DE19913059C2 - Hochspannungsleistungsschalter, insbesondere in dreipoliger Ausführung - Google Patents
Hochspannungsleistungsschalter, insbesondere in dreipoliger AusführungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Hochspannungsleistungsschalter,
insbesondere in dreipoliger Ausführung, wobei jeder
Schalterpol mindestens eine Unterbrechereinheit aufweist,
deren antreibbarer Schaltkontakt durch eine Schaltstange
mittels eines gemeinsamen Schalterantriebes derart betätigbar
ist, daß bei einem Einschaltvorgang ein zeitverzögertes
Schließen zumindest zwischen den Unterbrechereinheiten von
zwei Schalterpolen erfolgt, wobei mindestens die Schaltstange
eines ersten Schalterpoles über einen Hebel mit dem
Schalterantrieb in Verbindung steht.
Ein derartiger Hochspannungsleistungsschalter geht beispiels
weise aus der DE 195 24 636 C1 hervor. Dabei werden die an
treibbaren Schaltkontakte der Unterbrechereinheiten durch
einen gemeinsamen Schalterantrieb über Schaltstangen betä
tigt. Während der antreibbare Schaltkontakt der Unterbre
chereinheit eines ersten Schalterpoles unmittelbar über die
Schaltstange und einen Hebel mit einer Antriebswelle in Ver
bindung steht, werden die antreibbaren Schaltkontakte des
zweiten und dritten Schalterpoles durch diesen Schalterpolen
zugeordnete Antriebswellen betätigt. Diese stehen mit der
durch den Schalterantrieb betätigbaren Antriebswelle in
Verbindung.
Um ein zeitverzögertes Schließen der Unterbrechereinheiten
von Schalterpol zu Schalterpol zu erreichen, weisen die He
bel, die über die Verbindungsstangen miteinander verbunden
sind, und der Hebel, der auf der dem ersten Schalterpol zuge
ordneten Antriebswelle fest gelagert ist, eine ungleiche
Länge des wirksamen Hebelarmes auf. Außerdem sind diese Hebel
nicht parallel zueinander angeordnet, sondern besitzen eine
zueinander angepaßte Winkellage. Durch das zeitverzögerte
Schließen der Unterbrechereinheiten wird erreicht, daß bei
spielsweise Kondensatorbänke beim Nulldurchgang der
betreffenden Phasenspannung oder aber Transformatoren beim
Auftreten des Maximalwertes der betreffenden Phasenspannung
eingeschaltet werden können. Nachteilig ist dabei jedoch, daß
dieses durch eine Vielzahl von Hebeln unterschiedlicher Länge
erreicht wird. Hinzu kommt, daß ihre Montage auf den
Antriebswellen aufwendig ist, da jeder Hebel unter einem
anderen Winkel auf den Antriebswellen anzuordnen ist. Außer
dem erfolgt bei diesem Hochspannungsleistungsschalter aber
auch beim Öffnen der Unterbrechereinheiten von Schalterpol zu
Schalterpol eine Zeitverzögerung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochspan
nungsleistungsschalter entsprechend dem Oberbegriff von An
spruch 1 zu schaffen, durch den bei Reduzierung des Monta
geaufwandes und bei Verminderung von Bauelementen, beim Ein
schaltvorgang ein zeitverzögertes Schließen der Unterbre
chereinheit eines Schalterpoles oder der Unterbrechereinhei
ten von Schalterpol zu Schalterpol erzielt wird.
Erfindungsgemäß wird dieses dadurch erreicht, daß aus
schließlich die Schaltstange des zweiten und/oder dritten
Schalterpoles mit dem Schalterantrieb mittels bei einem
Einschaltvorgang komprimierbarer Federelemente verbunden
sind, welche nach der Kontaktgabe expandieren.
Dabei sind gemäß einer vorteilhaften Ausbildung die
Federelemente jeweils in einer Ausnehmung einer Buchse
angeordnet und durch eine Schulter der Ausnehmung sowie durch
eine Schulter eines Bundes einer in die Ausnehmung hineinra
gende Koppelstange oder aber einer Schaltstange begrenzt.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die
die Federelemente aufnehmende Buchse ein Lager auf, über das
sie mit einem auf der Antriebswelle fest gelagertem Hebel in
Verbindung steht, während die in die Ausnehmung der Buchse
hineinragende Koppelstange ein zweites Lager aufweist, über
das sie mit einem auf einer zweiten Antriebswelle fest gela
gerten Hebel verbunden ist, wobei die zweite Antriebswelle
mit der der Unterbrechereinheit des zweiten Schalterpoles zu
geordneten Schaltstange in Verbindung steht.
Wird eine solche erste Buchse nur einem Schalterpol eines
dreipoligen Hochspannungsleistungsschalters zugeordnet, so
wird erreicht, daß ungeerdete Kondensatorbänke optimal ein
geschaltet werden können. Das besonders deshalb, weil der
sprunghafte Anstieg der Spannung der dritten Phase beim
synchronen Einschalten aufgrund des zeitversetzten Schließens
der Unterbrechereinheit des Schalterpoles vermieden wird, dem
die Federelemente zugeordnet sind. Hierbei stehen die
Schaltstangen der beiden anderen Schalterpole über Hebel mit
der durch den Schalterantrieb betätigbaren Antriebswelle
unmittelbar in Verbindung.
Es kann aber auch bei einem synchronen Einschaltvorgang eines
dreipoligen Hochspannungsleistungsschalters die hohe dielek
trische und mechanische Belastung der in einem Drehstromnetz
angeschlossenen Betriebsmittel reduziert werden, indem ein
zeitverzögertes Schließen der Unterbrechereinheiten von
Schalterpol zu Schalterpol erfolgt, so daß die Unterbre
chereinheiten beim Stromnulldurchgang eingeschaltet werden.
Um dieses zu erreichen, ist in weiterer Ausbildung der Erfin
dung der ersten Buchse eine zweite, in einer Ausnehmung die
Federelemente aufnehmende Buchse axial nachgeordnet, die
einerseits indirekt über eine in die Ausnehmung hineinragende
Koppelstange starr mit der über das Lager und den Hebel mit
der Antriebswelle in Verbindung stehenden ersten Buchse und
andererseits über ein Lager mit einem Hebel verbunden ist,
der auf einer dritten Antriebswelle fest gelagert ist, die
mit der der Unterbrechereinheit des dritten Schalterpoles
zugeordneten Schaltstange in Verbindung steht.
Da somit die Schaltstangen von zwei Schalterpolen mit dem
Schalterantrieb mittels bei einem Einschaltvorgang kompri
mierbaren Federelementen verbunden sind, besitzen diese zur
Gewährleistung des zeitverzögerten Schließens der Unterbre
chereinheiten von Schalterpol zu Schalterpol einen unter
schiedlichen Federweg und/oder eine unterschiedliche Fe
dercharakteristik. Bei Anwendung von Federelementen mit un
terschiedlicher Federcharakteristik sind die Federelemente
mit der weicheren Federcharakteristik der Schaltstange des
Schalterpoles mit der größten Zeitverzögerung bei einem Ein
schaltvorgang zugeordnet. Als Federelemente können Tellerfe
dern eingesetzt werden.
Da bei Zuordnung von komprimierbaren Federelementen zu einem
zweiten und dritten Schalterpol die in die Ausnehmung der
zweiten Buchse hineinragende Koppelstange starr mit der
ersten Buchse verbunden ist, die über ein Lager mit der
Antriebswelle in Verbindung steht, sind die Federelemente
innerhalb der Ausnehmung der zweiten Buchse auf der einen
Seite durch eine Schulter eines Bundes der zugehörigen
Koppelstange begrenzt. Eine Wegbegrenzung der Federelemente
auf der der Schulter des Bundes der Koppelstange gegen
überliegenden Stirnseite der Buchse erfolgt durch einen hier
vorgesehenen Anschlag. Somit wird erreicht, daß bei einem
Einschaltvorgang, bei dem die Koppelstange der zweiten Buchse
als Zugstange wirkt, in beiden Buchsen ein Komprimieren der
Federelemente erfolgt.
Damit bei einem Schaltvorgang die durch den Schalterantrieb
verursachte Schaltbewegung übertragen wird, ist auf der zwei
ten und dritten Antriebswelle jeweils ein weiterer Hebel fest
gelagert angeordnet. Diese Hebel stehen mit den Schaltstangen
des zweiten und dritten Schalterpoles in Verbindung.
Ausgehend davon daß bei einem Einschaltvorgang die kompri
mierbaren Federelemente nach der Kontaktgabe expandieren,
sind die Buchsen bei Einleitung eines Ausschaltvorganges
durch den auf der Antriebswelle festgelagerten Hebel ohne
Zeitverzug sofort mitnehmbar. Dieses wird dadurch erreicht,
daß bei einem Ausschaltvorgang die Buchse durch das Anliegen
des Bundes der Koppelstange an einem auf der der Schulter der
Ausnehmung dieser Buchse gegenüberliegenden Stirnseite ange
ordneten Anschlag mitgenommen wird.
Die durch die Erfindung beabsichtigten Wirkungen werden auch
dann erreicht, wenn die die Federelemente aufnehmende Buchse
in die Schaltstange des zweiten und/oder dritten Schalterpo
les integriert ist.
Diese Zuordnung von Buchsen kann ebenfalls sowohl bei einem
Schalterpol als auch bei zwei Schalterpolen eines dreipoligen
Hochspannungsleistungsschalters erfolgen.
Die Erfindung wird anhand von zwei Ausführungsbeispielen nä
her erläutert.
In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines dreipoligen Hoch
spannungsleistungsschalters mit einer im Schnitt gezeigten
Einrichtung zum zeitverzögerten Schließen der Unterbre
chereinheiten von Schalterpol zu Schalterpol und
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines dreipoligen Hoch
spannungsleistungsschalters mit einer gegenüber Fig. 1 ver
änderten Anordnung einer Einrichtung zum zeitverzögerten
Schließen.
Der in Fig. 1 gezeigte Hochspannungsleistungsschalter be
sitzt drei Schalterpole 1, 2, 3, von denen jeder eine Unterbre
chereinheit 4, 5, 6 aufweist. Der antreibbare Schaltkontakt
7, 8, 9 der Unterbrechereinheiten 4, 5, 6 steht mit je einer
Schaltstange 10, 11, 12 in Verbindung, über die eine Betätigung
der Schaltkontakte 7, 8, 9 durch den Schalterantrieb 13 bei
Einleitung eines Schaltvorganges erfolgt. Dabei steht die An
triebsstange 14 des Schalterantriebes 13 über ein Lager 15
mit einem auf der Antriebswelle 16 fest gelagerten Hebel 17
in Verbindung. Auf dieser Antriebswelle 16 ist ein weiterer
Hebel 18 fest gelagert angeordnet, der über ein Lager 19 mit
der Schaltstange 11 des Schalterpoles 2 verbunden ist. Somit
erfolgt bei Einleitung eines Schaltvorganges durch Drehen der
Antriebswelle 16 über den Hebel 17 eine Betätigung des an
treibbaren Schaltkontaktes 8 der Unterbrechereinheit 5 des
Schalterpoles 2 ohne Zeitverzögerung.
Um bei einem Einschaltvorgang die antreibbaren Schaltkontakte
7, 9 der Unterbrechereinheiten 4, 6 der Schalterpole 1, 3 gegen
über dem antreibbaren Schaltkontakt 8 der Unterbrechereinheit
5 des Schalterpoles 2 zeitverzögert zu betätigen, sind die
Schaltstangen 10, 12 der Schalterpole 1, 3 mit dem Schalter
antrieb 13 mittels bei einem Einschaltvorgang komprimierbarer
Federelemente 20, 21 verbunden. Dabei sind die der Schalt
stange 12 des Schalterpoles 3 zugeordneten Federelemente 20
in einer Ausnehmung 22 einer Buchse 23 angeordnet. Innerhalb
der Ausnehmung 22 sind die Federelemente 20 durch eine
Schulter 24 eines Bundes 25 einer in die Ausnehmung 22
hineinragenden Koppelstange 26 sowie durch die Schulter 27
der Ausnehmung 22 in ihrem Federweg begrenzt. Die Buchse 23
besitzt ein Lager 28, mit dem sie mit einem auf der An
triebswelle 16 fest gelagerten Hebel 29 in Verbindung steht.
Somit erfolgt durch diesen Hebel 29 bei Betätigung der An
triebswelle 16 durch den Schalterantrieb 13 eine axiale
Verschiebung der Buchse 23. Auch die Koppelstange 26 besitzt
ein Lager 30. Über dieses steht die Koppelstange 26 mit einem
auf einer zweiten Antriebswelle 31 fest gelagerten Hebel 32
in Verbindung. Auf der zweiten Antriebswelle 31 ist ein wei
terer Hebel 33 fest gelagert angeordnet, der über das Lager
34 mit der Schaltstange 12 des Schalterpoles 3 verbunden ist.
Da der Hochspannungsleistungsschalter gemäß Fig. 1 in der
Einschaltstellung dargestellt ist, nehmen auch die Fe
derelemente 20 innerhalb der Ausnehmung 22 der Buchse 23 eine
Lage ein, in der sie expandiert sind. Dabei wird die Koppel
stange 26 durch Anliegen ihres Bundes 25 an dem Anschlag 35
in ihrem Weg begrenzt. Dadurch ist gewährleistet, daß bei
Einleitung eines Ausschaltvorganges auch der Schaltkontakt 9
ohne Zeitverzug betätigt wird. Bei Einleitung eines Ein
schaltvorganges wird zwar durch den auf der Antriebswelle 16
fest gelagerten Hebel 29 unverzüglich die Buchse 23 axial
verschoben, aber eine axiale Verschiebung der Koppelstange 26
erfolgt erst dann, wenn die Federelemente 20 derart kom
primiert sind, daß über sie eine Mitnahme der Koppelstange 26
erfolgt. Erfolgt diese Mitnahme, so wird über den Hebel 32,
die zweite Antriebswelle 31, den Hebel 33 und die
Schaltstange 12 auch die Unterbrechereinheit 6 des zweiten
Schalterpoles 3 geschlossen. Die Differenz der Zeit zwischen
dem Schließen der Unterbrechereinheiten 5, 6 der Schalterpole
2, 3 kann durch Auslegung der Federkörper 20 festgelegt
werden.
Wie aus der Fig. 1 weiterhin hervorgeht, ist der ersten
Buchse 23 eine zweite Buchse 36 nachgeordnet, die in einer
Ausnehmung 37 die bei einem Einschaltvorgang komprimierbaren
Federelemente 21 aufnimmt, über die die Schaltstange 10 des
Schalterpoles 1 mit dem Schalterantrieb 13 verbunden ist.
Diese Buchse 36 steht einerseits indirekt mit der Buchse 23
und andererseits über ein Lager 38 mit einem auf einer
dritten Antriebswelle 39 fest gelagerten Hebel 40 in
Verbindung. Über einen weiteren, auf der dritten An
triebswelle 39 fest gelagerten Hebel 41 und über ein Lager 42
ist die Verbindung zu der Schaltstange 10 des Schalterpoles 1
hergestellt. Die in der Ausnehmung 37 zur zweiten Buchse 36
angeordneten Federelemente 21 sind durch eine Schulter 43
eines Bundes 44 einer in die Ausnehmung 37 hineinragenden
Koppelstange 45 und durch einen Anschlag 48 begrenzt. Die
Koppelstange 45 ist fest mit der Buchse 23 verbunden.
Ausgehend von der Einschaltstellung des Hochspannungslei
stungsschalters gemäß Fig. 1, wird bei Einleitung eines Aus
schaltvorganges durch die Buchse 23 auch die zweite Buchse 36
über die Koppelstange 45 und damit über den an der Schulter
46 der Ausnehmung 37 anliegenden Bund 44 ohne Zeitverzug
axial verschoben. Das bedeutet, daß auch der antreibbare
Schaltkontakt 7 der Unterbrechereinheit 4 des Schalterpoles 1
ohne Zeitverzug betätigt wird. Dabei erfolgt die Betätigung
über den Hebel 40, die dritte Antriebswelle 39, den Hebel 41
und durch die Schaltstange 10. Bei einem Einschaltvorgang
wird die zweite Buchse 36 durch die Buchse 23 und somit durch
die nunmehr als Zugstange wirkende Koppelstange 45 jedoch
erst dann mitgenommen, wenn die Komprimierung der Federele
mente 21 innerhalb der Ausnehmung 37 der Buchse 36 im wesent
lichen abgeschlossen ist. Erfolgt diese Mitnahme, so wird
auch die Unterbrechereinheit 4 des Schalterpoles 1 geschlos
sen. Damit ein zeitverzögertes Schließen der Unterbrecher
einheiten 4, 5, 6 der Schalterpole 1, 2, 3 untereinander erfolgt,
besitzen die bei einem Einschaltvorgang komprimierbaren
Federelemente 20, 21, eine unterschiedliche
Federcharakteristik. Sie können auch einen unterschiedlichen
Federweg besitzen.
Der Hochspannungsleistungsschalter nach Fig. 2 besteht eben
falls aus den drei Schalterpolen 1, 2, 3 mit jeweils einer Un
terbrechereinheit 4, 5, 6. Auch bei diesem Hochspannungslei
stungsschalter, der in der Einschaltstellung dargestellt ist,
steht der antreibbare Schaltkontakt 7, 8, 9 der Unterbre
chereinheiten 4, 5, 6 jeweils mit einer Schaltstange 10, 11, 12
in Verbindung. Im Gegensatz zu dem Hochspannungsleistungs
schalter nach Fig. 1 wird bei einem Schaltvorgang jedoch
nicht nur der antreibbare Schaltkontakt 8 der Unterbre
chereinheit 5 des Schalterpoles 3, sondern auch der antreib
bare Schaltkontakt 9 der Unterbrechereinheit 6 des Schalter
poles 3 unmittelbar über die Antriebswelle 16 durch den
Schalterantrieb 13 betätigt. Dabei steht die Antriebswelle 16
einerseits mit fest auf ihr gelagerten Hebeln 49, 50 in Ver
bindung, die über die Lager 51, 52 mit den Schaltstangen 11, 12
verbunden sind. Andererseits ist auf der Antriebswelle 16 ein
weiterer Hebel 17 fest gelagert angeordnet, der über das La
ger 15 mit der Antriebsstange 14 des Schalterantriebes 13
verbunden ist, so daß über den Hebel 17 die Antriebswelle 16
durch den Schalterantrieb 13 betätigt wird. Das bedeutet, daß
sowohl bei einem Einschaltvorgang als auch bei einem Aus
schaltvorgang die Unterbrechereinheiten 5, 6 der Schalterpole
2, 3 zur gleichen Zeit schließen bzw. öffnen.
Um gegenüber den Unterbrechereinheiten 5, 6 der Schalterpole
2, 3 ein zeitverzögertes Schließen der Unterbrechereinheiten 4
des Schalterpoles 1 zu erreichen, ist die Schaltstange 10 des
Schalterpoles 1 mit dem Schalterantrieb 13 mittels der kom
primierbaren Federelemente 53 verbunden, die nach der Kon
taktgabe expandieren. Dabei sind die Federelemente 53 in
einer Ausnehmung 54 einer Buchse 55 angeordnet, wobei die
Ausbildung der Buchse 55 der Ausbildung der Buchse 23 unter
Anordnung der Federelemente 20 nach Fig. 2 entspricht.
Anstelle der Koppelstange 26 nach Fig. 1 ragt nunmehr jedoch
die Schaltstange 10 des Schalterpoles 1 in die Ausnehmung 54
der Buchse 5 hinein, die somit in die Schaltstange 10 inte
griert ist. Über das Lager 56 sowie den fest auf der An
triebswelle 16 gelagerten Hebel 57 ist die Buchse 55 mit der
Antriebswelle 16 verbunden.
Innerhalb der Ausnehmung 54 der Buchse 55 sind die Federele
mente 53 ebenfalls durch eine Schulter 58 eines Bundes 59 der
Schaltstange 10 sowie durch die Schulter 16 der Ausnehmung 54
begrenzt. Dabei liegt nach dem Expandieren der Federelemente
53 der Bund 59 der Schaltstange 10 an einem Anschlag 61 an.
Somit wird bei Einleitung eines Ausschaltvorganges nicht nur
die Buchse 55 durch den Hebel 57 ohne Zeitverzug mitgenommen,
sondern auch die Schaltstange 10, so daß auch der antreibbare
Schaltkontakt 7 der Unterbrechereinheit 4 des Schalterpoles 1
ohne Zeitverzug betätigt wird. Bei Einleitung eines Ein
schaltvorganges wird zwar über den Hebel 57 und somit über
den Drehpunkt 56 die Buchse 55 auch ohne Zeitverzögerung
mitgenommen, eine Mitnahme der Schaltstange 10 erfolgt jedoch
erst nach Komprimierung der Federelemente 53, so daß auch ein
zeitverzögertes Schließen der Unterbrechereinheit 4 des
Schalterpoles 1 gegenüber den Unterbrechereinheiten 5, 6 der
Schalterpole 2, 3 erfolgt.
Soll bei diesem Hochspannungsleistungsschalter ein zeitverzö
gertes Schließen der Unterbrechereinheiten 4, 5, 6 von Schal
terpol 2, 1 zu Schalterpol 1, 3 erfolgen, so ist beispielsweise
die Schaltstange 12 des Schalterpoles 3 ebenfalls mittels bei
einem Einschaltvorgang komprimierbarer Federelemente analog
der Verbindung der Schaltstange 10 des Schalterpoles 1 mit
dem Schalterantrieb 13 verbunden. Dabei besitzen die den
Schalterpolen 1, 3 zugeordneten Federelemente jedoch einen un
terschiedlichen Federweg oder eine unterschiedliche Federcha
rakteristik.
Claims (4)
1. Hochspannungsleistungsschalter, insbesondere in
dreipoliger Ausführung, wobei jeder Schalterpol (1, 2, 3)
mindestens eine Unterbrechereinheit (4, 5, 6) aufweist, deren
antreibbarer Schaltkontakt (7, 8, 9) durch eine Schaltstange
(10, 11, 12) mittels eines gemeinsamen Schalterantriebes (13)
derart betätigbar ist, daß bei einem Einschaltvorgang ein
zeitverzögertes Schließen zumindest zwischen den
Unterbrechereinheiten von zwei Schalterpolen erfolgt, wobei
mindestens die Schaltstange (11) eines ersten Schalterpoles
(2) über einen Hebel (18, 49) mit dem Schalterantrieb (13) in
Verbindung steht,
dadurch gekennzeichnet, daß
ausschließlich die Schaltstange (10, 12) des zweiten und/oder
dritten Schalterpoles (3, 1) mit dem Schalterantrieb (13)
mittels bei einem Einschaltvorgang komprimierbarer
Federelemente (20, 21, 53) verbunden sind, welche nach der
Kontaktgabe expandieren.
2. Hochspannungsleistungsschalter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Federelemente (20, 53) in einer Ausnehmung (22, 54) einer
Buchse (23, 55) angeordnet und durch eine Schulter (27, 60) der
Ausnehmung (22, 54) sowie durch eine Schulter (24, 58) eines
Bundes (25, 59) einer in die Ausnehmung (22, 54) hineinragenden
Koppelstange (26) oder Schaltstange (10) begrenzt sind.
3. Hochspannungsleistungsschalter nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die die Federelemente (53)aufnehmenden Buchsen (55) in die
Schaltstangen (12, 10) des zweiten und/oder dritten Schalter
poles (3, 1) integriert sind.
4. Hochspannungsleistungsschalter nach einem oder mehreren
der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
bei Verbindung der Schaltstange (10, 12) von zwei Schalterpo
len (1, 3) mit dem Schaltantrieb (13) mittels bei einem Ein
schaltvorgang komprimierbaren Federelementen (20, 21, 53) diese
einen unterschiedlichen Federweg und/oder eine unterschiedli
che Federcharakteristik besitzen, wobei bei Federelementen
(20, 21, 53) mit unterschiedlicher Federcharakteristik die Fe
derelemente mit der weicheren Federcharakteristik der Schalt
stange des Schalterpoles mit der größten Zeitverzögerung bei
einem Einschaltvorgang zugeordnet sind.
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