DE1590997B2 - Druckgasschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckgasschalter mit einem Blasventil und einem pneumatischen Antrieb für das Kontaktsystem, die gemeinsam mit einer den Antrieb steuernden, pneumatisch betätigten Einrichtung auf Hochspannungspotential angeordnet sind, wobei die Einrichtung von einer auf Erdpotential liegenden Ventilsteuereinrichtung steuerbar ist.

Aus der DT-AS 1 150 134 ist ein Druckgasschalter bekannt, dessen Blasventil auf Hochspannung angeordnet ist. Der pneumatische Antrieb für das Kontaktsystem weist einen federbelasteten Kolben auf, der gegen die Kraft seiner Feder in die Ausschaltstellung pneumatisch betätigt und in dieser Stellung verriegelt wird. Für die Einschaltung kann die Verriegelung durch eine ebenfalls auf Hochspannungspotential angeordnete.

pneumatisch betätigte Steuereinrichtung gelöst werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einem Druckgasschalter der eingangs genannten Art eine vergleichsweise leichte Einstellung der Schaltzeiten zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Antrieb als doppelt wirkende pneumatische Presse ausgebildet ist und die Steuereinrichtung aus je einem Ein- und Ausschaltventil besteht, deren zugeordnete Ventilsteuereinrichtungen gemeinsam mit einer das Blasventil steuernden und auf Erdpotential liegenden Steuereinrichtung über einen Hilfsschalter gegeneinander verriegelt sind, der in Abhängigkeit von der Stellung des Antriebs pneumatisch betätigbar ist.

Während bei der bekannten Ausführungsform nach der DT-AS 1 150 134 das Blasventil mit dem Ausschaltventil identisch ist, weil das zur Beblasung des Lichtbogens verwendete Druckgas zur Betätigung des Antriebs der beweglichen Schaltstücke dient, ist beim Anmeldungsgegenstand eine genauere Einstellung der Schaltzeit möglich, weil diese Ventile funktionsmäßig voneinander getrennt sind. Beim bekannten Schalter erfolgt das Einschalten unter der Wirkung einer Feder, während beim Anmeldungsgegenstand das Einschalten durch eine entsprechende Druckbeaufschlagung des doppelt wirkenden pneumatischen Antriebs erzielt wird. Bei der Erfindung wird im Gegensatz zum Stand der Technik das Blasventil zusätzlich pneumatisch gesteuert, und zwar ohne eine Verwendung starrer Antriebsstangen aus Isolierstoff. Ferner ist bei der Erfindung eine Verriegelung für die auf Erdpotential liegende Ventilsteuereinrichtung vorgesehen, die zur Vermeidung von Fehlschaltungen in Abhängigkeit von der Stellung des Antriebs wirksam wird.

Aus der DT-PS 533 574 ist zwar ein Antrieb bekannt, der als doppelt wirkende pneumatische Presse ausgebildet ist und auf Hochspannungspotential liegt. Über die diesen Antrieb steuernde Ventileinrichtung läßt sich dieser Druckschrift jedoch kein Hinweis entnehmen.

Durch die Trennung der für die Betätigung notwendigen Ventile in pneumatisch gesteuerte Ventile auf Hochspannungspotential und elektrische Steuerventile, die Erdpotential aufweisen, ist durch Anwendung der Erfindung eine wesentlich leichtere Einstellung der Schaltzeiten möglich. Dies ist deshalb wichtig, weil bei mehrpoligen Schaltern, vor allem aber bei Schaltern mit mehreren getrennten Schaltstrecken pro Pol, die Schaltzeitpunkte genau eingehalten werden müssen, wenn die maximale Schaltleistung erreicht werden soll. Damit lassen sich die Synchronisierungsprobleme auch zwischen den Polen in besonders einfacher Weise lösen.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wirkt der Antrieb in der Ein- und in der Ausschaltstellung mit je einem Ventil zusammen, das die pneumatische Betätigung des Hilfsschalters steuert. Dabei kann in den den Ventilen zugeordneten Endstellungen des Antriebs eine mechanische Raste vorgesehen sein. Ferner ist es möglich, eine pneumatisch lösbare Verklinkung für die Einschaltstellung des Antriebs vorzusehen.

Bei Anwendung der Erfindung auf Druckgasschalter mit einem geschlossenen Gaskreis, dessen Niederdruckbehälter die Schaltstelle und einen Hochdruckspeicher enthält, ist vorteilhaft vorgesehen, daß das Blasventil, das Ausschaltventil und das Einschaltventil im Niederdruckbehälter angeordnet und mit den zu-

gehörigen Steuerventilen, die außerhalb des Niederdruckbehälters 7 liegen, über Isolierstoffleitungen verbunden ist. Dabei können die Ventile an den im Niederdruckbehälter angeordneten Hochdruckspeicher, die zugehörigen Steuerventile dagegen an einen weiteren Hochdruckspeicher angeschlossen sein, der außerhalb des Niederdruckbehälters liegt.

An Hand der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele nach der Erfindung beschrieben und die Wirkungsweise erläutert. Dabei ist

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Druckgasleistungsschalters mit Steuersystem gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine schematische Darstellung einer abgewandelten Verklinkung für den Schalter. Die Schaltstücke des Schalters sind geschlossen,

F i g. 3 eine Ansicht ähnlich der F i g. 2, wobei die Schaltstücke geöffnet sind,

F i g. 4 eine schematische Ansicht eines abgewandelten Schalters mit drei Poleinheiten in einem Gehäuse, F i g. 5 eine Draufsicht auf den Schalter nach F i g. 4,

F i g. 6 eine Draufsicht, die die Anordnung zur Betätigung der beweglichen Schaltstücke des Schalters nach F i g. 4 zeigt. Die Schaltstücke sind geöffnet,

F i g. 7 eine Darstellung, die zum Teil im Schnitt, zum Teil in einer Ansicht den Schalter nach Fig.4 zeigt, wobei der Schnitt durch eine der Durchführungen verläuft,

F i g. 8 eine Darstellung ähnlich der der F i g. 7. Sie zeigt eine andere Durchführung und Anordnung der Stromwandler.

In der Zeichung, insbesondere in F i g. 1, besteht der Leistungsschalter aus einem im wesentlichen zylindrischen Metallbehälter 2, einem Hochdruckbehälter 3 unterhalb des Metallbehälters 2, einem Hochdruckspeieher 4 innerhalb des Metallbehälters 2, das mit dem Vorratsbehälter 3 durch ein Isolierstoffrohr 5 verbunden ist, und einem Kompressor 6, der zwischen den Metallbehälter und den Vorratsbehälter 3 geschaltet ist. Der Metallbehälter 2 enthält ein Löschgas, z. B. Schwefelhexafluorid (SF6) bei einem verhältnismäßig niedrigen Druck von z. B. 3 at. Dieser Druck reicht aus, um die notwendige Isolierung nach Erde und zwischen den offenen Schaltstücken des Schalters zu schaffen. Der Vorratsbehälter 3 und der Hochdruckspeicher 4 enthalten SF6-Gas bei einem verhältnismäßig hohen Druck von beispielsweise 16 at. Das Gas wird auf diesem hohen Druck mit Hilfe des Kompressors 6 gehalten, der, wie vorher erläutert, zwischen den Niederdruckgas enthaltenden Metallbehälter 2 und den Hochdruckvorratsbehälter 3 geschaltet ist, so daß ein geschlossener Gaskreis entsteht. Der Metallbehälter 2 ist mit entfernbaren Endkappen 7 versehen, um eine Zugangsmöglichkeit in das Innere des Metallbehälters zu schaffen.

Innerhalb des Behälters 2 ist an den unteren Enden von zwei Durchführungen 9, von denen sich jede durch einen zylindrischen Kragen 11 an der Oberseite des Behälters 2 erstreckt, eine Unterbrechungseinrichtung 8 befestigt. Die Durchführungen 9 sind von bekannter Bauart. Jede Durchführung hat einen Flansch 12, der an einem inneren Flansch 13 eines der Kragen 11 angebracht ist. Ein Stromwandler 14 kann um jeden Kragen 11 herum befestigt sein. Jede Durchführung 9 besitzt einen Durchführungsleiter 15. Im Innern des Kragens 11 kann im Raum zwischen dem Kragen und der Durchführung 9 eine Metallhülse 16 angebracht sein, um einen kapazitiven Spannungsabgriff bei 17 zu ermöglichen, wie an sich bekannt ist.

Wie dargestellt, besitzt die Unterbrechungseinrichtung 8 nur eine einzige Schaltstelle. Es könnten aber auch mehrere Schaltstellen für jede Poleinheit des Schalters in Reihe geschaltet sein.

Wie in F i g. 1 gezeigt, ist nur eine Poleinheit in jedem Behälter 2 befestigt. Die Unterbrechungseinrichtung 8 umfaßt den Hochdruckspeicher 4, eine Löschkammer 21, die am Hochdruckspeicher befestigt ist, eine Kontaktfingertulpe 22 und ein Lichtbogenhorn 23 im Innern der Löschkammer 21, das ebenfalls mit dem Speicher 4 in Verbindung steht. Der Speicher 4 ist seinerseits am unteren Ende des Durchführungsleiters 15 der einen Durchführung 9 befestigt. Ein bewegliches Schaltstück 24, das mit den Kontaktfingern 22 in der Einschaltstellung in Berührung steht, ist an einem hin- und hergehenden beweglichen Kolben 25 befestigt, der in einem Antriebszylinder 26 angeordnet ist. Der Zylinder 26 ist am unteren Ende des Durchführungsleiters 15 der anderen Durchführung 9 angebracht. Mit dem Schaltstück 24 wirken feststehende Kontaktfinger 27 zusammen, die an der Stirnseite des Zylinders 26 angebracht sind, durch die sich das bewegliche Schaltstück

24 erstreckt.

Das Schaltstück 24 ist vorzugsweise rohrförmig ausgebildet und besitzt Ausblasöffnungen 28 in seiner Wand. Beim Ausschaltvorgang wird Hochdruckgas in das offene Ende des rohrförmigen Schaltstücks 24 gedrückt, das aus den Öffnungen 28 in den Metallbehälter 2 ausströmt. Die Löschkammer 21 ist vorzugsweise aus einem geeigneten, wärmefesten Material, z. B. Polytetrafluoräthylen, zusammengesetzt.

Die Strömung des Löschgases aus dem Hochdruckspeicher 4 in die Löschkammer 21 wird durch ein Blasventil A gesteuert. Das Ventil A ist ein genormtes Zweiwegeventil mit pneumatischer Betätigung. Es wird durch ein magnetisches Steuerventil A' gesteuert, das in einem Steuergehäuse 29 angeordnet ist. Das Steuerventil A gestattet den Zutritt von Gas aus dem Hochdruckvorratsbehälter 3 in den Antriebszylinder des Blasventils A über ein dünnes Isolierstoffrohr 31.

Die Betätigung des Kolbens 25 im Antriebszylinder 26 wird durch Ventile B und C gesteuert, die genormte, pneumatisch betätigte Dreiwegeventile sind. Jedes Ventil verbindet in seiner Ruhelage das ihm zugeordnete Ende des Betätigungszylinders mit dem Niederdruckbehälter und versperrt den Zustrom von Gas aus dem Hochdruckspeicher 4. Wenn das zugehörige magnetische Steuerventil B oder C im Steuergehäuse erregt wird, gelangt Hochdruckgas über ein dünnes Isolierstoffrohr 32 oder 33 zum Antriebszylinder für das entsprechende Hauptventil ßoder C.

Die Betätigung jedes der Hauptventile ermöglicht den Zustrom von Gas aus dem Hochdruckspeicher 4 über ein Isolierstoffrohr 34 zu dem entsprechenden Ende des Antriebszylinders. Gleichzeitig wird die Verbindung mit dem Niederdruckbehälter 2 abgesperrt.

Wie dargestellt, sind das Schaltstück 24, der Kolben

25 und eine Kolbenstange 35 so miteinander verbunden, daß sie sich als Einheit bewegen, wenn der Leistungsschalter betätigt wird. Es ist festzuhalten, daß die Kolbenstange 35 einen verhältnismäßig großen Durchmesser aufweist. Dies hat den Zweck, die beim Einschalten wirksame Kolbenfläche zu verringern, da die Kraft zum Einschalten der Schaltstücke beträchtlich kleiner ist als die Kraft, die für eine schnelle öffnung der Schaltstücke benötigt wird. Zusätzlich kann die Einschaltgeschwindigkeit durch eine Drossel 36 ge-

steuert werden, die so angeordnet ist, daß sie die Strömung des Hochdruckgases in das eine Ende des Zylinders 26 beeinflußt, aber nicht die Strömung des Gases aus dem Zylinder behindert. Dies ist wichtig, damit ein schneller Auslaß der Gase bei einer »Ein-Aus«-Schaltung erhalten wird.

Wie in der Zeichnung dargestellt, ist die Öffnung im rechtsseitigen Ende des Zylinders 26 so gelegen, daß der Kolben 25 den Gasauslaßkanal versperrt, sobald er die Ausschaltstellung der Schaltstücke des Schalters erreicht. Dadurch wird eine Dämpfungswirkung am Ende des Ausschalthubes des Schalters erreicht.

Um eine definierte Haltekraft zu haben, die den Schalter in der Ausschaltstellung festlegt, fällt ein federbelasteter Klinkenbolzen 37 in eine der zwei Ausnehmungen 38 und 39 der Kolbenstange 35. Wenn der Schalter eingeschaltet ist, ist die Magnetkraft, die die Schaltstücke zu öffnen versucht, selbst bei sehr hohen Kurzschlußströmen für die dargestellte Stromschleife verhältnismäßig gering. Sie liegt in der Größenordnung von 25 bis 50 kp. Deshalb braucht die Haltekraft des federbelasteten Klinkenbolzens in den Ausnehmungen nicht sehr groß zu sein. Die Kraft wird aus diesem Grunde leicht überwunden, wenn Hochdruckgas dem Antriebszylinder zur Bewegung des Kolbens zugeführt wird. Obgleich es nicht unbedingt notwendig ist, eine Haltekraft in der Ausschaltstellung vorzusehen, wird dies deshalb als wünschenswert angesehen, damit der Rückprall unter Kontrolle gehalten wird.

Es ist festzuhalten, daß die Anordnung eines federbelasteten Bolzens, der in die Ausnehmung einfällt, nur zur Erläuterung eines Prinzips gedacht ist. Die tatsächliche Ausführung der Klinke kann von jeder Konstruktion sein, die für eine verläßliche Wirkung geeignet ist. Eine andere Möglichkeit ist es z. B., eine Nut innerhalb der hohlen Kolbenstange 35 vorzusehen mit einem unter Federwirkung sich ausdehnenden Ring. Dadurch erreicht man eine ausgeglichene Belastung der Kolbenstange. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Verwendung von Rollen am Bolzen oder Ring, um die Reibung zu verringern.

Obgleich eine Ausführung der oben beschriebenen Klinkenbolzenanordnung die genannte Aufgabe in der einfachsten Weise löst, ist in den F i g. 2 und 3 eine weitere Klinkenanordnung dargestellt. Dabei wird ein gelenkiges Klinkenglied 41 von einer Feder 42 in Eingriff mit einem Vorsprung 43 an der Kolbenstange 35 gedruckt, wenn der Schalter eingeschaltet ist. Ein Kolben 44 ist innerhalb eines Lösezylinders 45 angeordnet, der über eine Leitung 46 mit dem Hauptsteuerventil B in Verbindung steht, das das Hochdruckgas in den Antriebszylinder 26 einläßt. Wenn das Ventil B betätigt wird, um die Schaltstücke des Schalters auszuschalten, gelangt zugleich Gas in den Zylinder 45. Dadurch wirkt eine Kolbenstange 47 am Kolben 45 auf die Klinke 41 ein, um diese zu lösen. Da das Volumen des Klinkenlösezylinders 45 viel kleiner ist als das des Hauptantriebszylinders 26, wird die Klinke gelöst, bevor sich im Antriebszylinder 26 ein hoher Druck aufbaut, der eine hohe Belastung der Klinke hervorrufen könnte.

In F i g. 3 sind der Antriebskolben 25 und die Klinken 41 in der Stellung gezeigt, in der das Ventil B noch erregt ist, um einen Druck im Klinkenlösezylinder 45 aufrecht zu halten. Wird das Ventil B entregt, so wird der Druck aus dem Zylinder 45 abgelassen, und die Klinkenfeder 42 drückt den Kolben 44 im Zylinder 45 nach rechts. Die Klinke 41 wird in eine Stellung zurückgeführt, in der sie hinter den Vorsprung 43 an der Kolbenstange 35 greift, wenn die Schaltstücke des Schalters geschlossen werden.

Um die Arbeitsweise eines Hilfsschalters direkt durch die Stellung des Schaltstückes des Leistungsschalters zu steuern, sind zwei Dreiwegeventile D und £ vorgesehen, die den Zutritt des Gases aus dem Hochdruckbehälter 4 zu einem Betätigungszylinder 51 für den Hilfsschalter steuern. Der Zylinder 51 enthält einen Kolben 52 zur Betätigung des beweglichen Schaltstükkes des Hilfsschalters. Die Ventile D und E werden über Stößel betätigt, die von einem abgerundeten Vorsprung 53 an der Kolbenstange 35 angetrieben werden. Das Ventil D ist über ein dünnes Isolierstoffrohr 54 mit dem einen Ende des Zylinders 51 verbunden, während das Ventil £über ein Isolierstoffrohr 55 an das andere Ende des Zylinders 51 angeschlossen ist, der im Steuergehäuse 29 liegt. Wenn der Schalter eingeschaltet ist, ist das Ventil £ geöffnet, und das Rohr 55 ist an den Niederdruckkreis angeschlossen. Der Stößel des Ventils D wird dagegen durch den Vorsprung 53 nach unten gedruckt. Dadurch gelangt Hochdruckgas in das Rohr 54 und bringt den Kolben 52 in die in der Zeichnung dargestellte Lage, die der Einschaltstellung der Schaltstelle des Leistungsschalters entspricht. Beim Ausschalten des Leistungsschalters bewegt sich der Vorsprung 53 nach rechts, so daß der Stößel des Ventils D freigegeben und der Stößel des Ventils E nach unten gedrückt wird. Dadurch wird die Anwendung von Hoch- und Niederdruck auf die gegenüberliegenden Enden des Hilfsschalterzylinders 51 umgekehrt und der Kolben 52 in die andere Stelle bewegt. Für einen dreipoligen Schalter genügt üblicherweise ein Hilfsschalter und ein Satz Ventile D und £ Man kann aber auch getrennte Schalter und Ventile pro Pol vorsehen, wenn eine einpolige Schaltung erwünscht ist.

Das Steuergehäuse 29 nimmt den Druckgaskompressor 6 und seine Steuereinrichtungen, die magnetischen Steuerventile A', B' und C", den Hilfsschalter und seinen Antriebszylinder 51 und die Pumpverhinderungsrelais X, Y auf, die das magnetische Steuerventil C des Dreiwege-Einschaltventils C steuern. Ein Satz der magnetischen Steuerventile A', B' und C" könnte zur Betätigung aller drei Pole verwendet werden. Es kann aber auch zweckmäßig sein, drei Sätze Steuerventile zu verwenden, um die Steuerleitungen kurz und gleich lang zu halten. Die magnetisch betätigten Steuerventile sind alle Dreiwegeventile, so daß das Gas aus den Steuerleitungen sehr schnell in den Niederdruckbehälter entlüftet wird, wenn die Steuerventile entregt werden. Dies ist besonders wichtig bei Ein-Aus-Schaltvorgängen (Kurzunterbrechung). Außerdem begrenzt dies die Menge des durch das Blasventil bei einer Ausschaltung strömenden Hochdruckgases.

Wie in der Zeichnung dargestellt, ist die elektrische Steuerung für den Leistungsschalter in üblicher Weise mit Hilfe der Pumpverhinderungsschaltung X, Y für das magnetische Steuerventil C des Haupteinschaltventils C ausgeführt. Die magnetischen Steuerventile für das Blasventil A und das Ausschaltventil B sind parallelgeschaltet, so daß ihre Wirkung gleichzeitig eingeleitet wird, wenn der Schalter entweder durch einen Steuerschalter CST oder ein Schutzrelais PR ausgelöst wird. Für den Fall, daß der Gasdruck im Hochdrucksystem zu gering wird für eine verläßliche Schalterbetätigung, öffnet der Kontakt LPC im Kreis der Spule X, um das Einschalten des Schalters zu verhindern.

Das Einschalten des Schalters wird im folgenden unter Bezug auf das in der Zeichnung dargestellte Steuer-

system erläutert. Wenn die Kontaktbrücke CSC des Steuerschalters geschlossen wird, wird das Relais Y erregt, das seinerseits das magnetische Vorsteuerventil C erregt. Dadurch gelangt Hochdruckgas in die Steuerleitung 33 und betätigt das Dreiwegeventil C. Das Ventil C sperrt die Niederdruckverbindung zur rechten Seite des Kolbens 25 und läßt zur gleichen Zeit Hochdruckgas aus dem Hochdruckbehälter 4 zuströmen. Da die linke Seite des Kolbens 25 gegenüber dem Niederdruckbehälter geöffnet bleibt, überwindet die Kraft des Kolbens 25 die Haltekraft des Verriegelungsbolzens und bewegt den Kolben nach links, um die Schaltstrecke des Schalters zu schließen. Die Bewegung der Kolbenstange 35 betätigt den Hilfsschalter, wie vorher beschrieben wurde. Dadurch wird die Schaltbrücke 56 des Hilfsschalters geschlossen und das Relais Y erregt. Dieses öffnet seinerseits den Kreis der Spule des Ventils C und entregt ferner das Relais X. Wenn das Ventil C entregt ist, stellt sich wiederum Niederdruck auf beiden Seiten des Kolbens 25 ein. In der Zwischenzeit ist jedoch der Verriegelungsbolzen 37 in die Sperrstellung eingefallen. Er hält das Schaltstück

24 des Schalters in einer definierten Einschaltstellung. Die Einschaltbewegung nach dem vorstehenden Schema kann sehr schnell verlaufen. Die Einschaltzeit beträgt ungefähr 5 Perioden oder weniger.

Unter Bezug auf das Steuerschema ist ferner zu sehen, daß beim Schließen der Kontakte CST eines Steuerschalters oder der Kontakte eines Schutzrelais PR gleichzeitig die magnetischen Steuerventile für das Zweiwegeblasventil A und das Dreiwegeausschaltventil B erregt werden. Die Betätigung des Dreiwegeventils B sperrt die Niederdruckverbindung der linken Seite des Kolbens 25 und führt zur gleichen Zeit Hochdruckgas ; zu. Da der Druck auf der rechten Seite des Kolbens 25 ! niedrig ist, überwindet die Kraft auf den Kolben die Haltekraft des Klinkenbolzens und bewegt den Kolben

25 nach rechts. Dadurch wird der Schalter ausgeschal-, tet. Das Zweiwegeventil A ermöglicht den Zutritt von j Hochdruckgas zum Schaltstückbereich in der Löschkammer 21, das den Lichtbogen löscht. Die Bewegung der Kolbenstange 35 betätigt den Hilfsschalter, wie vorher beschrieben wurde. Dadurch wird die Schaltbrücke 57 des Hilfsschalters geöffnet. Dies entregt die Spulen A' und B¹, so daß die Hauptventile A und ßdie Hochdruckgasströmung absperren. Da die Masse der beweglichen Teile des Schalters gering ist im Vergleich zu einem Schalter mit konventionellen Hebeln, Kurbeln und äußeren Antrieben, ist eine Unterbrechung innerhalb von zwei Perioden möglich.

Eine Ein-Aus-Schaltung erhält man als Kombination einer Einschaltung mit einer unmittelbar folgenden Ausschaltung. Der einzige Unterschied ist hier, daß das Hochdruckgas auf der rechten Seite des Kolbens 25 sehr schnell abgelassen werden muß, damit es die Ausschaltgeschwindigkeit nicht beeinträchtigt. Dies wird durch die Verwendung eines Dreiwegeventils für das Steuerventil C wie für das Hauptventil C erreicht. Das Hochdruckgas in der Steuerleitung wird im Interesse einer schnellen Betätigung des Hauptventils C schnell abgelassen, so daß das Hauptventil C seinerseits mit großer Geschwindigkeit das Gas von der rechten Seite des Kolbens 25 abläßt. Das Hauptventil C wird am Ende des Einschalthubes automatisch entregt, wie vorher beschrieben wurde. Es ist festzuhalten, daß die Drossel 36 zur Steuerung der Einschaltgeschwindigkeit so angeordnet ist, daß sie die Abströmung des Hochdruckgases aus dem Antriebszylinder nicht beeinflußt.

Da sowohl die Einschalt- als auch die Ausschaltbetätigung sehr schnell verlaufen, ist es möglich, eine Kurzunterbrechung mit großer Geschwindigkeit zu erhalten. Eine Kurzunterbrechungsschaltzeit in der Größen-

5 Ordnung von 10 Perioden sollte möglich sein. Selbstverständlich kann der Schalter auch für einpolige Kurzunterbrechung verwendet werden, falls dies erwünscht ist. Bei bekannten Druckluftschaltern erforderte eine Einstellung der synchronen Bewegung der Schaltstücke

ίο eines dreipoligen Schalters eine Öffnung des Metallbehälters. Dies war unbequem und zeitraubend. Es wäre bei einem SFe-Schalter noch unerwünschter, da es dort notwendig ist, zuvor das SF6 zu entfernen. Bei dem vorliegenden Schalter kann eine Synchronisierung sowohl der Einschalt- als auch der Ausschaltbewegung der Schaltstücke aller drei Pole ohne Entfernung des Gases aus dem Metallbehälter dadurch erhalten werden, daß die Einstellung an den Steuerventilen im Steuergehäuse vorgenommen wird. Falls für jeden Pol ein getrennter Satz Magnetventile verwendet wird, können die Einstellungen durch Änderungen des magnetischen Luftspaltes vorgenommen werden. Falls nur ein gemeinsamer Satz magnetischer Steuerventile für alle drei Pole vorgesehen ist, ist eine Einstellung mit Hilfe verstellbarer Drosselschrauben in den Steuerleitungen zu jedem Hauptventil möglich. Es ist zu erwarten, daß die Drossel 36 vor jedem Hauptventil C, die früher beschrieben wurden, keine weitere Einstellung erfordert, nachdem sie einmal für die gewünschte Einschaltgeschwindigkeit eingestellt worden ist.

Bei dem Schalter nach den F i g. 4, 5 und 6 der Zeichnung sind alle drei Pole in einem einzigen Metallbehälter 2' angeordnet. Dieser Aufbau ist besonders für Schalter geeignet, die in Mittelspannungsnetzen eingesetzt werden und verhältnismäßig große Ströme ausschalten sollen. Da der Schalter nur bei Mittelspannungen arbeiten muß, kann der Druck des Gases im Innern des Metallbehälters 2' bei etwa einer Atmosphäre liegen. Dies ergibt eine ausreichende Isolierung für Spannungen von 14,4 bis 69 kV. Dieser geringe Druck würde bedeuten, daß der Metallbehälter nicht den Vorschriften der Überwachungsvereine unterliegt, so daß die Kosten des Behälters verringert werden könnten. Der Hochdruckspeicher 4 ist aus dem Innern des Behälters 2' entfernt und dafür ein Hochdruckbehälter 3' außerhalb des Behälters 2' vorgesehen, so daß die Kosten des Schalters weiter verringert werden.

Das Betätigungsschema ist im wesentlichen das gleiche wie vorher beschrieben. Das Hochdruckgas dient dazu, die Schaltstücke an Stelle der bisherigen außenliegenden Antriebe und Verbindungsglieder direkt zu betätigen. Das Blasventil A, das Ausschaltventil B und das Einschaltventil C werden durch magnetische Steuerventile A', B' und C in der vorher beschriebenen Weise gesteuert. In gleicher Weise werden auch die Hilfsschalterventile D und E in der beschriebenen Weise betätigt. Es ist nur ein einziger Antriebszylinder 26 und ein einziger Satz Ventile für die Betätigung aller drei Pole des Schalters vorhanden.

Der Antriebszylinder 26 und die Steuerventile B und Cbesitzen Erdpotential. Deshalb ist es nicht notwendig, die Steuerleitungen für diese Ventile aus Isolierstoff herzustellen. Wie in der Zeichnung dargestellt, sind die Ventile innerhalb des Metallbehälters 2' gelegen. Die Ventile könnten aber auch außerhalb angeordnet sein, so daß Haupt- und Steuerventile baulich vereinigt werden könnten. Ferner besteht die Möglichkeit einer Kombination der Ventile A und B, da sie von dem glei-

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chen elektrischen Kreis gesteuert werden.

Wie in den F i g. 4 und 5 dargestellt, sind zwei Durchführungen 9' für jede Poleinheit des Schalters vorgesehen. Die inneren Enden der Durchführungen fluchten längs des Metallbehälters 2'. Die äußeren Enden sind quer zum Behälter geneigt, wie in F i g. 5 gezeigt ist. Durch die abwechselnde Neigung der Durchführung in entgegengesetzte Richtungen erhält man genügend Raum für die Stromwandler 14. Außerdem wird dadurch mehr als ausreichend eine elektrische Isolierstrecke zwischen den äußeren Enden der Durchführungen gewonnen. Die Anordnung der Durchführungen längs einer Linie mag den Eindruck eines verhältnismäßig langen Schalters vermitteln. Dies ist aber nicht der Fall. Eine Prüfung der Abmessungen in bezug auf die erforderlichen Abstände und Kriechstrecken zwischen den Polen zeigt, daß dieser Schalter etwa 20 bis 25% kürzer ist als vergleichbare ölschalter mit drei Kesseln.

Wie in F i g. 4 gezeigt, sind die Löschkammer 21, das feststehende Schaltstück 22 und das Lichtbogenhorn 23 für jeden Pol an den inneren Enden der Durchführungsleiter 15 einer der Durchführungen 9' jedes Durchführungspaares befestigt. An den inneren Enden der anderen Durchführung jedes Paares sind Kontaktfinger 27 angebracht. Die Führung und Abstützung des beweglichen Schaltstückes 24' jeder Poleinheit wird durch ein Loch durch die Grundplatte der Kontaktfinger 27' gebildet. Außerdem wird eine zusätzliche Führung durch die Spitzen der Kontaktfinger erhalten.

Wie in F i g. 6 am deutlichsten zu sehen ist, werden die beweglichen Schaltstücke 24 aller drei Poleinheiten mit Hilfe von zwei mit Abstand angeordneten Isolierstoffstangen 61 betätigt, die durch Querstücke 62 verbunden sind. Eines der Querstücke ist jeweils mit einem der beweglichen Schaltstücke 24 verbunden. Ein Querstück 62 am rechten Ende der Stangen 61 ist am Kolben 25, der im Zylinder 26 ruht, mit Hilfe einer Stange 63 angebracht, die mit dem Querstück 62 über einen Bügel 64 verbunden ist. Auf diese Weise werden die beweglichen Schaltstücke aller drei Pole vom Kolben 25 gleichzeitig betätigt.

Es ist festzuhalten, daß ein weiterer Schlitz zwischen den Fingern 27 auf gegenüberliegenden Seiten vorgesehen ist, damit das Querstück 62, das das bewegliche Schaltstück mit den Isolierstoffstangen verbindet, aufgenommen werden kann. Dadurch wird der Abstand zwischen den Durchführungen auf einem Minimalwert gehalten. Es sind keine Isolierstoffträger zwischen den feststehenden Schaltstücken dargestellt. Solche Träger könnten aber vorgesehen sein, um die Entfernung der kompletten dreipoligen Anordnung als Einheit aus dem linken Ende des Gehäuses 2' zu ermöglichen, so daß die Wartung des Schalters bequem vorgenommen werden kann.

F i g. 7 der Zeichnung zeigt eine Ansicht des Schalters und einen Querschnitt durch eine der Durchführungen 9'. Es ist die allgemeine Anordnung des Hochdruckbehälters 3' und des Steuergehäuses 29 dargestellt. Da der Metallbehälter 2' hoch genug angeordnet sein muß, um die den elektrischen Vorschriften entsprechenden Abstände zwischen äußeren Spannung führenden Teilen und dem Erdboden zu erhalten, ist unterhalb des Metallbehälters viel Platz für den Hochdruckbehälter und das Steuergehäuse vorhanden.

Die Durchführung 9' ist im wesentlichen den bekannten Durchführungen von SFe-Schaltern ähnlich. Sie wird aber nicht als Einheit montiert, sondern am Schalter aus getrennten oberen und unteren Porzellanteilen 65 bzw. 66 zusammengesetzt, die durch den Durchführungsbolzen 15' in der gewünschten Lage gehalten werden. Die Durchführungsteile 65 und 66 werden gegen einen inneren Flansch 13' an der Oberseite des Kragens 1Γ mit geeigneten Dichtungen 67 und 68 zwischen sich gezogen. Das Weglassen von Flanschbolzen gestattet die Verwendung von Stromwandlern kleineren Durchmessers.

Die vorliegende Durchführung unterscheidet sich von bekannten Durchführungen dadurch, daß ein massiver Durchführungsleiter verwendet wird und die Gasverbindung mit dem Inneren der Durchführung durch ein kleines Loch 69' im Flansch 13' erfolgt. Um feste Lichtbogenzersetzungsprodukte, beispielsweise Metallfluoridpulver, fernzuhalten, kann ein kleiner Filter vor- j gesehen sein. j

Ein anderer Unterschied besteht darin, daß die ge- j kapselten Stromwandler 14 um den Gehäusekragen befestigt sind, anstatt in einer Ausnehmung des oberen Porzellanteils. Dies ist deshalb günstig, weil im vorliegenden Fall der hohe Metallkragen 1Γ auf Grund der horizontalen Gehäusekonstruktion ohnehin benötigt i wird. !

Eine andere abweichende Anordnung für die Strom- !

wandler und Durchführungen ist in F i g. 8 gezeigt. In : diesem Fall werden Innenraumstromwandler innerhalb des Kragens 1Γ auf einem Träger 71 befestigt, der an der Innenseite des Kragens 11' angebracht ist. Die Sekundärleitungen 72 werden durch geeignete Dichtun- j gen in einem Anschlußstück 73 des Kragens 11' nach außen geführt. Die dargestellte Durchführung ist eine Kondensatordurchführung, um den kleinsten möglichen : Durchmesser für die Stromwandler 14' zu erhalten. Am unteren Ende der Durchführung wird kein Porzellan benötigt, und das Innere des oberen Porzellanteils 65 ist mit SF6-Gas über eine kleine Filteröffnung 69' im Flansch 13' gefüllt, der an der Oberseite des Kragens 11' angebracht ist. Der Flansch bildet die obere Abdekkung für die Stromwandlertasche.

Obgleich der Gehäusekragen W größer sein muß, um die Stromwandler 14' um die geerdeten Hülsen 74 der Kondensatordurchführung zu befestigen, ist der Durchmesser doch nicht viel größer wegen des kleinen Durchmessers der Kondensatordurchführung. Außer j der Möglichkeit, den kleinsten Stromwandler verwenden zu können, hat diese Anordnung den Vorteil eines natürlichen Überschlagpfades zwischen der Außenseite des Porzellangehäuses nach Erde längs der Außenseite des Stromwandlers. Dies ist für

Differentialrelaisschutzanordnungen erwünscht. Man braucht dann keine Funkenstreckenelektrode 75 wie bei der Anordnung nach F i g. 7.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß die Erfindung einen Leistungsschalter schafft, der die folgenden Vorteile besitzt:

1) Geringe Kosten wegen der Vermeidung eines äußeren Antriebs, eines Druckluftkompressors, der Antriebsstangen, Hebelarme und Wellendichtungen.

2) Ausschalten, Einschalten und Kurzunterbrechung erfolgt mit großer Geschwindigkeit auf Grund der geringen Masse der zu bewegenden Teile.

3) Kurzunterbrechungsbetätigung mit großer Geschwindigkeit auf Grund der Verwendung von Dreiwegeventilen.

4) Leichte Anpaßbarkeit an einpolige Kurzunterbrechung.

5) Geringe seitliche Beanspruchungen an Durchführungen.

6) Metallbehälter mit geringem Gasdruck benötigt kleine Gasmengen und gestattet Verwendung preisgünstiger Behälter.

7) Vereinfachtes Steuersystem durch einen Klinkenbolzen, der den Schalter in definierten Ein- oder Ausschaltstellungen festlegt.

8) Der Schalter ändert bei Gasdruckverlust nicht langsam seine Stellung.

9) Minimale Dichtungsprobleme — keine Wellendichtungen und keine großen Kolbendichtungen.

10) Keine schweren Ausschaltfedern und keine Stoßdämpfer auf Grund der Dämpfungswirkung, die bei der Ausschaltbewegung erhalten wird.

11) Verbesserte Blasventilbetätigung gegenüber bekannten mechanisch betätigten Ventilen. Keine Verzögerung bei Ein-Ausschaltvorgängen.

12) Ausschalt- und Einschaltsynchronisierung der

Schaltstücke ohne Öffnung des Gehäuses möglich.

Der Schalter nach den F i g. 4, 5 und 6 hat die folgenden zusätzlichen Vorteile:

1) Ein einziger Antriebszylinder und Ventilsatz für einen dreipoligen Schalter.

2) Kein Synchronisierungsproblem zwischen den Polen.

3) Kein Hochdruckbehälter innerhalb des Schaltergehäuses.

4) Betätigungszylinder und Ventile auf Erdpotential.

5) Geringer Gasdruck im Schaltergehäuse kann Überprüfung durch Überwachungsverein überflüssig machen, so daß die Behälterkosten verringert werden.

6) Neue abwechselnd geneigte Anordnung der Durchführungen gestattet die Verwendung des kürzesten möglichen Gehäuses.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Druckgasschalter mit einem Blasventil und einem pneumatischen Antrieb für das Kontaktsystem, die gemeinsam mit einer den Antrieb steuernden, pneumatisch betätigten Einrichtung auf Hochspannungspotential angeordnet sind, wobei die Einrichtung von einer auf Erdpotential liegenden Ventilsteuereinrichtung steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb als doppelt wirkende pneumatische Presse (25, 26) ausgebildet ist und die Steuereinrichtung aus je einem Ein- und Ausschaltventil (C, B) besteht, deren zugeordnete Ventilsteuereinrichtungen (C, B') gemeinsam mit einer das Blasventil (A) steuernden und auf Erdpotential liegenden Steuereinrichtung (A') über einen Hilfsschalter (56, 57) gegeneinander verriegelt sind, der in Abhängigkeit von der Stellung des Antriebs pneumatisch betätigbar ist.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb in der Ein- und in der Ausschaltstellung mit je einem Ventil (D bzw. E) zusammenwirkt, das die pneumatische Betätigung des Hilfsschalters (56,57) steuert.

3. Schalter nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine mechanische Raste (37,38,39) in den den Ventilen (D, E) zugeordneten Endstellungen des Antriebs.

4. Schalter nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine pneumatisch lösbare Verklinkung (41,43) für die Einschaltstellung des Antriebs (F i g. 2,3).

5. Schalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden mit einem geschlossenen Gaskreis, dessen Niederdruckbehälter die Schaltstelle und einen Hochdruckspeicher enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Blasventil (A), das Ausschaltventil (B) und das Einschaltventil (C) im Niederdruckbehälter (7) angeordnet und mit den zugehörigen Steuerventilen (A', B', C), die außerhalb des Niederdruckbehälters (7) liegen, über Isolierstoffleitungen (31, 32, 33) verbunden ist.

6. Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (A, B, C) an den im Niederdruckbehälter (7) angeordneten Hochdruckspeicher (4), die zugehörigen Steuerventile (A', B', C) dagegen an einen weiteren Hochdruckspeicher (3) angeschlossen sind, der außerhalb des Niederdruckbehälters (7) liegt.