DE1955399A1 - Hochspannungs-Leistungsschalter - Google Patents

Description

Westinghouse . Erlangen, 30.10.1969

Electric Corporation Werner-von-Siemens-Str. 50

Pittsburgh

Mein Zeichen: VPA 69/8013 Sm/Un

Hochspannungs-Leistungsschalter

(Für diese Anmeldung wird die Priorität der entsprechenden USA-Patentanmeldung Serial-No. 782 365 vom 9.12.1968. beansprucht)

Die bisherige Entwicklung von Druckgas-Leistungsschaltern hat bekanntlich zu vielen verschiedenen Bauformen geführt. Z.B. besitzt eine Bauart einen geerdeten Druckbehälter, in dem die mit Druckgas arbeitenden Unterbrechungseinrichtungen aufgehängt sind, wie das auch bei einem Ölschalter der Fall ist. Solche Schalter sind z.B. in der amerikanischen Patentschrift 2 581 571 beschrieben.

Ältere Bauformen sind mit einem aufrecht stehenden zylindrischen Isolierstoffgehäuse ausgeführt worden, das in vertikaler .Richtung verlaufende trennbare Schaltstücke mit einem Druckgasventil am unteren Ende aufwies. Das Ventil ist häufig in einer beträchtlichen Entfernung von der Berührungsstelle der Schalt stücke angeordnet gewesen. Dies führt notwendigerweise zu einer beträchtlichen Zeitverzögerung, bevor die Betätigung-des Blasventils zu einer Gasströmung im unmittelbaren Bereich der Schaltstrecke führt. Daraus ergab sich ein verhältnismäßig langsam schaltender Schalter. Diese Bauart ist in der amerikanischen Patentschrift 2 495 beschrieben.

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Eine andere Konstruktion wurde für Schalter verhältnismäßig hoher Nennspannung ausgeführt. Sie besitzt einen metallischen Druckbehälter mit Hochspannungspotential, in dem die trennbaren Schalt- , stücke untergebracht sind. Das Hochdruckgas kann direkt ins Freie abströmen. Der Druckgasbehälter wird in beträchtlicher Höhe über dem Erdboden gehalten, und die Antriebsstangen für die Ventile, die die pneumatische Betätigung der Schaltstücke steuern, erstrekken sich durch aufrecht stehende hohle Stützisolatoren nach Erde, wie in den amerikanischen Patentschriften 3 152 283 und 3 336 454 beschrieben ist.

™ Eine andere Bauform eines modernen Druckgasschalter ist mit· einem Metallbehälter mit Hochspannungspotential versehen, der von einem zylindrischen Isolierstoffstützer in einer beträchtlichen Höhe über der Erde abgestützt ist. Der Behälter steht nur unter einem geringen Druck. Er enthält eine Kammer als Hochdruckbehälter, der einem Blasventil zugeordnet ist, sowie eine schwenkbare Schaltbrüeke mit zwei in Reihe liegenden Schalt stückanordnungen. Die Schalt stücke sind so ausgebildet, daß bei einer Drehung der Schaltbrüeke zwei in Reihe liegende Unterbrechungsst eilen entstehen, Gleichzeitig öffnet das Blasventil, das in der Achse der Schaltbrüeke angeordnet ist. Das Hochdruckgas gelangt in diametral entgegengesetzter Richtung durch die hohlen Schenkel der sich drehenden Schaltbrüeke. Es passiert den Lichtbogen und strömt in das Innere des metallischen Behälters. Die amerikanische Patentschrift 3 327 082 zeigt einen solchen Schalter.

2usammenfassung_der__M;f indung

Wie vorstehend angedeutet,· sind Druckgasschalter in verschiedenen Formen hergestellt worden. Allgemeines Ziel eines modernen Druck-

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gasschalters ist eine so schnelle Wirkung, daß eine Unterbrechung in zwei Perioden möglich ist. Außerdem sollte eine Anpassung an unterschiedliche Nenndaten ohne großes Lager an verschiedenen Teilen für diese unterschiedlichen Daten möglich sein, so daß der Bereich unterschiedlicher Nenndaten mit Standardteilen bestrichen werden kann.

Die Lösung der vorgenannten Aufgaben erfolgt erfindungsgemäß durch eine im wesentlichen U-förmige Ausbildung des Schalters, bei der ein oder beide Schenkel des U eine Schalteinrichtung mit gegebenenfalls in Beine geschalteten Unterbrechereinheiten enthalten können. Für kleine Nennleistungen kann der.eine Schenkel des U als Durchführung ausgebildet sein, die im folgenden als isoliert.er Leiter bezeichnet wird. Bei größeren Kennleistungen wird der Schenkel dagegen zur Aufnahme einer oder mehrerer Unterbrechereinheiten ausgenutzt, um die Zahl der Unterbrechereinheiten über die hinaus zu vergrößern, die im anderen Schenkel des Schalters vorgesehen sind. Auf diese "Weise kann man sich hohen Spannungen anpassen.

Der Leistungsschalter nach der Erfindung besitzt eine U-försige Ausbildung, wie erwähnt wurde, und der Steg des U bildet einen Hochdruckbehälter. Die nach oben gerichteten Schenkel, die die Unterbrechereinheiten umgeben, sind druckfest ausgebildet, so daß das Druckgas unmittelbar an den trennbaren Schaltstücken anstehen kann. Bei der Lichtbogenlöschung gelangt das an den Schaltstücken anstehende Gas in das Innere eines oder beider trennbarer Schaltstücke, Es wird durch ein oder mehrere Ventile gesteuert, die in Strömungsrichtung hinter den Schalt st eilen liegen und von den beweglichen Schaltstücken aus mechanisch betätigt werden können.

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Der Leistungsschalter nach der Erfindung besitzt einen pneumatischen Antrieb am oberen Ende der Löscheinrichtungen, die·den einen Schenkel des U bilden/ Dieser Antrieb wird von einem Dreiwegesteuerventil gesteuert, das seinerseits mit einer Isolierstoffstange betätigt wird. Die Isolierstoffstange verläuft im Inneren des Schenkels zu einem Srdpotential aufweisenden Antrieb, der gleichzeitig dazu dienen kann, die Pole der anderen Phasen des Schalters zu betätigen. Deshalb können die Steuerventile aller drei Pole eines Drehstromnetzes gleichzeitig betätigt werden, so daß in den verschiedenen pneumatischen Antrieben gleichzeitig der. Druck zur Betätigung der beweglichen Schaltstücke aller Unterbrechungseinrichtungen zur Verfügung steht.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines dreiphasigen Leistungsrschalters nach der Erfindung.

Fig. 2 ist eine Seitenansicht des Schalters nach Fig. 1 mit einer um 90° gedrehten Blickrichtung.

Fig. 3 ist ein Grundriß des Schalters nach den Figuren 1 und 2.

Fig. 4 zeigt schematisch die V-erbindungsglieder zwischen dem auf Erdpotential liegenden Antrieb und den aus Isolierstoff bestehenden Stangen, die sich nach oben zu den Steuerventilen an den oberen Enden der Schalt einrichtungen erstrecken.

Die Figuren 5a, 5b und 5c zeigen zusammen einen Vertikalschnitt durch den Leistungsschalter nach der Erfindung, wobei die Schaltstücke in der Einschalt st ellung dargestellt sind.

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Fig* 6 ist ein Vertikal schnitt in vergrößertest Maßstab* Ir vorläuft durch das obere Ende der Schalteinrichtung und 2eigt den pneumatischen Antrieb und die Söhaltstücke in der Binsehältstellung.

Fig. 7 ist ein Vertikalschnitt der Schaltstücke, die in der Bin» schaltst ellung gezeichnet sind, mit einzelnen feilen, die in einer Ansicht gezeichnet sind* .

Fig. 8 ist eine ähnliche Darstellung der Schaltstücke in der Aus* schaltst ellung.

Fig. 9 ist ein vertikaler Teilschnitt von einer abgewandelten Ausführungsform der Schalteinrichtung ait zwei in Seihe geschalteten Unterbrechereinheit en, die speziell für höhere Nennspannungen geeignet sind. Die Schalt stücke befindeii sich in der Sinschalt steilung.

Fig. 10 ist ein Vertikalschnitt in vergrößertem Maßstab. Er verläuft durch das untere Ende der Schalteinrichtung und zeigt die unteren Enden der Ventilsteuerstangen.

Fig. 11 ist eine mit Einzelheiten ausgeführte Ansicht in Richtung der Pfeile 11-11 der Fig. 10.

Fig. 12 ist eine ins Einzelne gehende Darstellung der oberen Umlenkplatte.

Fig. 12a ist ein Vertikalschnitt durch die Umlenkplatte der Figur 12.

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Die Figuren 13» 14 und 15 zeigen Einzelheiten der Verklinkung für die bewegliehen Schalt stücke.

fig, 16 ist ein Horizontalschnitt, der längs der Liaien 16-16 der figur β gelegt ist.

Pig* 1? ist ein Schnitt durch einen Antriebsarm·

Die Figuren 18, 19 und 20 zeigen geänderte Aus führungsf oralen, die. durch die Verwendung der Unförmigen Bauweise nach der Erfindung erreicht werden können.

Die Figuren 21 und 22 sind Grundriß- bzw. Seitenansicht des Blas« tentilantriebes*

In den Zeichnungen» insbesondere in den Figuren 1 bis 3_f ist mit 1 als Ganzes ein dreiphasiger Hochspannungs-Leistungsschalter bezeichnet. Er wird von einem metallischen Bahmen 2 getragen, der aus Winkel eisenstreben 3 unci Stützen 4 zusammengesetzt ist* Der Leistungsschalter 1 ist ein Zweidruckschalter mit einem geeigneten Löschgas 5 unter zwei verschiedenen Drücken. Der Hochdruck beträgt beispielsweise sechzehn Atmosphären. Unter diesem Druck wird das Gas in den Lichtbogen 6 geführt (Fig. 7), um diesen zu löschen* Außerdem wird es als Hochdruckgas im Antrieb 7 benutzt (Fig* 6), um den Antriebskolben 8 in Gang zu setzen. Der Niederdruck beträgt z.B. vier Atmosphären.

Wie in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist, sind die drei Pole A₁ B und C mit seitlichem Abstand voneinander auf dem geerdeten Ran» men 2 angeordnet* Sie sind mechanisch durch ein gemeinsames An*- triebsgehäuse 10 auf Erdpotential verbunden, wie in Fig. 4 sehe-· matisch gezeichnet ist.

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Die Betätigung des Schalters Verfolgt dadurch, daß der Antrieb 10 auf Erdpotential ein mechanisches Verbindungsstück 11 betätigt, das die verschiedenen Steuerventilstangen 13 miteinander koppelt, die sich jeweils in den drei Schalt einrichtungen 15 nach oben erstrecken, wie in den Figuren 2 und 3 ,der Zeichnung klar zu sehen ist. Fig. 5a zeigt schematisch, daß/die Steuerventilstange 13, die sich nur um ein kleines Stück bewegt, in einem aus Isolierstoff bestehenden Tragrohr 17 nach oben erstreckt. Das Tragrohr enthält ein inneres, unter Zugspannung stehendes Rohr 18, mit dem ein oder mehrere Schalt stückpaare 20 mit Abstand voneinander festgelegt sind. Wie in Fig. 5a gezeigt, braucht nur ein einziges Schalt stückpaar verwendet zu werden. Für höhere Nennspannungen jedoch kann man auch mehrere Schalt stückpaare 20 benutzen, wie in den Figuren 9 und 19 dargestellt ist.

Zur Schalteinrichtung 15 gehört ein äußeres, aus Isolierstoff bestehendes wetterfestes Gehäuse 22, das entweder aus Porzellan oder einem geeignet en, Harzmaterial hergestellt sein kann und die Unterbrechereinheiten 24 des Schalters 1 umfaßt. Die Unterbrechereinheiten werden von dem geerdeten Gehäuse 26 getragen. Sie sind ge- · genüber einer Durchführung 28 abgewinkelt, die als isolierter Leiter einen im wesentlichen U-förmigen Strompfad ergibt. Die Durchführung 28 besitzt einen Durchführungsbolzen 29 mit Hochspannungspotential, der mit Abstand in einem äußeren wetterfesten Gehäuse 30 angeordnet ist. Das Gehäuse 30 besteht z.B. aus Porzellan. Es enthält ein Lichtbogenlöschmittel mit guten Isoliereigenschaften unter verhältnismäßig geringem Druck von z.B. 1,75 Atmosphären. T\r\ e» Γ^Λ re I^rxv» ν» Ae* *+ *"*"1 /%■? /-»V r\ ** r\· v* tw ί /-» r\Tn T X π λ Vi τη ·? 4- 4· /O K ιγιπτλτ· l^rir^oVtT^TC-i/αθ UClO Ih-CU IAl IACtO \JJ- i>AWA4*> O O JL AA J Il JL O CAJ. O JJV WlWAiIUJL WUOJ. J «US V/A W W U LrIlJ. -ί- ^^ ben wurde. Es besitzt jedoch einen wesentlich kleineren Druck.

Die Figuren 5a, 5b und 5c zeigen zusammen einen Vertikalschnitt durch einen einzelnen Pol a des dreiphasigen Schalters 1. Die drei

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. Pole a, b und c steuern die drei Phasen eines Drehstromnetzes.

Der Leistungsschalter 1 arbeitet mit einem sehr wirksamen Löschgas 5, z.B. Schwefelhexafluorid, das zugleich als Isoliermittel dient und geringe Abstände zwischen Teilen verschiedener Spannung ermöglicht. Das Gas ist auch in der Durchführung 28 aus Isolierstoff eingesetzt. Seine Eigenschaften sind in der amerikanischen Patentschrift 2 757 261 beschrieben.

Wie vorstehend allgemein dargelegt wurde, gehört zur Betätigung des Schalters die gleichzeitige Bewegung der drei Steuerventil-

| stangen 13, die sich nach oben zur Spitze der Schalteinrichtung 15 erstrecken. Hier sind die oberen Enden der Stangen 13, wie Fig. 6 zeigt, durch mehrere Druckfedern 31 vorgespannt, die auf einem Federteller 32 sitzen, der an der jeweiligen Steuerstange 13 bei 34 befestigt ist. Durch die Vorspannung wird das Steuer- ·· ventil 36, das mit einem Druckausgleich versehen ist, normalerweise in der oberen Schließlage gehalten. Zum Öffnen des Schalters 1 bewegt man die Steuerstangen 13 nach unten. Der Hub beträgt beispielsweise 1,6 mm. Dadurch gelangt Hochdruckgas 5 aus dem Raum 37 · durch eine Leitung 39 nach oben. Es wirkt auf die gesamte untere Fläche eines doppelt wirkenden Kolbens 8 ein, der über eine Kolbenstange 41 mit der beweglichen Schaltstückanordnung 20 des Schalters verbunden ist.

Wie in Fig. 6 im einzelnen dargestellt ist und auch aus Fig. 7 hervorgeht, ist der Kolben 8 mit einer Kolbenstange 41 an einem im wesentlichen leiterförmigen Gerüst 43 befestigt, das zwei mit Abstand angeordnete Isolierstoffstangen 44 umfaßt. Die Stangen 44 erstrecken sich axial längs der Schalteinrichtung 15 durch zwei hohle Tragrohre 45.

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Der Bereich 47» unmittelbar angrenzend an die Schaltstücke 20 und in der Einschalt st ellung auch außeifcalb davon ist, wie in Fig. 8 gezeigt ist, mit hohem Druck von beispielsweise 17,5 Atmosphären beaufschlagt. Die Schalteinrichtung, deren Unterbrechereinheiten 24 mit einem in Strömungsrichtung hinter den Schalt stellen liegenden Ventil versehen sind, werden von Hochdruckgas 5 durchströmt, bis die Gasströmung durch die Schließbewegung von Sperrventilen 49 und 50 beendet wird, die in Fig. 7 dargestellt sind.

Fig. 6 der Zeichnung läßt erkennen, daß der Kolben 8 eine Differenzfläche 8 aufweist, die gleich der Differenz der Flächen 8a und 8d ist, die die zum Schließen wirkende Fläche des Kolbens 8 darstellen. Die zum Schließen dienende Kolbenfläche 8 ist ständig dem Hochdruckgas im Bereich 51 ausgesetzt. Zusätzlich besitzt der Kolben 8 einen oberen Bereich 8d, der ständig Niederdruckgas von z-B. 4,2 Atmosphären ausgesetzt ist.Daraus ergibt sich die Vorbelastung des Kolbens 8 in Einschaltrichtung, die den beweglichen Schaltstücken mitgeteilt wird. Die beim Ausschalten wirksame Fläche ist 8c - 8x. Die beim Einschalten wirksame Fläche ist 8a - 8d oder 8x. Außerdem wirkt beim Ausschalten die Fläche 8a als Stoßdämpfer; beim Einschalten wirkt dagegen die Fläche 8d als Stoßdämpfer.

Zum Ausschalten des Schalters 1 wird das Dreiwegesteuerventil 36 durch eine nach oben gerichtete Bewegung der Ventilsteuerstange 13 geöffnet, so daß Hochdruckgas auf die untere Fläche 8c des Kolbens 8 einwirkt. Daraus ergibt sich eine nach oben gerichtete Bewegung der Schalt stücke 20. Sin Teil des Gases wird im Baum 51 eingeschlossen und sorgt für eine Dämpfungswirkung durch Abströmen des Gases durch Öffnungen 53 in einem Rückschlagventil 54. Bei der Einsehaltbewegung, die durch eine nach unten gerichtete Bewegung

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des Kolbens 8 vorgenommen wird, öffnet das Rückschlagventil 54. Dadurch gelangt Hochdruckgas aus dem Bereich 56 in den als Stoßdämpfer wirkenden Raum 51·

Bei der Einschaltbewegung gelangt der Kolben 8 mit dem Absatz 8d in den Raum 58, der Gas mit hohem Druck enthält. Daraus ergibt sich Stoßdämpferwirkung beim Einschalten. Das Gas strömt durch Öffnungen 59 in einem ringförmigen Rückschlagsventil 60 ab.

Dem Kolben 8 ist ein Anzeigestößel 62 zugeordnet, der von einer Verlängerung der Kolbenstange 41 gebildet wird. Der Stößel trägt eine grüne Fahne, die nach oben in eine durchsichtige Kappe .64 am oberen Ende des Schalters ragt. Daraus ergibt sich eine klare Anzeige für das Bedienungspersonal, daß die Schalt stücke des Schalters in der Ausschalt st ellung liegen, so daß mit Sicherheit am Schalter gearbeitet werden kann.

Das Dreiwegeventil % umfaßt bewegliche Ventilsitze 66 und 67, die Unstimmigkeiten in der Flucht oder Länge der Ventilsteuerstangen 13 ausgleichen. Dies ist deshalb wichtig, weil die Stangen , 13 eine beträchtliche Länge haben können. Außerdem sind die Ventilsitze 66, 67 in Richtung auf die anschließende Bewegung unter Federvorspannung gesetzt, sobald sich die Lippen 36a, 36b des Ventils von den Ventilsitzen abgehoben haben.

Um für Situationen gerüstet zu sein, in denen sehr niedrige Tem-

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peraturen auftreten, zu einer Verflüssigung des Schwefelfluorid-

führen, können Fliissi gkai tsl eitungen vorgesehen sein, wie durch die Teile mit den Bezugszeichen 69 und 70 angedeutet ist.

Die Verflüssigungsleitung 70 führt in den Raum unterhalb des Kolbens 8, der wechselweise niedrigen oder hohen Druck aufweisen kann.

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Die Verflüssigungsleitung 69 führt in den Raum 56, der ständig Hochdruck aufweist. Durch Bückschlagventile 71, 72, die vorzugsweise als Kugelventile ausgebildet sind, ist ein Verlust des Hoch druckgases verhindert, das vom Hochdruckbehälter in den Raum 39 abströmen will. Bei gleichem Druck an den Kugelventilen fließt das Kondensat durch Schwerkraft in den Leitungen 69a und 70 nach unten und gelangt gegebenenfalls in den Hochdruckbehälter 24 innerhalb der Schaltkammer sowie in den unteren Steg des U, der mit 71 bezeichnet ist und geeignete Heizeinrichtungen 72 zum Verdampfen von verflüssigtem Gas enthalten kann.

Wie bereits angedeutet wurde, gehört zu der beweglichen Schaltstückanordnung 20 eine im wesentlichen H-förmige Schalt stückhalterung 43, die am oberen Snde mit einem jochförmigen Rahmen 74 verbunden ist. Dieser ist seinerseits mechanisch einstellbar am unteren Ende der Kolbenstange 41 befestigt. Zwei aus Isolierstoff bestehende Betätigungsstangen 44, die zu der H-förmigen Schaltstückanordnung 43 gehören, erstrecken sich in das Innere von hohlen Isolierstoffrohren 45 und halten die Unterbrechungseinheit en 24 in axialer Hichtung entfernt voneinander.

Unter Bezug auf Figur 8 ist zu erkennen, daß die Jochanordnung 74 einen nach unten vorspringenden Stößel 75 aufweist, der einstellbar an einem hohlen beweglichen Schaltstück 77 befestigt ist. Die seitlichen Betätigungsstangen 44 sind zusätzlich an einem Blasventil 79 befestigt, dessen Ausbildung in den Figuren άΛ bis Z3 im einzelnen dargestellt ist. Das bewegliche Schaltstück 77 wirkt mit einem feststehenden hohlen Schaltstück 81 zusammen, das von einem Träger 83 nach oben ragend gehalten wird. Wie in Fig. 8 im

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einzelnen zu sehen ist, findet bei der Lichtbogenlöschung eine Strömung des Löschmittels 5 unter hohem Druck über den Lichtbogen 85 statt. Die Strömung verläuft in entgegengesetzte Richtungen durch das Innere sowohl des beweglichen als auch des feststehenden Schalt stück es, wie durch die Pfeile 86 in Fig. 8 angedeutet ist.

Als Blasventil 88 ist ein unterer Vorsprung 77a des beweglichen Schaltstückes 77 wirksam, das stumpf gegen einen feststehenden Ventilsitz 89 stößt (Fig. 7). Der Ventilsitz ist nachgiebig am feststehenden Schaltstiickträger 83 befestigt, wie die Figur 7 zeigt. Eine Druckfeder 91 sorgt für den gewünschten Kontaktdruck. Sie ergibt ferner eine begrenzte Bewegungsmöglichkeit für das bewegliche Schaltstück 77. Außerdem sind mehrere am Umfang verteilte, feststehende Kontaktfinger 93 vorgesehen, die an der Außenseite 77b des beweglichen Schaltstückes 77 anliegen.

Zusätzlich zu den Blasventilträgern sind zwei Sperrventile 49, 50 vorgesehen, die in Strömungsrichtung unterhalb angeordnet sind und gegen Ende der Ausschaltbewegung schließen, wie später im einzelnsn beschrieben wird.

In Abhängigkeit von der Spannung und dem zu unterbrechenden Strom kann der Schalter 1 nach der Erfindung mit einer oder mehreren Unterbrechereinheiten 24 ausgerüstet sein. Die Figuren 5a und 7 zeigen eine Anordnung, bei der nur ein einziges Schalt stückpaar 20 vorhanden ist. In der Anordnung nach Fig. 7 ergibt sich eine Doppeldüsenwirkung insofern, als sowohl das feststehende als auch das bewegliche Schaltstück (77, 81) hohl sind und einen Auslaß der Gase gestatten. Für höhere Spannungen jedoch ist eine Zweifachunterbrechung wünschenswert. Dort kann die in Fig. 9 gezeigte Konstruktion verwendet werden. Sie besitzt zwei in Heihe geschaltete

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Unterbrechereinheiten 24. In den Unterbrechereinheiten 24 ergibt sich eine Löschgasströmung nur durch die beiden hohlen beweglichen Schaltstücke 77» während die zugehörigen feststehenden Schaltstücke 81 bei 81a verschlossen sind. Die Betätigungsstangen 44 erstrecken sich in der Figur 9 nach unten. Sie besitzen einen zur Verbindung vorgesehenen Jochteil 95, der einen nach unten weisenden Stößel 96 entsprechend dem Stößel 75 am oberen Ende der Figur 8 aufweist. Deshalb werden die beiden Schaltstückanordnungen 20 in Figur 9 gleichzeitig betätigt.

Aus den Figuren 18 bis 20 geht hervor, daß die besondere Konstruktion des Schalters nach der Erfindung für verschiedene Nenndaten geeignet ist. Figur 18 zeigt eine einzige Unterbrechereinheit 24 im linken Schenkel des Schalters, während der rechte Schenkel als Durchführung 28 ausgebildet ist. Fig. 19 läßt dagegen erkennen, wie man sich höheren Spannungen mit einer Doppelunterbrechung anpaßt. Fig. 19 ist daher im Aufbau mehr der Anordnung nach Fig. 9 der Zeichnung ähnlich.

Fig. 20 zeigt, daß man für noch höhere Nenndaten die Durchführung · 28 weglassen kann und eine zweite Schalteinrichtung 15 im rechten Schenkel des im wesentlichen U-förmigen Schalters 98 anordnen kann. Jn diesem Falle sind demnach drei Unterbrechereinheiten 24 in Reijie geschaltet,

zur Betätigung der Sperrventile 49, 50. Da der Schalter, wie erwähnt, mit einem gasbetätigten Antrieb 101 die Schalt stücke öff net oder schließt, bildet das bewegliche Schaltstüök 77 des Schal

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ters einen dichten Verschluß, wenn es in der Einschalt st ellung mit dem zugehörigen feststehenden Schaltstück 81 in Eingriff steht. Dadurch entsteht ein erstes Blasventil 88, so daß in der Einschaltstellung kein Hochdruckgas durch das eine oder beide Schalt stücke abströmen kann. Zu dieser Zeit sind auch die sekundären oder Sperre ventile 49, 50 geöffnet. Beim Öffnen der Schaltstücke 77 werden die Sperrventile 49, 50 dagegen geschlossen, damit ,die Gasströmung in die Niederdruckkammern 103 und 104 unterbrochen wird.

Bei der beschriebenen Schalterkonstruktion ist es erwünscht, daß, wenn die Schalt stücke des Schalters Öffnen, sie die Endlage der Ausschaltbewegung in der kürzesten, möglichen Zeit erreichen. Die Ausschaltlage kann erreicht werden, solange noch ein Lichtbogen 85 zwischen den Schalt stücken 77 und 81 brennt. Es ist ganz unerläßlich, daß die sekundären oder Sperrventile 49, 5Q die ganze Zeit über geöffnet bleiben, damit eine Gasströmung den Lichtbogen. 85 unterbrechen kann. Mithin müssen die Sperrventile eine Bewegungskurve haben, die gegenüber der des beweglichen Schaltstückes 77 verzögert ist. Dies kann mit folgenden Mitteln erreicht werden:

Aus den Figuren 7 und 8 geht hervor, daß das hohle bewegliche Schaltstück 77 direkt mit dem Antrieb 101 verbunden ist und deshalb eine bestimmte Bewegungscharakteristik aufweist. Auch der BIasventi!antriebsring 79 ist direkt mit dem beweglichen Schaltstück 77 verbunden. Folglich legt er denselben Weg zurück. Wenn sich das bewegliche Schaltstück in der Ausschältläge bewegt, drückt der Blasventiiantriebsring 79 eine Druckfeder 105 Zusammen» Die DruckfederTu5 wird gespannt, da sich der gegenüperliegeiiuö Federteller 106 als Teil des Blasventils nicht bewegen kann, und das Blasventil wird durch Klinken 107 (Fig. ]5) gegen Bewegungen verriegelt. Die Klinken 107 sind um 18Ö^Ö gegeneinander versetzt« Bevor

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der Antriebsring 79 die Feder 105 zusammendrückt, ist in gewissem Maße eine freie Bewegung möglich, da es erforderlich ist, die Belastung des Antriebs 101 am Anfang der Ausschaltbewegung so klein wie möglich zu halten. Nach einer bestimmten Bewegung des Antriebs 79t bei der die Feder 105 gespannt wurde, treffen Vorsprünge 108 auf eine Fläche 109 der Klinken 107» so daß die Klinken 107 zurückweichen. Diese Bewegung gestattet die Schließbewegung der Ventile 49f 50. Die Zeit-V/ege-Kurve ist dabei gegenüber der des beweglichen Schaltstückes 77 verzögert. Wenn das Sperrventil 49 geschlossen ■ ist, steht es unter einem gewissen Druck. Dies ist auf die Lage des Antriebsringes 79 zurückzuführen, der die Feder 105 spannt, sowie auf eine Druckdifferenz, die das Ventil auf Grund der .Geometrie der Blasventileflächen geschlossen hält.

Wenn der Leistungsschalter einschaltet, sind die Sperrv.entile 49, 50 offen. Der Antrieb 79 drückt mit einem Gummipuffer 111 das Blasventil 49 auf. Dabei wird ein kleiner Stoßdämpfer zwischen der *Stange 79 und dem Blasventil 49 eingeschaltet, um den Aufschlag verringern zu helfen. Diesmal fallen die Klinken Ί07 unter die Schultern 49a (Fig. 9), und das Blasventil 49 ist zu einer weiteren Ausschaltbewegung bereit.

Wie bereits erwähnt, wird für kleine Henndaten an Stelle einer Schalteinrichtung 15 im rechten Schenkel des U-förinigen Schalters 1 eine Durchführung 28 verwendet. Sine solche Durchführung ist in Fig. 5v dargestellt. Man ei keimt einen axial vcrlcufenden Hochspannungsleiter 29 mit einem Gewindeteil 29a. Der Leiter 29 wird mit Abstand von einem äußeren wetterfesten Isolierstoffgehäuse 30 umgeben, das mehrere Schirme 30a aufweist. Das Gehäuse enthält

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Schwefelhexaflyorid unter einem verringerten Druck von beispielsweise 1,75 Atmosphären, der durch ein nicht dargestelltes Reduzierventil eingestellt wird. Das Reduzierventil verbindet den Hochdruckraum 117 (14 Atmosphären) mit dem Raum 118 im Inneren des wetterfesten Gehäuses 30.

Ein konisches Isolierstoffteil 119 dient als Trennwand zwischen dem Hochdruckbereich 117 und dem Niederdruckraum 118. Zur Vermeidung von Druckbeanspruchungen ist eine Anzahl von Druckfedern zwischen einem oberen Federteller 122 und einem unteren Federteller 123 angeordnet. Die Druckfedern wirken auf das wetterfeste Gehäuse 30. Eine Mutter 125 kann auf das obere Ende des Durchführungsbolzens 29 geschraubt werden. Damit kann der Druck eingestellt werden, der von den Druckfedern 121 ausgeübt wird. Eine flexible Haube 127 kann zwischen der Druckplatte 123 und dem oberen Ende des wetterfesten Gehäuses 30 vorgesehen sein. Die- Haube kann aus geeignetem Material, z.B. Kupfer oder Aluminium, hergestellt sein und mit einem oberen Kappenteil 129 verlötet sein, der seinerseits, z.B. durch Hartlöten, mit einer Schutzplatte 131 verbunden ist. Eine obere Mutter 133 kann auf das obere Ende 29a des ■ Durchführungsbolzens 29 aufgeschraubt sein und sich direkt auf die Oberfläche der Schutzplatte 131 abstützen.

Das untere Ende des wetterfesten Gehäuses 30 kann einen Ringflansch 135 aufweisen, an dem mit mehreren Schrauben 137 ein Tragflansch 138 befestigt ist. Dieser ist z.B. durch Schweißen an einem oberen Zylinder 140 angebracht (Fig. 5b), der zum untereii U—formigen Druckbehälter 71 gehört.

Zum Messen des Stromes durch den Schalter können ein oder mehrere Stromwandler CT verwendet werden, die den Hochdruckbehälter 71

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umgeben und als Sekundärwicklung für die Primärwicklung dienen, die von dem inneren, Hochspannung führenden Anschlußbolzen 29 gebildet wird.

Die Figur 5b zeigt das untere Ende der Vent ilsteuerstange 13, das sich durch eine Dichtung 13a nach außen ins Freie erstreckt. Dort ist die Stange mit einem Winkelhebel 141 verbunden. Der Winkelhebel ist an einem feststehenden Gelenk-142 gelagert. Er überträgt die Bewegung von zwei Koppeln 143, 144, die ihrerseits am Antrieb 10 befestigt sind, wie Fig. 4 zeigt.

Druckfedern 145, 146 können, wie Fig. 4 zeigt, die Betätigungsstangen 13 in Ausschaltrichtung unter Vorspannung setzen, so daß der Antriebskolben 8 bestrebt ist, die Schaltstückanordnung 20 zu öffnen.

Hochdruckbehält

Aus den Figuren 5b und c geht hervor, daß der Hochdruckbehälter 71 Gas unter einem Druck von beispielsweise 16 Atmosphären enthält. Der Behälter ist aus einer dreiteiligen, mit Flanschen versehenen Tragkonstruktion mit den Teilen 71a, 71b und 71c zusammen gesetzt. Die Teile sind mit Schraubenbolzen verschraubt, wobei Dichtungen zwischengelegt sind.' Sie umgeben den inneren stromführenden Leiter 29, der Hochspannung aufweist. Deshalb sorgt der Hochdruckbehälter 71 nicht nur für die Zufuhr von Hochdruckgas nach oben in den Raum 47 außerhalb der Unterbrechungseinrichtungen 24. Vielmehr gestattet er auch noch kleine Abmessungen zwischen dem Hochspannung führenden Leiter 29 und dem geerdeten U-förmigen Gehäuse 71. Außerdem erhält man auf diese Weise eine raumsparende Konstruktion mit leichter Zugänglichkeit, falls Wartungsoperationen auszuführen sind.

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Ein nicht dargestelltes Auge ist an das untere Ende der Biegung 71 angeschweißt. Dort ist eine Bohrung vorgesehen, die den Eintritt von Hochdruckgas in den Antrieb 10 gestattet. Der Antrieb arbeitet mit Hochdruck-SF^-Gas als Druckmittel für eine nicht dargestellte Kolbenanordnung, mit der der Antrieb· 10 in die Einschaltstellung gebracht wird.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß ein verbesserter Druckgasschalter 1 solcher Bauform geschaffen wurde, daß er für verschiedene Spannungen eingesetzt werden kann. Der Schalter arbeitet mit identischen Teilen auch bei unterschiedlichen Nenn-P leistungen. Z.B. ist in den Figuren 18 und 19 zu sehen, daß'die Durchführung 28 den rechten Schenkel des Schalters bilden kann, wenn nur der linke Schenkel eine oder mehrere, in Reihe geschaltete Unterbrechereinheiten 20 aufnehmen soll. Zusätzlich können im Falle höherer Nenndaten die Durchführung 28 der Figuren 18 und 19 weggelassen werden. Stattdessen wird eine zweite Schalteinrichtung. 15, ähnlich der im linken Schenkel des Schalters, nach den Figuren 18 und 19 installiert. Die Anpaßbarkeit und die Verwendung identischer Teile für diesen Fall liegt auf der Hand.

Die vorstehende Konstruktion macht einen gedrängt aufgebauten leistungsschalter 1 möglich, bei dem eine hochwirksame Gasströmung " schon durch die Trennung der Schalt stücke 20 in einer Hochdruckgasatmosphäre 47 in Gang gesetzt wird. Das ausströmende Gas strömt bei der Aus schaltbewegung in Niederdruckräume 103, 104. Unter Umständen kann es mit Hilfe einer hohlen Antriebsstange 17 in einen Niederdrucktank 113 am Kahmen Z des Schalters weitergeieitet werden, wie in der Figur 1 dargestellt ist. Ein nicht gezeichneter, Kompressor verdichtet das Ga₁S dann wieder auf Hochdruck von 16 Atmosphären.

22 Figuren

10 Anspräche - 19 -

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ORIGINAL

Claims (10)

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   Patentansprüche

   Ochspannungs-Leistungsschalter mit Druckgas als Lösch- und Isoliermittel in einem geerdeten Metallgehäuse, das zwei annähernd parallel verlaufende isolierte Hochspannungsleiter aufweist, die in das Metallgehäuse führen, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallgehäuse (71) eine U-förmige Gestalt besitzt und daß die Schalteinrichtung (15) im Bereich eines der isolierten Hochspannungsleiter (28) liegt.
2. 2. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 mit einem Zweidruck-Gassystem, dadurch gekennzeichnet, daß das U-förmige Metallgehäuse (71) zum Hochdruckteil des Gassystems gehört und daß ein Niederdruckbehälter (113) außerhalb des U-förmigen Metallgehäuses vorgesehen ist.
3. 3. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 2 mit mehreren Polen, die jeweils ein U-förmiges Metallgehäuse aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß ein für alle Pole gemeinsamer Iliederdruckbehält er (113) ^uer zu den in parallelen Ebenen angeordneten Polen (A, B, C) verläuft.
4. 4. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, 2 oder 3_f dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (15) von einem Antrieb (10) mit Erdpotential aus über eine Isolierstoffstange (13) betätigt wird, die an dem dem U-förmigen Metallgehäuse (71) abgekehrten Ende eines der isolierten Hochspannungsleiter endet.
5. 5. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem dein U-förmigen Metallgehäuse (71) abgekehrten Ende des isolierten Hochspannungsleiters ein Druckmittel-

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   SAO QBtGtNAL

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   antrieb (8) vorgesehen ist, der mit der Isolierstoffstange (13) gesteuert wird.'
6. 6. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 5_f dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelantrieb (8) das Lösch- und Isoliermittel als Antriebsgas zur Betätigung des beweglichen Schaltstückes (77) der Schalteinrichtung (15) benutzt, das seinerseits als Blasventil für das Druckgas dient.
7. 7. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 4» 5 oder 6, gekennzeichnet durch einen Schaltstellungsanzeiger (63) an dem

   w dem U-förmigen Metallgehäuse abgekehrten Ende des isolierten Hochspannungsleiters.
8. 8. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 5, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltstellenanzeiger (63) vom Druckmittelbetätigt wird.
9. 9. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (15) von Hochdruckgas umgeben ist, das mit einem Isolierstoffrohr (18) eingeschlossen ist, und daß ein Hingraum zwischen dem ersten Isolierstoffrohr und einem weiteren Isolierstoffrohr (22), das das erste Isolierstoffrohr (18) umgibt, Niederdruckgas enthält.
10. 10. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden* dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich beider isolierter Hochspannungsleiter Schalt einrichtungen (15) v-orgesehen sind.

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