist, geschieht die Betätigung der Schaltstellen stets in der richtigen Reihenfolge. Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, mit verhältnismäßig geringem Aufwand die Leistungs-Schalteinrichtung für Hochspannung

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, 8520 Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:

Werner Kohler,

Hans-Joachim Grünefeld, 1000 Berlin

fähigkeit des Vakuumschalters beträchtlich zu erhöhen.

Bei einer Schalteinrichtung, die eine gemeinsame Antriebskurbel für sämtliche Schaltstellen besitzt, empfiehlt es sich, den Vakuumschalter in größerer Nähe des Kurbeldrehpunktes als die anderen Schaltstellen mit der Kurbel zu koppeln. Hierdurch erhält man für den Vakuumschalter einen kleinen Schalthub, während für die Parallel- und die Reihenschaltstelle ein vorteilhaft größerer Hub bei gleichem Schwenkwinkel der Kurbeln zustande kommt.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung erhält man durch die Verwendung eines gemeinsamen beweglichen Schaltstückes für die Parallel- und die Reihenschaltstelle. In diesem Fall ist der dem beweglichen Schaltstück zugeordneten Gleitkontakt der Parallelschaltstelle zugleich das feststehende Schaltstück der Reihenschaltstelle. Die Steuerung des Vakuumschalters erfolgt hier so, daß der Vakuumschalter geöffnet wird, nachdem das gemeinsam bewegliche Schaltstück das feststehende Schaltstück der Parallelschaltstelle verlassen hat, und geöffnet ist, bevor das feststehende Schaltstück der Reihenschaltstelle verlassen wurde, das mit dem Gleitschaltstück der Parallelschaltstelle identisch ist. Ein weiteres Mittel zu einer einfachen konstruktiven Gestaltung im Sinne der Erfindung besteht in einem Isolierstoffkörper, der die Parallel- und Reihenschaltstelle aufnimmt und den Vakuumschalter trägt. Der Isolierstoffkörper wird zweckmäßig aus Gießharz hergestellt, wie an sich bekannt ist, weil man hierbei auch verhältnismäßig komplizierte Formen mit geringem Aufwand herstellen kann. In dem Isolierstoffkörper kann man beispielsweise eine für die drei Schaltstellen gemeinsame Antriebswelle lagern, so daß keine großen Toleranzen zwischen dem Antrieb und den von dem Isolierstoffkörper aufgenommenen anzutreibenden Teilen zu

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berücksichtigen sind. Der Isolierstoffkörper kann hierbei in bekannter Weise zugleich die Isolierung der drei Schaltstellen gegen Ende übernehmen. Für Schalteinrichtungen mit mehreren Polen ist es empfehlenswert, den Isolierstoffkörper mit Vorsprüngen zu versehen, die in bekannter Weise als Trennwände zwischen den einzelnen Polen wirken.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben:

In der Figur ist eine Schalteinrichtung für Hochspannung, beispielsweise 30 kV, zum Teil im Schnitt dargestellt. Die Schaltereinrichtung umfaßt einen als Ganzes mit 1 bezeichneten Vakuumschalter bekannter Bauart, eine Parallelschaltstelle 2 und eine Reihenschaltstelle 3.

Der Vakuumschalter 1 besitzt ein evakuiertes Isolierstoffgehäuse 5 mit metallischen Endplatten 6 und 7, in das zwei als Schaltstücke dienende Elektroden 8 und 9, die mit den Endplatten leitend ver- ao bunden sind, hineinragen. Die Elektrode 8 ist mit Hilfe eines Metallbalges 10 abgedichtet, der Bewegungen in Richtung der Elektrodenlängsachse gestattet. Der Metallbalg 10 wirkt außerdem als Feder, die zusammen mit einer Schraubenfeder 11 die Elektroden 8 und 9 gegeneinanderdrückt, so daß der Vakuumschalter normalerweise geschlossen ist. Die Metallplatte 6 ist mit einer Anschlußschiene 13 der Schalteinrichtung verschraubt, wie bei 14 angedeutet ist. An der Metallplatte 7 ist ein Verbindungsleiter 15 befestigt.

Die Anschlußschiene 13 führt zu einem feststehenden Schaltstück 17 der Parallelschaltstelle 2. Das Schaltstück 17 besteht in bekannter Weise aus mehreren unter Federdruck stehenden Kontaktlamellen 18, die in der Einschaltstellung der Parallelschaltstelle 2 an dem zugehörigen beweglichen Schaltstift 19 anliegen. Dem Schaltstift 19 ist ferner ein Gleitschaltstück 20 zugeordnet, das ähnlich wie das feststehende Schaltstück 17 unter der Wirkung von Federn stehende Lamellen 21 aufweist. An das Gleitschaltstück 20 ist der Verbindungsleiter 15 angeschlossen.

Das Gleitschaltstück 20 ist zugleich das feststehende Schaltstück der Reihenschaltstelle 3, deren bewegliches Schaltstück ebenfalls von dem Schaltstift 19 gebildet wird. Der Schaltstift 19 ist somit der Parallel- und Reihenschaltstelle gemeinsam. Seine Endstellung ist bei 24 gestrichelt gezeichnet. Der Stromübergang vom Schaltstift 19 zu der anderen Anschlußschiene 26 der Schalteinrichtung wird durch ein Gleitschaltstück 27 vermittelt, das ebenso wie das Gleitschaltstück 20 'aufgebaut sein kann und unter Federdruck stehende Lamellen 28 aufweist.

Der Schaltstift 19 trägt an seinem oberen Ende einen Führungskopf 30, an dem ein Lenker 31 befestigt ist. Der Lenker koppelt den Schaltstift 19 mit dem äußeren Ende einer Antriebskurbel 32, die auf einer Antriebswelle 33 mit einem Keil 34 befestigt ist. Die Kurbel 32 besteht aus Isolierstoff. Auch der Lenker 31 kann aus Isolierstoff hergestellt sein. Die Welle 33 besteht dagegen aus Metall. Sie wird über eine Kurbel 35 angetrieben, die über eine Antriebsstange 36 mit einem nicht dargestellten Antrieb, beispielsweise einem Druckluft- oder Federantrieb, in Verbindung steht.

In der Nähe des von der Welle 33 gebildeten Drehpunktes der Kurbel 32 ist eine gabelförmige Isolierstoffstange 40 bei 41 gelenkig befestigt. Die Stange 40 wird von einer Blattfeder 42 gegen eine Rolle 43 gedrückt, die an der Elektrode 8 befestigt ist, und zugleich gegen einen feststehenden Stift 46. Auf der der Blattfeder abgekehrten Seite trägt die Stange zwei Vorsprünge 44 und 45. Der Abstand α zwischen den Vorsprängen 44 und 45 ist größer als der Durchmesser der Rolle 43. Dies ergibt einen begrenzten Freiweg zwischen der Isolierstoffstange 40 und der Rolle 43.

Die drei Schaltstellen der Schalteinrichtung sind nicht nur durch den gemeinsamen Antrieb baulich vereinigt, sondern auch durch das als Ganzes mit 50 bezeichnete Isolierstoffgehäuse aus Gießharz, das den Vakuumschalter 1 trägt und die Parallelschaltstelle 2 und die Reihenschaltstelle 3 aufnimmt. Die beiden Schaltstellen 2 und 3 sind in einem von dem Isolierstoffgehäuse gebildeten Kanal 51 untergebracht, der im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist. In der Wand des Kanals ist auf der dem Vakuumschalter 1 zugekehrten Seite ein Schlitz 52 vorgesehen, durch den die Kurbel 32 hindurchgreift. Eine weitere öffnung 53 in dem genannten Wandteil dient zum Ausziehen eines Kernes, mit dessen Hilfe Vertiefungen 54 und Rippen 55 im Bereich der Reihenschaltstelle hergestellt werden, die die elektrische Festigkeit der Isolierstrecke zwischen den Schaltstücken 20 und 27 der Reihenschaltstelle vergrößern.

Der Isolierstoffkörper 50 ist außerdem mit Vorsprängen 56 versehen, die den Vakuumschalter'% umfassen. In den Vorsprängen ist die Antriebsweite 33 gelagert. Bei mehrpoligen Schaltern wirken die Vorsprünge 56 als Isolierstofftrennwand zwischen den einzelnen Polen. Sie erhöhen also die Überschlagsspannung zwischen den Polen, die alle gleich ausgebildet sein können.

Auf der dem Vakuumschalter 1 abgekehrten Seite des Isolierstoffgehäuses sind zwei Vorspränge 58 und 59 vorgesehen. Diese Vorspränge ergeben als Stützisolatoren die notwendige Festigkeit gegenüber einem geerdeten Gehäuse 60, das den Antrieb für die Schalteinrichtung enthält.

Die Schalteinrichtung ist in der Einschaltstellung gezeichnet. Dabei fließt der Strom zwischen den Anschlußschienen 13 und 26 im wesentlichen durch den Schaltstift 19. Der von der Parallelschaltstelle 2 fiberbrückte Vakuumschalter 1 besitzt auf Grund seines Elektrodenmaterials einen größeren Widerstand als der Schaltstift 19, so daß er von dem über den Vakuumschalter fließenden, verhältnismäßig geringen Strom auch bei großem Betriebsstrom der Schalteinrichtung nicht unzulässig warm wird.

Zum Ausschalten wird die Kurbel 32 entgegen dem Uhrzeigersinn bewegt. Dadurch wird der Schaltstift 19 aus der gezeichneten Einschaltstellung nach oben bewegt. Wenn der Schaltstift die bei 23 gestrichelt gezeichnete Lage erreicht hat, ist die Parallelschaltstelle so weit geöffnet, daß nunmehr der gesamte Strom über den Vakuumschalter 1 fließt. Dieser Strom wird bei der weiteren Schaltbewegung unterbrochen, bei der der Vakuumschalter 1 über den dann an der Rolle 43 anliegenden Anschlag 44 geöffnet wird.

Das Übersetzungsverhältnis zwischen der Bewegung der Isolierstoffstange 40 und der Bewegung des Schaltstiftes 19 ist so gewählt, daß der Vakuumschalter den Strom mit Sicherheit unterbrochen hat, bevor der Schaltstift 19 das Gleitschaltstück 20 ver-

läßt. Die Reihenschaltstelle 3 wird deshalb bei der anschließenden Schaltbewegung lichtbogenlos geöffnet. In der bei 24 gestrichelt gezeichneten Endstellung, die der Ausschaltstellung der Schalteinrichtung entspricht, ist somit eine durch den Lichtbogen nicht beanspruchte Trennstrecke vorhanden, die eine hohe dielektrische Festigkeit der Schalteinrichtung sichert.

Ist die Reihenschaltstelle 3 weit genug geöffnet, so wird der Vakuumschalter 1 wieder geschlossen. Dies geschieht dadurch, daß der Vorsprung 45 gegen den Stift 46 läuft, so daß die Isolierstoffstange 40 entgegen der Wirkung der Blattfeder 42 in der Figur nach rechts ausgelenkt wird. Der Vorsprung 44 weicht aus der Bahn der Rolle 43, und die Elektrode 8 kann von der Feder 11 und dem Metallbalg 10 gegen die Elektrode 9 gedrückt werden. Da der Vakuumschalter beim Einschalten bereits geschlossen ist, können seine empfindlichen Elektroden nicht durch das gefürchtete Kontaktprellen angegriffen werden. Ein Einschaltlichtbogen entsteht allenfalls zwischen dem Schaltstift 19 und dem Gleitschaltstück 20. Beide können ohne Schwierigkeiten entsprechend stabil ausgebildet werden.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Schalteinrichtung für Hochspannung mit einem Vakuumschalter, dem eine in Luft arbeitende Schaltstelle parallel geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise in Reihe mit dem Vakuumschalter (1) und dem Parallelschalter (2) eine ebenfalls in Luft arbeitende weitere Schaltstelle (3) angeordnet ist und daß für den Vakuumschalter (1) und die beiden in Luft arbeitenden Schaltstellen (2,3) ein gemeinsamer Antrieb vorhanden ist.

2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, mit einer gemeinsamen Antriebskurbel, mit der alle Schaltstellen gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelstelle (41) des Vakuumschalters (1) näher am Kurbeldrehpunkt (33) liegt als die der anderen Schaltstellen (2, 3).

3. Schalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein gemeinsames bewegliches Schaltstück (19) für die Parallel- und die Reihenschaltstelle (2, 3).

4. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Isolierstoffkörper (50) der die Parallel- und die Reihenschaltstelle (2,3) aufnimmt und den Vakuumschalter (1) trägt.

5. Schalteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Isolierstoffkörper (50) eine für die drei Schaltstellen gemeinsame Antriebswelle (33) gelagert ist.

6. Schalteinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoffkörper (50) in bekannter Weise die Isolierung der drei Schaltstellen (1, 2, 3) gegen Erde übernimmt.

7. Schalteinrichtung nach Anspruch 4,5 oder 6 mit mehreren Polen, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoffkörper (50) in bekannter Weise Vorsprünge (56) aufweist, die als Trennwände zwischen den einzelnen Polen wirken.

8. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuumschalter beim Einschaltvorgang geschlossen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 547 270, 579 464, 965, 1 133 785.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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