DE19809836C1 - Hochspannungsleistungsschalter mit einer Schaltstange aus einem Isolierstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungsleistungs­ schalter mit einer mechanisch betätigbaren Unterbrecherein­ heit, mit einem Schalterantrieb und mit einer eine Antriebs­ bewegung übertragenden, wenigstens teilweise hohlen Schalt­ stange aus einem Isolierstoff.

Ein derartiger Hochspannungsleistungsschalter ist beispiels­ weise aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 92 12 434 U1 be­ kannt. Aus der genannten Druckschrift ist insbesondere auch eine Zug- oder Druckstange aus faserverstärktem Isolierstoff für den Antrieb eines derartigen Schalters bekannt. Dort be­ steht die Schaltstange aus einem Stück, das an seinen Enden mittels einer Klebeverbindung mit metallischen Armaturen ver­ bunden ist.

Bei einem derartigen Hochspannungsleistungsschalter besteht das Problem, daß für den Schaltvorgang sehr große Leistungen mittels der Schaltstange übertragen werden müssen, so daß entsprechend große Kräfte sowohl als Zugkräfte als auch als Druckkräfte übertragen werden müssen. Dabei ergeben sich die größten Probleme bei der Übertragung einer Druckbewegung. Eine Schaltstange kann dann bei Überschreiten einer aus der Euler'schen Knickformel hervorgehenden Grenzkraft ausknicken und zerstört werden. Dabei ist gemäß der Theorie, die der Knickformel zugrundeliegt, von einer sinusartigen Schwingung der Schaltstange auszugehen, die dann bei Überschreiten der Grenzkraft im Bereich eines oder mehrerer Schwingungsbäuche ausknickt.

Einem solchen Ausknicken wird gemäß dem Stand der Technik normalerweise durch ausreichende Dimensionierung einer derar­ tigen Schaltstange oder durch seitliche Führungen begegnet, die das Ausknicken durch Aufbringen einer Gegenkraft verhin­ dern. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Hochspannungsleistungsschalter der eingangs genann­ ten Art eine kostengünstige Schaltstange zu realisieren, die dennoch betriebssicher arbeitet und insbesondere auch leicht ist, um die beim Schaltvorgang zu beschleunigenden Massen ge­ ring zu halten.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schaltstange wenigstens zwei Abschnitte aufweist, die einan­ der teilweise überlappend teleskopartig ineinander geschoben und miteinander verbunden sind, wobei der Bereich, in dem die Abschnitte einander überlappen und/oder der Abschnitt, wel­ cher den größeren Außendurchmesser aufweist, in dem Bereich der größten mechanischen Belastung der Schaltstange angeord­ net ist.

Erfindungsgemäß wird die Schaltstange somit aus mehreren Ab­ schnitten zusammengesetzt, wobei beispielsweise die Endab­ schnitte keine besonders großen seitlichen, das heißt radia­ len Belastungen aufnehmen müssen. Der mittlere Bereich der Schaltstange ist dagegen größeren radialen Belastungen ausge­ setzt, so daß hier ein Ausknicken am ehesten zu befürchten ist. Die Schaltstange kann so zusammengesetzt werden, daß in diesem Mittelbereich ein Abschnitt mit größerem Außendurch­ messer angeordnet ist, der eine höhere Knickstabilität auf­ weist als die Bereiche mit geringerem Außendurchmesser. Es kann aber auch vorgesehen sein, gerade im Mittelbereich der Schaltstange zwei Abschnitte überlappen zu lassen, so daß durch die Überlappung in diesem Bereich die erforderliche Knickstabilität erreicht wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Abschnitte miteinander verklebt sind.

Durch eine Verklebung werden die Stangenabschnitte konstruk­ tiv einfach und zuverlässig miteinander verbunden.

Es kann auch vorteilhaft vorgesehen sein, daß die Abschnitte miteinander verschraubt sind.

Diese Befestigungsart erlaubt die problemlose Demontage einer Schaltstange.

Außerdem kann vorteilhaft vorgesehen sein, daß die Abschnitte aufeinander aufgeschrumpft sind.

In diesem Fall muß auf die Haltbarkeit bzw. Materialverträg­ lichkeit eines Klebers mit dem Stangenmaterial keine Rück­ sicht genommen werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß an den Stellen, an denen die Gefahr einer Knickung bei einer Längskompression der Schaltstange, insbesondere gemäß der Euler'schen Knickformel, gegeben ist, Stangenabschnitte mit vergrößertem Außendurchmesser angeordnet sind.

Außerdem kann es vorteilhaft vorgesehen sein, daß die Schalt­ stange aus drei Abschnitten besteht, von denen die mittlere einen Innendurchmesser aufweist, der etwa dem Außendurchmes­ ser der beiden anderen Abschnitte entspricht, wobei der mitt­ lere Abschnitt den Mittelbereich der Schaltstange bildet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels in einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrie­ ben.

Dabei zeigen

Fig. 1 schematisch den Aufbau eines Hochspannungsleistungs­ schalters,

Fig. 2 schematisch die Zusammensetzung einer erfindungsge­ mäßen Schaltstange.

Ein Hochspannungsleistungsschalter weist eine Polsäule 1, 4 auf, die unter anderem aus einem Stützer 4 und einem Gehäuse 1 für eine Unterbrechereinheit 2 besteht. Sowohl der Stützer 4 als auch das Gehäuse 1 können entweder aus Porzellan oder aus einem Verbundisolationswerkstoff bestehen.

Die elektrischen Anschlüsse für den Hochspannungsleistungs­ schalter befinden sich einerseits am oberen Ende 13 der Un­ terbrechereinheit 2, andererseits am unteren Ende des Gehäu­ ses 1 im Bereich des Metallflansches 5.

Der Stützer 4 und ein Teil des Gehäuses 1 ist von einer Schaltstange 6 durchsetzt, die in axialer Richtung mittels eines Schalterantriebes 7 sowohl aufwärts in Richtung des Pfeils 3 als auch abwärts bewegbar ist. Dazu ist die Schaltstange 6 mit Armaturen an ihren Enden versehen, wobei an dem unteren Ende eine Kurbel 9 vorgesehen ist, die mittels einer Antriebsstange 8 betätigbar ist, welche ihrerseits durch den Schalterantrieb 7 antreibbar ist.

Der Schalterantrieb 7 kann entweder ein Hydraulikantrieb oder ein Federspeicherantrieb sein.

Die Unterbrechereinheit 2 weist zwei gegeneinander antreib­ bare Kontakte auf, von denen beispielsweise der untere mit der Schaltstange 6 verbunden ist.

Um eine schnelle Kontakttrennung oder Schließung zu errei­ chen, sind hohe Beschleunigungen des bewegbaren Kontaktes und der Schaltstange 6 notwendig, wodurch große zu übertragende Kräfte in axialer Richtung der Schaltstange 6 notwendig sind.

Insbesondere bei einer Schubbewegung der Schaltstange 6 in Richtung des Pfeiles 3 kann die Schaltstange 6 seitlich aus­ knicken, wenn sie nicht entsprechend stabilisiert wird.

In der Fig. 2 ist in horizontaler Lage die Schaltstange 6 dargestellt, die aus drei Abschnitten 10, 11, 12 besteht. Der mittlere Abschnitt 11 der Schaltstange 6 weist einen Innen­ durchmesser auf, der in etwa dem Außendurchmesser der äußeren Abschnitte 10, 12 in dem überlappenden Bereich 14 entspricht, so daß beispielsweise der äußere Abschnitt 12 in den mittle­ ren Abschnitt 11 mit einem geringen Spalt einschiebbar ist. Dieser Spalt kann beispielsweise mit Kleber gefüllt werden, oder es kann auf den mittleren Abschnitt 11 ein Innengewinde und auf den äußeren Abschnitt 12 ein Außengewinde aufgebracht werden, so daß diese Abschnitte miteinander verschraubt wer­ den können.

Es ist auch denkbar, Bolzen oder Schrauben vorzusehen, die die beiden Abschnitte 11, 12 im Überlappungsbereich 14 radial durchdringen und somit miteinander verbinden.

Die dargestellte Schaltstange 6 weist im mittleren Bereich, dort wo sie durch den mittleren Abschnitt 11 gebildet ist, eine wesentlich größere Knickstabilität auf als in den äuße­ ren Abschnitten 10, 12. In den äußeren Abschnitten 10, 12 wird sie nicht so stark auf Knickung belastet wie im mittleren Abschnitt 11. Durch die dargestellte Konstruktion ist die Schaltstange 6 im Bereich der äußeren Abschnitte 10, 12 jedoch mit einem verringerten Außendurchmesser und entsprechendem verringertem Innendurchmesser gegenüber dem mittleren Abschnitt 11 versehen, so daß die Schaltstange in den äußeren Bereichen entsprechend masseärmer ist und insgesamt eine ge­ ringere Masse aufweist als eine entsprechend stabile durchge­ hende Schaltstange.

Hierdurch wird die im Schaltfall zu beschleunigende Masse insgesamt verringert, wodurch Antriebsenergie eingespart wer­ den kann.

Besonders stabil ist die Schaltstange 6 auch in den Bereichen der Überlappungen 14, 15.

Claims (6)

1. Hochspannungsleistungsschalter mit einer mechanisch betätigbaren Unterbrechereinheit (2), mit einem Schalterantrieb (7) und mit einer eine Antriebsbewegung übertragenden, wenigstens teilweise hohlen Schaltstange (6) aus einem Isolierstoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstange (6) wenigstens zwei Abschnitte (10, 11) aufweist, die einander teilweise überlappend teleskopartig ineinander geschoben und miteinander verbunden sind, wobei der Bereich (15), in dem die Abschnitte (10, 11) einander überlappen und/oder der Abschnitt (11), welcher den größeren Außendurchmesser aufweist, in dem Bereich der größten mechanischen Belastung der Schaltstange (6) angeordnet ist.

2. Hochspannungsleistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (10, 11) miteinander verklebt sind.

3. Hochspannungsleistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, daß die Abschnitte (10, 11) miteinander verschraubt sind.

4. Hochspannungsleistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte aufeinander aufgeschrumpft sind.

5. Hochspannungsleistungsschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stellen, an denen die Gefahr einer Knickung bei einer Längskompression der Schaltstange (6), insbesondere gemäß der Euler'schen Knickformel, gegeben ist, Stangenabschnitte (11) mit vergrößertem Außendurchmesser angeordnet sind.

6. Hochspannungsleistungsschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstange (6) aus drei Abschnitten besteht (10, 11, 12), von denen die mittlere (11) einen Innendurchmesser aufweist, der etwa dem Außendurchmesser der beiden anderen Abschnitte (10, 12) entspricht, wobei der mittlere Abschnitt (11) den Mittelbereich der Schaltstange (6) bildet.