DE19622460A1 - High-voltage circuit breaker with two drivable switch contact pieces - Google Patents

High-voltage circuit breaker with two drivable switch contact pieces

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungs-Leistungs­ schalter mit einem ersten und einem zweiten, einander koaxial gegenüberstehenden Lichtbogenkontaktstück, zwischen denen bei einem Ausschaltvorgang gegebenenfalls ein Schaltlichtbogen brennt und die im Zuge eines Ausschaltvorganges durch einen gemeinsamen Antrieb in entgegengesetzten Richtungen antreib­ bar sind, wobei die Antriebsbewegung durch ein erstes An­ triebselement auf das erste Lichtbogenkontaktstück und durch ein zweites Antriebselement mittels eines Umlenkgetriebes auf das zweite Lichtbogenkontaktstück übertragen wird und mit zwei die Lichtbogenkontaktstücke koaxial umgebenden Dauer­ stromkontaktstücken sowie mit einer Isolierstoffdüse, die mit dem ersten Lichtbogenkontaktstück fest verbunden ist und die der Beblasung des Schaltlichtbogens mit einem Löschgas dient.The invention relates to high voltage power switches with a first and a second, coaxial with each other opposing arcing contact piece, between which at a switching arc, if necessary, a switching arc burns and in the course of a switch-off process by one drive common drive in opposite directions are bar, the drive movement by a first to drive element on the first arcing contact and through a second drive element by means of a deflection gear the second arcing contact piece is transmitted and with two duration coaxially surrounding the arcing contact pieces current contact pieces as well as with an insulating nozzle that with the first arcing contact piece is firmly connected and the is used to blow the switching arc with an extinguishing gas.

Ein derartiger Hochspannungs-Leistungsschalter ist beispiels­ weise in der französischen Patentanmeldung FR 2 491 675 be­ schrieben. Dort ist auch ausgeführt, daß durch die Aufteilung der Schaltbewegung auf zwei angetriebene Schaltkontaktstücke bei gleicher Antriebsenergie eine höhere Kontakttrennungsge­ schwindigkeit erreicht wird, als wenn nur ein einziger Kon­ takt angetrieben wäre.Such a high-voltage circuit breaker is an example example in French patent application FR 2 491 675 wrote. There is also stated that by the division the switching movement on two driven switching contact pieces with the same drive energy a higher contact separation speed is achieved as if only one Kon clock would be driven.

Auch aus dem Fachartikel IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 8, No 3, July 1993, "DEVELOPMENT OF 550 kV 1-BREAK GCB (PART II)" ist ein Hochspannungs-Leistungsschalter mit zwei antreibbaren Schaltkontaktstücken bekannt, wobei die An­ triebsbewegung auf eines der Schaltkontaktstücke direkt und auf das andere Schaltkontaktstück mittels eines Umlenkgetrie­ bes übertragen wird. Also from the technical article IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 8, No 3, July 1993, "DEVELOPMENT OF 550 kV 1-BREAK GCB (PART II) "is a high voltage circuit breaker with two drivable switching contact pieces known, the An drive movement on one of the switch contact pieces directly and to the other switch contact piece by means of a deflection gear bes is transmitted.  

Beim Stand der Technik ergibt sich, wie insbesondere aus der genannten französischen Patentanmeldung hervorgeht, daß die Antriebselemente zum Antrieb beider Schaltkontaktstücke sowie das Umlenkgetriebe regelmäßig viel Platz beanspruchen. Insbe­ sondere bei der Konstruktion gemäß FR 2 491 675 wird deut­ lich, daß durch diese Konstruktion der Durchmesser der Unter­ brechereinheit groß wird, so daß ein entsprechend großes Iso­ lierstoffgehäuse zur Aufnahme der Unterbrechereinheit notwen­ dig ist.In the prior art, as can be seen in particular from mentioned French patent application shows that the Drive elements for driving both switch contact pieces as well the reversing gear regularly take up a lot of space. In particular especially in the construction according to FR 2 491 675 is clear Lich that through this construction the diameter of the sub crusher unit becomes large, so that a correspondingly large iso Plastic housing necessary to accommodate the interrupter unit is dig.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochspannungs-Leistungsschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, der konstruktiv einfach aufgebaut und kostengünstig ist und eine möglichst geringe Gehäusegröße beansprucht.The present invention has for its object a High-voltage circuit breakers of the type mentioned at the beginning create that is structurally simple and inexpensive and claims the smallest possible housing size.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das zweite Antriebselement an der Isolierstoffdüse befestigt und mittels dieser angetrieben sowie radial innerhalb der Dauer­ stromkontaktstücke angeordnet ist.The object is achieved in that the second drive element attached to the insulating nozzle and driven by this as well as radially within the duration current contact pieces is arranged.

Dadurch, daß das zweite Antriebselement an der Isolierstoff­ düse befestigt ist, und die Isolierstoffdüse somit selbst die Antriebskraft auf das zweite Lichtbogenkontaktstück über­ trägt, kann das zweite Antriebselement relativ kurz gehalten werden. In der mechanischen Kette der die Antriebsbewegung übertragenden Elemente wird das erste Antriebselement von einem nicht im einzelnen dargestellten Kraftspeicher ange­ trieben und treibt seinerseits das erste Lichtbogenkontakt­ stück mit der Isolierstoffdüse an. Die Isolierstoffdüse treibt ihrerseits das zweite Antriebselement an, welches die Antriebsbewegung auf das hinter dem zweiten Lichtbogenkon­ taktstück angeordnete Umlenkgetriebe überträgt. Mittels des Umlenkgetriebes wird die Antriebsbewegung dann auf das zweite Lichtbogenkontaktstück übertragen. The fact that the second drive element on the insulating material nozzle is attached, and thus the insulating nozzle itself Driving force on the second arcing contact carries, the second drive element can be kept relatively short will. In the mechanical chain of the drive movement transmitting elements becomes the first drive element of an energy storage not shown in detail in turn drove and drive the first arcing contact piece with the insulating material nozzle. The insulating material nozzle in turn drives the second drive element, which the Drive movement on the behind the second arc cone deflection gear arranged in the clock transmits. By means of the Deflection gear then the drive movement to the second Transfer arcing contact piece.  

Dadurch, daß das zweite Antriebselement radial innerhalb der Dauerstromkontaktstücke angeordnet ist, und nicht, wie beim Stand der Technik parallel zu dem ersten Antriebselement bzw. der Isolierstoffdüse radial außerhalb verläuft, wird die Bau­ größe der Unterbrechereinheit des erfindungsgemäßen Hoch­ spannungs-Leistungsschalters in radialer Richtung kleinge­ halten. Dadurch, daß das zweite Antriebselement, beispiels­ weise in Form einer Antriebsstange, direkt an die Isolier­ stoffdüse und nicht an das erste Antriebselement angekoppelt ist, wird die notwendige Baulänge des zweiten Antriebsele­ ments und somit auch die beim Schaltvorgang zu beschleuni­ gende Masse verringert.The fact that the second drive element radially within the Continuous current contact pieces is arranged, and not, as with State of the art parallel to the first drive element or the insulation nozzle runs radially outside, the construction size of the interrupter unit of the high according to the invention voltage circuit breaker in the radial direction hold. The fact that the second drive element, for example wise in the form of a drive rod, directly to the insulation fabric nozzle and not coupled to the first drive element is the necessary overall length of the second drive element elements and thus also to accelerate the switching process mass reduced.

Die Baugröße eines solchen Hochspannungs-Leistungsschalters ist genau gleich der Baugröße eines entsprechenden Schalters, bei dem nur eines der Lichtbogenkontaktstücke antreibbar ist und bei dem das zweite Antriebselement und das Umlenkgetriebe fehlen. Für beide Varianten des Schalters können somit glei­ che Isolierstoffgehäuse, beispielsweise Porzellangehäuse ver­ wendet werden.The size of such a high-voltage circuit breaker is exactly the same size as a corresponding switch, in which only one of the arcing contact pieces can be driven and in which the second drive element and the deflection gear absence. For both variants of the switch can be the same che insulating material housing, for example porcelain housing ver be applied.

Da das zweite Antriebselement mit dem Lichtbogen bzw. mit heißem Löschgas in Kontakt kommen kann, sollte es aus einem lichtbogenresistenten Material, beispielsweise PTFE, herge­ stellt werden.Since the second drive element with the arc or with hot extinguishing gas can come into contact, should it come from a arc-resistant material, for example PTFE be put.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß an das Umlenkgetriebe eine das zweite Lichtbogenkontakt­ stück umgebende Feldelektrode angekoppelt ist, die im Zuge einer Schaltbewegung gegensinnig zu dem zweiten Lichtbogen­ kontaktstück bewegbar ist.An advantageous embodiment of the invention provides that the second arcing contact to the reversing gear piece surrounding field electrode is coupled, the train a switching movement in the opposite direction to the second arc contact piece is movable.

Durch diese Konstruktion kann an dem Umlenkgetriebe ohne grö­ ßeren zusätzlichen mechanischen Aufwand die Feldelektrode an­ gekoppelt werden, die beim Ausschaltvorgang, wenn beide Lichtbogenkontaktstücke auseinandergezogen werden, vorgescho­ ben wird, um eine Vergleichmäßigung des elektrischen Feldes im Bereich der Trennstrecke zwischen den Lichtbogenkontakt­ stücken zu erreichen. Es kann vorgesehen sein, das Umlenkge­ triebe so auszulegen, daß die Bewegung der Feldelektrode erst kurz vor dem Ende der Ausschaltbewegung beginnt.Due to this construction, the deflection gearbox can be The additional additional mechanical effort on the field electrode  to be coupled when switching off when both Arcing contact pieces are pulled apart, advance ben to equalize the electric field in the area of the gap between the arcing contact to achieve pieces. It can be provided for the deflection drives to be interpreted so that the movement of the field electrode only begins shortly before the end of the switch-off movement.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Umlenkgetriebe einen ortsfest schwenkbar gela­ gerten zweiarmigen Hebel aufweist, an den das zweite An­ triebselement, das zweite Lichtbogenkontaktstück und die Feldelektrode angekoppelt sind.A further advantageous embodiment of the invention provides before that the reversing gear gela fixed has two-armed lever to which the second type drive element, the second arcing contact piece and the Field electrode are coupled.

Durch einen solchen Hebel ist das Umlenkgetriebe in einfach­ ster und funktionssicherster Weise realisierbar. Dadurch, daß das Umlenkgetriebe von dem ersten Lichtbogenkontaktstück aus hinter dem zweiten Lichtbogenkontaktstück angeordnet ist, ist erreicht, daß beide Lichtbogenkontaktstücke beim Ausschalt­ vorgang, bei dem es auf eine extrem hohe Beschleunigung an­ kommt, mittels einer Zugbewegung angetrieben werden. Je nach der Ruhestellung des zweiarmigen Hebels kann ein passendes Beschleunigungsprofil des zweiten Lichtbogenkontaktstückes während der Ausschaltbewegung verwirklicht werden. Vorteil­ haft geschieht die Ankopplung des zweiten Antriebselementes und des zweiten Lichtbogenkontaktstückes an den Hebel mittels Kulissenführungen, so daß die radiale Auslenkung dieser Ele­ mente während der Schwenkbewegung des Hebels möglichst gering gehalten wird. Außerdem kann durch die Kulissenführungen ein Überhub des Antriebs kompensiert werden.With such a lever, the reversing gear is simple the most reliable and functionally feasible. As a result of that the reversing gear from the first arcing contact is arranged behind the second arcing contact piece achieved that both arcing contact pieces when switching off process in which it depends on an extremely high acceleration comes, be driven by a train movement. Depending on the rest position of the two-armed lever can be a suitable one Acceleration profile of the second arcing contact piece be realized during the opening movement. Advantage the second drive element is coupled and the second arcing contact piece by means of the lever Set guides, so that the radial deflection of this Ele elements as low as possible during the pivoting movement of the lever is held. In addition, through the scenery tours Overstroke of the drive can be compensated.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend beschrie­ ben. In the following, the invention is illustrated by means of an embodiment shown in a drawing and described below ben.  

Dabei zeigt die Figur schematisch in einem Längsschnitt eine Unterbrechereinheit eines Hochspannungs-Leistungsschalters.The figure shows schematically in a longitudinal section Circuit breaker unit of a high voltage circuit breaker.

Der dargestellte Hochspannungs-Leistungsschalter weist zwei Lichtbogenkontaktstücke 1, 2 auf, die einander koaxial gegen­ überstehen. Die Darstellung zeigt einen Zustand während der Schaltbewegung kurz vor Erreichen des Ausschaltzustandes. Die Lichtbogenkontaktstücke 1, 2 sind bereits voneinander ge­ trennt und zwischen ihnen brennt ein Lichtbogen 3. Das erste Lichtbogenkontaktstück 1 wird in Richtung des Pfeils 12, das zweite Lichtbogenkontaktstück 2 in Richtung des Pfeils 13 be­ wegt. Das erste Lichtbogenkontaktstück 1 ist hohl ausgebildet und nimmt im Einschaltzustand das stiftförmige zweite Licht­ bogenkontaktstück 2 auf. Das erste Lichtbogenkontaktstück 1 ist an ein Kontaktrohr 4 angekoppelt, das auch als erstes An­ triebselement dient und die Antriebsbewegung von einem nicht dargestellten Kraftspeicher überträgt.The high-voltage circuit breaker shown has two arcing contact pieces 1 , 2 which are coaxial with one another. The illustration shows a state during the switching movement shortly before reaching the switch-off state. The arcing contact pieces 1 , 2 are already separated from one another and an arc 3 burns between them. The first arcing contact 1 is moved in the direction of arrow 12 , the second arcing contact 2 in the direction of arrow 13 be. The first arcing contact 1 is hollow and receives the pin-shaped second arcing contact 2 in the switched- on state. The first arcing contact 1 is coupled to a contact tube 4 , which also serves as the first drive element and transmits the drive movement from an energy store, not shown.

Das erste Lichtbogenkontaktstück 1 trägt eine mehrteilige Isolierstoffdüse 9, die im Einschaltzustand das zweite Licht­ bogenkontaktstück 2 umgibt und während des Ausschaltvorganges das durch den Lichtbogen 3 erhitzte Löschgas leitet. Zunächst kann durch einen Kanal 14 heißes Löschgas in einen Heizraum 15 strömen, aus dem es dann zu geeigneter Zeit, kurz nach dem Stromnulldurchgang des zu schaltenden Wechselstromes durch denselben Kanal 14 wieder zurückströmt, um den Lichtbogen 3 zu beblasen und die Wiederverfestigung der Schaltstrecke zu beschleunigen.The first arcing contact 1 carries a multi-part insulating nozzle 9 , which surrounds the second arcing contact 2 in the switched-on state and conducts the quenching gas heated by the arc 3 during the switch-off process. First, hot quenching gas can flow through a channel 14 into a heating chamber 15 , from which it then flows back through the same channel 14 at a suitable time, shortly after the zero current crossing of the alternating current, in order to blow the arc 3 and accelerate the reconsolidation of the switching path .

Das freie Ende der Isolierdüse 9 ist in einem Rohr 10 ge­ führt, das gleichzeitig eine Feldelektrode bildet.The free end of the insulating nozzle 9 is in a tube 10 leads GE, which simultaneously forms a field electrode.

An dem freien Ende der Isolierstoffdüse 9 ist ein Antriebse­ lement 5 in Form einer aus PTFE bestehenden Stange befestigt. At the free end of the insulating nozzle 9 , a driving element 5 is attached in the form of a rod made of PTFE.

In dem Ausführungsbeispiel ist zunächst an der Düse ein Ring 16 befestigt, mit dem ein Ende des zweiten Antriebselementes 5 verschraubt ist. Durch das zweite Antriebselement 5 wird der zweiarmige Hebel 11 betätigt. Während des Ausschaltvor­ ganges wird die Stange 5 in Richtung des Pfeils 17 gezogen, wodurch der Hebel 11 im Uhrzeigersinn geschwenkt wird. Hier­ durch wird eine Zugbewegung in Richtung des Pfeils 13 auf das zweite Lichtbogenkontaktstück 2 übertragen.In the exemplary embodiment, a ring 16 is first attached to the nozzle, with which one end of the second drive element 5 is screwed. The two-armed lever 11 is actuated by the second drive element 5 . During the gearshift operation, the rod 5 is pulled in the direction of arrow 17 , whereby the lever 11 is pivoted clockwise. Here, a pulling movement in the direction of arrow 13 is transmitted to the second arcing contact piece 2 .

Gleichzeitig wird über eine ebenfalls an den Hebel 11 ange­ koppelte Stange 18 die Feldelektrode 10 in Richtung des Pfeils 19 bewegt.At the same time, the field electrode 10 is moved in the direction of arrow 19 via a rod 18 which is also coupled to the lever 11 .

Beim Einschaltvorgang finden die beschriebenen Vorgänge in umgekehrtem Richtungssinn statt.When switching on, the processes described take place in reverse sense of direction instead.

Das zweite Lichtbogenkontaktstück 2 ist mittels einer Gleit­ kontaktführung 20 in axialer Richtung innerhalb der Feldelek­ trode 10 geführt und kontaktiert. Die Feldelektrode 10 ist ihrerseits in umlaufenden Gleitkontakten 21, 22 des Dauer­ stromkontaktstücks 8 geführt und kontaktiert.The second arcing contact piece 2 is guided and contacted by means of a sliding contact guide 20 in the axial direction within the field electrode 10 . The field electrode 10 is in turn guided and contacted in circumferential sliding contacts 21 , 22 of the permanent current contact piece 8 .

Der Hebel 11 des Umlenkgetriebes 6 ist in schematisch darge­ stellter Weise um die ortsfeste Achse 23 schwenkbar gelagert. Die Achse 23 kann beispielsweise in dem Tragrohr 24 befestigt sein, das das Dauerstromkontaktstück 8 trägt.The lever 11 of the reversing gear 6 is pivotally mounted in a schematically illustrated manner about the fixed axis 23 . The axis 23 can for example be fastened in the support tube 24 which carries the continuous current contact piece 8 .

Claims (3)

1. Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem ersten und einem zweiten, einander koaxial gegenüberstehenden Lichtbogenkon­ taktstücken (1, 2), zwischen denen bei einem Ausschaltvorgang gegebenenfalls ein Schaltlichtbogen (3) brennt und die im Zuge eines Ausschaltvorganges durch einen gemeinsamen Antrieb in entgegengesetzten Richtungen antreibbar sind, wobei die Antriebsbewegung durch ein erstes Antriebselement (4) auf das erste Lichtbogenkontaktstück (1) und durch ein zweites An­ triebselement (5) mittels eines Umlenkgetriebes (6) auf das zweite Lichtbogenkontaktstück übertragen wird und mit zwei die Lichtbogenkontaktstücke (1, 2) koaxial umgebenden Dauer­ stromkontaktstücken (7, 8) sowie mit einer Isolierstoffdüse (9), die mit dem ersten Lichtbogenkontaktstück (1) fest ver­ bunden ist und die der Beblasung des Schaltlichtbogens (3) mit einem Löschgas dient, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Antriebselement (5) an der Isolierstoffdüse (9) befestigt und mittels dieser angetrieben sowie radial inner­ halb der Dauerstromkontaktstücke (7, 8) angeordnet ist.1. High-voltage circuit breaker with a first and a second, coaxially opposing arcing con clock pieces ( 1 , 2 ), between which, if necessary, a switching arc ( 3 ) burns during a switch-off process and which can be driven in opposite directions in the course of a switch-off process by a common drive , wherein the drive movement is transmitted by a first drive element ( 4 ) to the first arcing contact piece ( 1 ) and by a second drive element ( 5 ) by means of a deflecting gear ( 6 ) on the second arcing contact piece and with two the arcing contact pieces ( 1 , 2 ) coaxially surrounding permanent current contact pieces ( 7 , 8 ) and with an insulating nozzle ( 9 ) which is firmly connected to the first arcing contact piece ( 1 ) and which serves to blow the switching arc ( 3 ) with an extinguishing gas, characterized in that the second drive element ( 5 ) on the insulating material nozzle ( 9 ) igt and driven by this and arranged radially within half of the continuous current contact pieces ( 7 , 8 ). 2. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an das Umlenkgetriebe (6) eine das zweite Lichtbogenkontakt­ stück (2) umgebende Feldelektrode (10) angekoppelt ist, die im Zuge einer Schaltbewegung gegensinnig zu dem zweiten Lichtbogenkontaktstück (2) bewegbar ist.2. High-voltage circuit breaker according to claim 1, characterized in that on the reversing gear (6), the second arcing contact piece (2) surrounding the field electrode (10) is coupled, which is movable in the course of a switching movement in the opposite direction to the second arcing contact piece (2) . 3. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlenkgetriebe (6) einen ortsfest schwenkbar gelagerten zweiarmigen Hebel (11) aufweist, an den das zweite Antriebse­ lement (5), das zweite Lichtbogenkontaktstück (2) und die Feldelektrode (10) angekoppelt sind.3. High-voltage circuit breaker according to claim 2, characterized in that the deflection gear ( 6 ) has a fixed pivotally mounted two-armed lever ( 11 ) to which the second drive element ( 5 ), the second arcing contact piece ( 2 ) and the field electrode ( 10 ) are coupled.
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