DE2122888A1 - Unterbrecher für Hochspannungsstromkreise - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Unterbrecher für Hochspannungsstromkreise und insbesondere Mittel zum öffnen des Stromkreisunterbrechers mit besonders großer Geschwindigkeit.

Die Art von Stromkreisunterbrecher, auf die sich die Erfindung bezieht j weist eine Unterbrechereinrichtung auf, die trennbare Kontakte für eine Verbindung in einer Hochspannungs-Starkstromleitung und ein Kontrollgerät zur Trennung dieser Kontakte umfaßt. Die Unterbrechereinrichtung, die das Kontrollgerät einschließt, liegt im wesentlichen an Netzspannung und ist von

109848/1350

Erde durch eine Isolierkolonne, auf der die Unterbrechereinrichtung befestigt ist, isoliert. Für die Auslösung des Kontrollgerätes ist ein Betätigungsmittel auf Erdpotential vorgesehen und mit dem Kontrollgerät durch Verbindungsmittel relativ großer Länge, die sich zwischen Stellen auf Erdpotential und Wetzpotential erstrecken, verbunden.

Es ist schwierig, mit einer langen Verbindung dieser Art eine Öffnung mit extrem hoher Geschwindigkeit zu bewirken, da diese Verbindung eine relativ große Masse hat und eine relativ lange Wellenübermittlungszeit erforderlich ist, um eine Belastungswelle von den Betätigungsmitteln auf Erdpotential zum an dem hohen Potential liegenden Kontrollgerät zu übertragen.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine öffnung des Stromkreisunterbrechers mit hoher Geschwindigkeit zu erreichen, ohne die gesamte Verbindung vor dem Öffnen betätigen zu müssen.

Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, ein Verbindungsmittel zwischen einem Betätigungsteil auf Erdpotential und einem Kontrollgerät auf hohem Potential zu schaffen, welches eine, an hohem Potential liegende, ausrückbare Kupplung einscnließt, die ausgerückt werden kann, um dem Stromkreisunterbrecher das Öffnen mit hoher Geschwindigkeit zu gestatten, ohne die Impedanz des Hauptteiles des Verbindungsmittels, das sich zwischen dem hohen Potential und Erde erstreckt.

Es ist noch eine andere Aufgabe der Erfindung, eine ausrückbare Kupplung zu schaffen, die in das Verbindungsmittel eingebaut werden kann, um dort in der vorerwähnten Weise zu arbeiten, ohne die normale Art des Schließens des Stromkreisunterbrechers zu beeinflussen.

Gemäß einer Ausführungsart der Erfindung umfaßt die Verbindung, die das Kontrollgerät auf hohem Potential mit dem Betätigungsteil bei Erdpotential verbindet, eine ausrückbare Kupplung, die in der Region hohen Potentials angeordnet ist. Im ausgerücK-

109848/1350

BAD ORIGINAL.

ten Zustand gestattet die Kupplung ein von dem Betätigungsteil unabhängiges Ansprechen des Kontrollgerätes. Die Kupplung umfaßt ein Zylinderteil und einen in dem Zylinder verschiebbar angeordneten Kolbenteil, wobei eines der beiden Teile mit dem Kontrollgerät verbunden ist und das andere mit dem Betätigungsteil. Der Zylinder und der Kolben sind in einer Kammer angeordnet, die normalerweise mit einem unter hohem Druck stehenden Gas gefüllt ist. Der Zylinder hat in einem Abstand von dem Kolben eine Schlußwand, und der Raum zwischen beiden ist mit der Atmosphäre verbunden und von dem unter hohem Druck stehenden Gas in der Kammer abgeschlossen. Ein Verriegelungsmittel verhindert normalerweise eine relative Bewegung zwischen der Zylinderschlußwand und dem Kolben und ist bedienbar, um das Ausrücken der Kupplung zu bewirken. Ein solches Ausrücken erlaubt dem unter hohem Druck stehenden Gas in der Kammer die Zylinder-Schlußwand und den Kolben relativ aufeinander zuzutreiben und dabei eine Trennung der Kontakte bei dem Kontrollgerät zu bewirken.

Für ein besseres Verständnis der Erfindung wird auf die nachfolgende Beschreibung und die Zeichnung Bezug genommen, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hochspannungsstromkreis-Unterbrechers,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Betätigungsverbindung des Stromkreis-Unterbrechers nach Fig. 1, wobei der Stromkreis-Unterbrecher in seiner normalen geschlossenen Position dargestellt ist,

Fig.2a schematisch ein Kontrollteil für das System der Fig. 2,

Pig. 3 eine schematische Ansicht der Betätigungsverbindung nach Fig. 2 in einer Stellung, durch welche diese sich .iänreni des öffnens des Unterbrechers begibt,

109848/1350

Pig. fi eine schematische Ansicht der Betatigungs verbindung von Fig. 2 bei völlig geöffneter Stellung des Strom- :reis-Unterbrechers,

Fig. 5 eine detaillierte Ansicht eines Teiles einer modifizierten Form des Verriegelungsmittels für die Verbindung in den Figuren 1 bis ¹I, und

Fig. 6 einen Querschnitt längs der Linie 6-6 in Fig. 5·

Der in Fig. 1 dargestellte Stromkreis-Unterbrecher umfaßt einen Metalltank 12 auf hohem Potential und ein Paar konventioneller Enddurchführungen (terminal bushings) 13 und lH, die sich von den entgegengesetzten Endstücken aus in den Tank erstrecken. Jede dieser Durchführungen umfaßt einen nicht dargestellten leitenden Bolzen, der sich entlang der zentralen Längsachse axial erstreckt und an seinem äußeren Endstück mit dem Hochspannungskreis 15 verbunden ist, in dem sich der Stromkreis-Unterbrecher befindet. Der Tank 12 ist mit einem unter hohem Druck stehenden Medium, wie komprimierter Luft, gefüllt, welches für eine Stromkreis-Unterbrechung benutzt wird. In dem Tank 12 befindet sich eine in Hg. 2 dargestellte Unterbrechereinrichtung 16, die ein Paar schematisch dargestellter, voneinander trennbarer Kontakte 17 und 18 umfaßt. Der Kontakt 18 ist ein bewegbarer Kontakt, welcher den Raum zwischen den beiden stationären Kontakten 17 leitfähig überbrückt. Wenn der Stromkreis-Unterbrecher geschlossen ist, befindet sich der überbrückungskontakt 18 in Berührung mit den stationären Kontakten 17 und gestattet so dem Strom, über die Kontakte 17 und 18 durch den Stromkreis 15 zu fließen. Eine Stromkreis-Unterbrechung kann durch ein Abwärtsbewegen des bewegbaren Kontaktes 18 bewirkt werden, wodurch man die Kontakte voneinander trennt. Dies verursacht einen Lichtbogen zwischen jedem Kontaktpaar, welcher in bekannter Weise durch die Strömung des unter Druck stehenden Gases des Tanks 12 gelöst wird.

109848/135Q BAD ORIGINAL

Die Unterbrechereinrichtung 16, wie sie schematisch in Fig. dargestellt ist, umfaßt ein fluidisches Antriebselement 20, welches einen Zylinder 21 und einen in dem Zylinder hin und her bewegbaren Kolben 22 umfaßt. Der Kolben 22 ist mechanisch mit dem überbrückungskontakt 18 durch eine Kolbenstange 24 verbunden. Eine Druckfeder 25 drückt den Kolben 22 nach oben und hält so den überbrückungskontakt normalerweise in Berührung mit den stationären Kontakten IJ. Der Raum unterhalb des Kolbens 22 ist durch die Leitung 23 mit der Atmosphäre verbunden.

Wenn unter Druck stehendes Gas dem Zylinderraum 26 oberhalb des Kolbens 22 zugeleitet wird, wird der Kolben 22 durch eine sich entwickelnde Öffnungskraft nach unten gedrückt und so der Kontakt 18 von den Kontakten 17 getrennt. Für den Einlaß von unter Druck stehendem Gas in den Zylinderraum 26 ist ein Kontrollventil 27 in einer Einlaßleitung 28 vorhanden. Dieses Ventil 27 ist ein übliches Dreiwegventil, das normalerweise den Kaum 26 über eine Leitung 29 mit der Atmosphäre verbindet; Wenn jedoch das Ventil 27 betätigt wird, verschließt es die mit der Atmosphäre verbindende Leitung 29 und verbindet den unter Druck stehenden Raum innerhalb des Tanks 12 mit dem Zylinderraum 26. Dieses gestattet dem unter Druck stehenden Gas in den Raum 26 zu fließen und den Kolben 22 durch einen Öffnungstakt nach unten zu drücken. Für ein spezielles Beispiel eines Ventils und eines fluidischen Antriebselementes, die jenen unter 27 und 20 gezeigten entsprechen, wird auf die US-Patentschrift 2 783 338 verwiesen. Das Ventil 27 und das fluidische Antriebselement 20 sind in dieser Anmeldung gelegentlich als Kontrollgerät für trennbare Kontakte bezeichnet.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist der Unterbrechertank 12 an der Spitze einer hohlen isolierenden Kolonne 30 angeordnet, welche den Tank elektrisch von Erde isoliert. Zur Betätigung des Kontrollventils 27 innerhalb des Tanks 12 ist im unteren Teil der Isolierkolonne 30 ein fluidisches Druckbetätigungs-

109848/1350

teil 32 vorhanden, welches mit dem Kontrollventil durch das Verbindungsmittel 35, wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, mechanisch verbunden ist. Dieses Verbindungsmittel 35 umfaßt eine lange Betätigungsstange 36, die sich zwischen den beiden entgegengesetzten Endstücken durch die hohle Isolierkolonne 30 erstreckt. Das Betätigungsteil 32 befindet sich auf Erdpote'ntial und das Kontrollgerät 27 im wesentlichen auf Hetzpotential. Um die notwendige elektrische Isolation zwischen diesen Teilen zu schaffen, besteht die Betätigungsstange 36 aus einem geeigneten isolierenden Material. Das Betätigungsteil 32 ist innerhalb eines geerdeten Gehäuses 33 (sh. Fig. 1) am unteren Teil der Isolierkolonne 30 angeordnet.

Das Betätigungsteil 32 umfaßt einen Zylinder HO und einen · darin verschiebbar angeordneten Kolben 4l. Der Zylinderraum links vom Kolben 4l befindet sich normalerweise unter Atmosphärendruck. Das öffnen eines Stromkreis-Unterbrechers kann durch Verschieben des Kolbens 41 aus seiner, in Fig. 2 dargestellten Position nach links bewirkt werden. Dies wird durch Einlassen eines unter Druck stehenden Mediums in den Raum 43 rechts vom Kolben 4l getan. Ein Dreiweg-Kontroll-Ventil 45 regelt den Druck im Raum 43, den es normalerweise unter Atmosphärendruck hält. Wenn jedoch das Ventil 45 betätigt wird, bewegt es sich in die in Fig. 3 dargestellte Position und verbindet die zu dem Hochdruck-Luftbehälter führende Leitung 47 mit der Zylinderleitung 48, wodurch unter Druck stehendes Medium in den Zylinderraum 43 geleitet wird. Dies treibt den Kolben 4l durch einen normalen Öffnungshub nach links.

Das Kontrollventil 45 umfaßt ein bewegbares Ventilelement 49, welches durch eine Zugfeder 49 a in der in Fig. 2 abgebildeten Lüftungsposition gehalten ist. Das bewegbare Ventilelement 49 ist durch einen Solenoid 50 betätigbar, welcher auf Erregung das Ventilelement 49 rechts herum in die Position der Fig. 3 bewegt und so die Verbindung der Hochdruckleitung 47 und der Leitung 48 unterbricht. Die Spule des Solenoids

109848/1350

ist über ein Paar Netzanschlüsse 52 und 53 angeschlossen und ist in Reihe geschaltet mit einem normalerweise geöffneten Schalter 55. Wenn der Schalter 55 in noch zu beschreibender Weise in die geschlossene Position gebracht wird, wird dadurch ein Erregerkreislauf zwischen den Anschlüssen 52 und 53 geschlossen, wodurch der Solenoid das Ventilelement 49 in die Position von Fig. 3 bringt. Ein geeignetes Verriegelungselement 57, auch als Schließ-Kontroll-Verriegelung bezeichnet, hält den Solenoid und das bewegbare Ventilelement 49 in der Position von Fig. bis es für eine folgende Verschlußoperation ausgerückt wird, wie noch beschrieben wird. Ein normalerweise geöffneter, das öffnen verursachender Schalter 58, der entweder manuell oder in Abhängigkeit von vorbestimmten Bedingungen betätigt werden kann, bildet einen Nebenschluß zu dem Schalter 55 und kann anstelle des Schalters 55 zum Schließen des Erregungskreislaufes für den Solenoid 50 geschlossen werden.

Die Schließ-Kontroll-Verriegelung 57, die den Solenoid 50 in seiner Betätigungsposition hält, ist durch die Feder 57 a in Verriegelungsposition gehalten, kann sich jedoch in ihre Verriegelungsposition nur bewegen, wenn der Solenoid 50 betätigt ist. Die Schließ-Kontroll-Verriegelung 57 ist durch einen geeigneten Sehließ-Kontroll-Solenoid 59 ausrückbar, dessen Spule mit einem Schließ-Kontroll-Stromkreis 59 a verbunden ist.

Fig. 4 zeigt, daß bei geschlossenem Schließ-Kontroll-Stromkreis 59 a der Solenoid 59 ein Ausrücken der Verriegelung 57 bewirkt und so ein Rückkehren des KontrollventiIs 45 in die Position gestattet, in der die Verbindung mit der Atmosphäre hergestellt ist. Dies verursacht ein Schließen des Stromkreis-Unterbrechers, wie noch zu beschreiben ist.

Das /erbindungsmittel 35 umfaßt weiter zwei horizontale Stangen 60 und 61, die miteinander durch eine Leergang-Kupp- - ig 62 verbunden sind. Die Stange 60 ist an ihrem linken Endstück mechanisch rät dem Kolben 41 verbunden und an ihrem rechten Endstück mit einem zylindrischen Behälter 63, der

109848/1350

einen Teil der Leergang-Kupplung 62 bildet. Innerhalb des zylindrischen Behälters 63 ist ein Kolben 6k vorhanden, der sich mit begrenztem Leergang innerhalb des Behälters horizontal bewegen kann. Eine Druckfeder 65 drückt den Kolben 6H nach links und hält ihn normalerweise gegen die linke Endwand 67, wie in Fig. 2 dargestellt. Wenn der Kolben Hl des Betätigungsteiles 32 aus seiner in Fig. 2 dargestellten Position nach links bewegt wird, nimmt er den Behälter 63 ebenfalls mit nach links, wodurch die Druckfeder 65 und die durch sie auf den Kolben 64 ausgeübte Kraft die Stange 61 ebenfalls nach links verschiebt.

Zur Umsetzung der horizontalen Bewegung der Stange 6l in eine vertikale Bewegung der Isolierstange 36 ist ein Winkelhebel 70 vorgesehen. Der Winkelhebel 70 ist drehbar auf einem festen Zapfen 71 gelagert, sein einer Arm ist bei 72 drehbar mit der horizontalen Stange 6l und sein anderer Arm bei 7^ drehbar mit der vertikalen Stange 36 verbunden.

Das obere Endstück der Betätigungsstange 36 ist über eine ausrückbare Kupplung 75 mit einer Stange 76 verbunden, die ihrerseits eine Verbindung zu dem Kontrollventil 27 hat. Die ausrückbare Kupplung 75 umfaßt einen Zylinder 80, der an seinem unteren Ende eine Schlußwand 81 aufweist, die mit der Betätigungsstange 36 verbunden ist. In dem Zylinder 80 ist ein Kolben 83 verschiebbar gelagert, der mit der Ventilbetätigungsstange 76 verbunden ist. Eine ausrückbare Verriegelung 85 hält normalerweise Zylinder 80 und Kolben 83 zusammen.

Die Verriegelung 85 umfaßt ein bewegbares Verriegelungsteil 86, das in einem Gehäuse 87 horizontal verschiebbar gelagert ist, wobei das Gehäuse 87 an dem Zylinder 80 befestigt ist. Das Verriegelungsteil 86 trägt auf seinem äußeren Endstück eine damit verbundene Scheibe 116. Eine Druckfeder 110, die an einer Schulter 112 des Verriegelungsteiles 86 anliegt, drückt

109848/1350

das Verriegelungsteil 86 nach links in eine Nooke 113 in der äußeren Peripherie des Kolbens 83· Eine Spule 114, die auf dem Gehäuse 87 angeordnet ist, wird zum Ausrücken der Verriegelung benutzt. Bei Erregung übt die Spule 114 eine abstoßende Kraft auf die Scheibe 116 aus, wodurch die Scheibe und das Verriegelungsteil 86 nach rechts verschoben wird und so die Verriegelung ausrückt. Das Verriegelungsmittel, das die Verriegelung 85 umfaßt, enthält darüber hinaus einen Anschlag 89, der, wie in Fig. 2 ersichtlich, innerhalb der Bohrung des Zylinders 80 unmittelbar benachbart der oberen Oberfläche des Kolbens 83 befestigt ist, und so eine weitere Aufwärtsbewegung des Kolbens 83 relativ zum Zylinder 80 verhindert. Der Zweck des Anschlages 89 wird später noch weiter erläutert.

Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die ausrückbare Kupplung 75 innerhalb einer schmalen Kammer 88 angeordnet, die normalerweise mit einem unter Druck stehenden Gas aus dem Tank 12 gefüllt ist. Die Wände der Kammer 88 sind durch ein zylindrisches Metallgehäuse 90 gegeben, welches im oberen Teil der Isolierkolonne 30 angeordnet und am unteren Teil des Unterbrechertanks 12 befestigt ist. Vorzugsweise steht die Kammer 88 in freier Verbindung mit dem Inneren des Tanks 12. Ein rohrförmiges Führungsteil 92, welches auf dem Gehäuse 90 befestigt ist, führt den Zylinder 80 und schafft gleichzeitig einen Verschluß über dessen äußere zylindrische Oberfläche. Die Führung 92 hat eine Bohrung, in welcher der Zylinder 80 verschiebbar angeordnet ist. Die Bohrung hat einen vergrößerten Teil 94, der mittels des Durchganges 95 frei mit der Atmosphäre verbunden ist. Eine öffnung im Zylinder 80 sorgt für eine Verbindung mit dem belüfteten Teil 94 und hält so den Zylinderraum 96 zwischen dem Kolben 83 und der Schlußwand 8l auf Atmosphärendruck. Der Raum unterhalb der Schlußwand 81 befindet sich über den Durchgang 97 in der Führung 92 in Verbindung mit dem unter hohem Druck stehenden Gas in Kammer Ebenso ist der Raum oberhalb des Kolbens 83 in Verbindung mit dem Hochdruckgas in Kammer 88. Der unter Atmosphärendruck stehende Zylinderraum 96 ist von dem Hochdruckgas in der

1 09848/1350

- ίο -

Kammer 88 durch die O-ringförmigen Dichtungen 98 und 99 zwischen den relativ zueinander bewegbaren Teilen der Kupplung abgedichtet. Wenn sich die Verriegelung 85 in der in Fig. 2 gezeigten, eingerückten Stellung befindet, sind die den Zylinder 81 nach unten drückenden Kräfte und die den Kolben 83 nach oben drückenden Kräfte gleich, und es existiert so ein stabiles Gleichgewicht. Wie noch beschrieben wird, ist dieses Gleichgewicht gestört. Wenn die Verriegelung 85 ausgerückt ist, wirkt gleichzeitig eine nach unten beschleunigende Kraft auf den Kolben und eine nach oben beschleunigende Kraft auf die Zylinderwand 81.

Um die Bestandteile des Verbindungsteiles 35 in der in Fig. gezeigten Position, in der der Stromkreis-Unterbrecher ger schlossen ist, zu halten, wirkt eine Druckfeder 100, die sich innerhalb des Tanks 12 befindet, gegen eine Schulter 102 auf der Ventilbetätigungsstange 76. Diese Feder· drückt die Stange 76 nach oben in die in Fig. 2 gezeigte Stellung.

Ein öffnen mit hoher Geschwindigkeit wird durch Ausrücken der Verriegelung 85 in einer noch zu beschreibenden Weise bewirkt, wobei Kolben 83 und Zylinder 8O entkoppelt werden. Damit kann das Hochdruckgas auf die obere Fläche des Kolbens 83 wirken und diesen schnell gegen die Kraft der Feder 100 in die in Fig. 3 dargestellte Position drücken, wobei das Kontrollventil 27 geöffnet wird, welches dadurch das Antriebselement 20 veranlaßt, die Kontakte 17 und 18 zu trennen, wie in Fig. 3 gezeigt. Eine geeignete, nicht dargestellte Dämpfungsvorrichtung, die mit der Stange 76 zusammenarbeitet, beendet die Abwärtsbewegung des Kolbens 83» wenn dieser die in Fig. dargestellte Position erreicht hat.

Gleichzeitig mit der schnellen Abwärtsbewegung des Kolbens 83, wird der Zylinder 80 nach Ausrücken der Verriegelung 85 durch das auf seine Schlußwand 8l wirkende Hochdruckgas nach oben gedrückt. Diese Aufwärtsbewegung zieht die Betätigungsstange 36 mit, wodurch die horizontale Stange 61 gegen die Kraft der

109848/13

- ii -

Feder 65 in der Leergang-Verbindung 62 ein kurzes Stück nach rechts verschoben wird. Diese Bewegung der horizontalen Stange 61 nach rechts veranlaßt das Schließen des Schalters 55 durch die auf der Stange 61 befindliche Nocke 104, wodurch der Solenoid 50 angeregt wird. Der angeregte Solenoid 50 betätigt das Ventil 45, wodurch im Betätigungsteil 32 der Kolben 41 durch einen normalen Öffnungshub nach links verschoben wird.

Diese Bewegung des Kolbens 41 nach links, die einem öffnen mit hoher Geschwindigkeit folgt, bewirkt das Wiedereindrücken der ausrückbaren Kupplung 75· Mehr im einzelnen gesagt, treibt diese Bewegung den Zylinder 80 aus seiner Position der Fig. 3 in die Position der Fig. 4 und nimmt dabei die Verriegelung 85 mit. Wenn der Zylinder 80 die Position der Fig. 4 eingenommen hat, befindet sich das bewegbare Verriegelungsteil 86 wieder gegenüber der Nocke 113 im Kolben und kann unter der nach links wirkenden Kraft der Feder 110 wieder einrücken.

Aus der bisherigen Beschreibung eines öffnens mit großer Geschwindigkeit ist ersichtlich, daß die Erfindung ein solches öffnen bewirken kann, ohne daß vorher der überwiegende Teil der Verbindung 35 betätigt werden muß. Nur der ganz obere Abschnitt der Verbindung, das sind der Kolben 83 und die Ventilbetätigungsstange 76, muß betätigt werden, um das öffnen des Kontrollventils 27 während des öffnens mit hoher Geschwindigkeit zu bewirken. Das übrige der Verbindung, das sind der Zylinder 80, die Betätigungsstange 36, der Winkelhebel 70 und der gesamte im unteren Teil abgebildete Mechanismus 61, 62, 60 und 41 kann stationär bleiben oder sich sogar während dieses Zeitraumes in einer entgegengesetzten Richtung bewegen, ohne ein solches öffnen bei hoher Geschwindigkeit zu verzögern. So wir', eine Beschleunigung des grllPten Teiles der Masse der Verbi ldung unnötig und das Erfordernis der übertragung einer Be-J astungswelle über die lange Entfernung zwischen den entgegengesetzten Enden der Verbindung 35, um ein öffnen zu bewirken, vermieden.

1Q9848/135Q

Wenn es ausreichend ist, den Stromkreis-Unterbrecher mit einer üblichen geringeren Geschwindigkeit zu öffnen, kann dies ohne ein Ausrücken der Verriegelung 85 einfach durch Schließen des das öffnen bewirkenden Schalters 58 geschehen. Hierdurch wird das auf Erdpotential liegende fluidische Antriebselement 32 betätigt, der seinerseits eine Betätigung der gesamten Verbindung 35 verursacht und dadurch über die gesamte Verbindung eine Öffnungskraft auf das Ventil 27 ausübt. Es wird darauf hingewiesen, daß die Gegenwart der ausrückbaren Kupplung 75 keine bedeutenden zusätzlichen Kräfte auf die Verbindung während des öffnens bei geringer Geschwindigkeit ausübt. Dies ist der Fall, da, solange die Verriegelung 85, wie in Fig. 2 dargestellt, eingerückt ist, die durch das Hochdruckgas auf die Zylinder-Schlußwand 8l wirkende, nach oben gerichtete Kraft ausgeglichen wird durch die, durch den hohen Druck auf den Kolben 83 wirkende, nach unten gerichtete Kraft aufgehoben wird.

Während des vorbeschriebenen normalen öffnens liegt der auf dem Zylinder 80 angebrachte Anschlag 89 an der oberen Oberfläche des Kolbens 83 an und stellt so sicher, daß sich der Kolben zusammen mit dem Zylinder 80 nach unten bewegt, und daß die Verriegelungsmittel 85 und 89 in der eingerückten Stellung verbleiben.

Die Energie für die öffnungsverriegelung 85 wird vorzugsweise einem geeignet geladenen Kondensator 120 entnommen, der im Hochspannungsteil des Stromkreis-Unterbrechers liegt (vergl. Fig. 2a). über die Anschlüsse des Kondensators ist die Spule 114 in Reihe geschaltet mit einem normalerweise unterbrochenen Schaltgerät, wie einen Licht-aktivierten gesteuerten Siliciumgleichrichter (SCR) 117. Wird das Schaltgerät 117 angeschaltet, entlädt sich der Kondensator 120 durch die Solenoidspu-Ie 114 und rückt damit die Verriegelung 85 aus.

Das zum Abschalten des Licht-aktivierten SCR 117 erforderliche Lichtsignal wird durch eine Lichtleitung 124, vorzugsweise aus

109848/1350

Paser-Optik, die zwischen dem SCR und einer normalerweise ausgeschalteten Lichtquelle 121 auf Erdpotential liegt, geleitet. Wird die Lichtquelle 121 angeschaltet, emittiert sie einen Lichtimpuls, der durch die Lichtleitung 12¹I zu dem SCR 117 übermittelt wird und diesen dadurch abrupt anschaltet. Der Kondensator 120 reagiert auf dieses Anschalten durch schnelle Entladung durch den SCR und die Solenoidspule 114 und wirkt so schnell auf den Solenoid.

Obwohl in der dargestellten Ausffihrungs f orm das das öffnen verursachende Signal für den Stromkreis-Unterbrecher über eine relativ lange Distanz zwischen dem Erdpotential und der Netzspannung übermittelt werden muß, ist es möglich, diese Distanz ohne bedeutenden Zeitverlust zu überbrücken, da dies mit Lichtgeschwindigkeit geschieht. Die Lichtquelle 121 ist vorzugsweise ein Gerät, wie eine Xenon-Gaslampe, die in der Lage ist, einen Lichtimpuls mit steil ansteigender Lichtstärke auszusenden, so daß kein bedeutender Verzug beim Anschalten des SCR nach Eintreffen des Impulses bei dem SCR eintritt. Da die Lichtleitung ein langes Teil aus elektrisch isolierendem Material ist, ist es leicht in der Lage, der hohen Spannungsdifferenz zwischen Netz und Erde zwischen seinen Endstücken standzuhalten. Die Lichtquelle 121 wird durch ein Signal angeschaltet, das von geeigneten, auf bestimmte Bedingungen reagierenden, nicht dargestellten Mitteln gegeben wird, wie z. B. Schutzrelaismittel, die mit der Leitung 15 verbunden eind.

Außer den dargestellten, auf Licht reagierenden Mitteln, die sich teilweise auf Erdpotential befinden, können selbstverständlich auch andere geeignete Mittel, zum Einleiten des öffnensbei hoher Geschwindigkeit verwendet werden, z. B. solche Mittel, die auf überströme reagieren, wie z. B. eine in Reihe geschaltete Spule, die völlig in dem Hochspannungsteil des Stromkreis-Unterbrechers angeordnet ist.

Ein Schließen des Stromkreis-Unterbrechers wird durch Ver-

109848/1350

binden des Zylinderraumes 43 im Betätigungsteil 32 mit der Atmosphäre bewirkt, wenn sich der Mechanismus in seiner in Fig. 4 dargestellten Öffnungsposition befindet. Ein solches Verbinden mit der Atmosphäre wird durch die Schließ-Kontroll-Verriegelung 57 bewirkt, die den Solenoid 50 freigibt und der Feder 49 a gestattet, das Kontrollventil 45 in die in Fig. 2 dargestellte Lüftungs-Position zurückzuführen. Die Schließ-Kontroll-Verriegelung 57 wird geöffnet durch Vervollständigung des Stromkreises 59 a,indem man den Kontrollschalter 59 b schließt.

Wenn auf diese Weise der Zylinderraum 43 gelüftet ist, bewirkt die Feder 100 am oberen Ende der Verbindung 35 eine Verschiebung des Ventils 27 in die Position, in der der' Zylinderraum 26 auf Atmosphärendruck gebracht wird, wodurch die Feder 25 in dem Medium-Antriebselement 20 die Kontakte 17 und 18 schließen kann. Wenn sich die Feder 100 auf diese Weise unter Betätigung des Ventils 27 entspannt, führt sie die Bestandteile der Verbindung 35 in deren in Fig. 2 dargestellte Position zurück. Während dieses Schließens wirkt die Kupplung 75 als ein festes Glied zwischen der Ventilbetätigungsstange 76 und der Betätigungsstange 36, da die Verriegelungsmittel 85 und 89 während dieses Intervalls, ψ wie in Fig. 4 dargestellt ist, eingerückt bleiben; der Anschlag 89 hindert den Kolben 83, sich relativ zum Zylinder 80 nach oben zu bewegen. Das Schließen findet also in der gleichen Weise statt, als wenn die Kupplung 75 nicht vorhanden wäre und an ihrer Stelle lediglich eine einfache, feste Verbindung zwischen den Stangen 36 und 76 existierte.

In der ausrückbaren Kupplung 75 der Figuren 2 bis 4 ist das Verriegelungsmittel 85 zur Vereinfachung lediglich als ein einfacher Stift von zweckmäßiger Gestalt dargestellt, der mit der Nooke 113 im Kolben 83 zusammenarbeitet. Eine bevorzugte Form der Verriegelung ist in den Figuren 5 und 6 dargestellt. Danach umfaßt die Verriegelung einen mit einem

1 098A8/13 50

Spalt versehenen Ring 130 von kreisförmigem Querschnitt, der in einer ringförmigen Vertiefung 13^ des Kolbens 83 gehalten ist. Dieser Kolbenring 130 ist ein elastisches Teil, das bestrebt ist, seinen Durchmesser zu vergrößern, doch wird diese Ausdehnung durch die innere Wand des Zylinders 80 begrenzt und zwar speziell durch eine konische Schulter 132 auf der inneren Wand des Zylinders 80. Eine den Kolben 83 nach unten drängende Kraft wird auf den Kolbenring über die Oberfläche 133 der Vertiefung übertragen und drückt den Kolbenring gegen die konische Schulter 132. Die Gegenkraft, die auf dem Ring durch die konische Schulter verursacht wird, versucht den Ring zusammenzudrücken. Durch ein Verriegelungsglied I38 (sh. Fig. 5), das zwischen die Endstücke des mit einem Spalt versehenen Ringes ragt, verhindert normalerweise das Zusammendrücken des Ringes außerhalb der in Fig. 6 dargestellten Position. Wird das Verriegelungsglied 138 radial aus der in Fig. 5 gezeigten Stellung herausgenommen, drückt die von der konischen Schulter auf den Ring ausgeübte Reaktionskraft den Ring unter Zusammendrücken vollständig in die Vertiefung 13^ und gibt den Kolben so für eine Abwärtsbewegung frei. Ein Vorteil dieser Art der Verriegelung besteht darin, daß die Verriegelungskraft auf den Kolben Über die gesamte Peripherie des Kolbens verteilt ist und nur eine relativ geringe Freigabekraft erforderlich ist, um eine sehr große Kraft auf den Kolben 83 freizugeben.

Es wird darauf hingewiesen, daß die in den schematischen Darstellungen der Figuren 2 bis 4 gezeigten Teile nicht maßstabgetreu dargestellt sind. So .ist das Betätigungsteil 32, obwohl es schmaler als die Kupplung 75 erscheint, in einem wirKÜchen Gerät breiter und ist so ohne weiteres in der L'.ge, ausreichend Kraft zu entwickeln, um in der beschriebenen Weise arbeiten zu können.

109848/1350

Claims (12)

1. - 16 Patentansprüche

   Unterbrecher für einen elektrischen Stromkreis hoher Netzspannung, gekennzeichnet durch folgende Teile:

   a) eine Unterbrechereinrichtung, normalerweise im wesentlichen auf Netzspannung, welche trennbare Kontakte für eine elektrische Verbindung in dem genannten Netz und ein Kontrollgerät umfaßt, welches die Trennung der genannten Kontakte bewirken kann,

   b) eine Isolierkonstruktion, die die genannte Unterbrechereinrichtung trägt und die genannte Einrichtung einschließlich des genannten Kontrollgerätes elektrisch vom Erdpotential isoliert,

   c) Betätigungsmittel für das genannte Kontrollgerät auf im wesentlichen Erdpotential,

   d) Verbindungsmittel, das das genannte Betätigungsmittel und das genannte Kontrollgerät mechanisch miteinander verbindet,

   e) das genannte Verbindungsmittel umfaßt ein Zylinderteil und ein darin verschiebbar gelagertes Kolbenteil₃ wobei eines de^fgenannten Teile mechanisch mit dem genannten Kontrollgerät und das andere Teil· mechanisch mit dem genannten Betätigungsmittel verbunden ist,

   f) der genannte Zylinder und der genannte Kolben sind in einer normalerweise mit unter hohem Druck stehenden Gas gefüllten Kammer angeordnet, wobei der genannte Zylinder in einer bestimmten Entfernung vom genannten Kolben eine Schlußwand aufweist,

   g) Mittel zum Verbinden des Zylinderraumes zwischen dem genannten Kolben und der genannten Schlußwand mit einer Region niederen Druckes und Mittel zum Abdichten des genannten gelüfteten Zylinderraumes von dem unter hohem Druck stehenden Gas in. der genannten Kammer, .

   h) die genannte Zylinderschlußwand und der genannte Kolben haben Oberflächen, auf welche das in der genannten Kammer unter hohem Druck stehende Gas wirken kann, um

   109848/1350

   die genannte Schlußwand und den genannten Kolben relativ aufeinander zuzubewegen und dabei eine Trennung der Kontakte des genannten Kontrollgerätes zu bewirken,

   i) Verriegelungsmittel, das normalerweise die relative Bewegung zwischen dem genannten Kolben und der genannten Zylinderschlußwand verhindert, und einen vorbestimmten Abstand zwischen dem genannten Kolben und der genannten Schlußwand aufrechterhält und ausrückbar ist, um es dem in der genannten Kammer unter hohem Druck stehenden Gas zu gestatten, die genannte Schlußwahd und den genannten Kolben relativ aufeinander zuzubewegen und dabei eine Trennung der Kontakte des genannten Kontrollgerätes zu verursachen und

   j) Mittel, welches auf vorgegebene elektrische Bedingungen reagiert, zum Ausrücken des genannten Verriegelungsmittels, um auf diese Weise ein Funktionieren des genannten Kontrollgerätes mit hoher Geschwindigkeit zuzulassen, bevor das genannte Betätigungsmittel arbeitet.
2. 2. Unterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein Mittel vorhanden ist, das nach der genannten relativen Bewegung des genannten Kolbens und der genannten Schlußwand aufeinander zu, das Betätigungsmittel veranlaßt, eine Trennung des genannten Kolbens und der genannten Schlußwand zu bewirken, und dabei das genannte Verriegelungsmittel wieder einzurücken, während die genannten Kontakte voneinander getrennt sind.
3. 3. Unterbrecher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das genannte Verriegelungsmittel ein Teil umfaßt, das auf dem genannten Zylinder angeordnet ist und sich mit diesem zusammen bewegt, und ein Teil, das auf dem genannten Kolben angeordnet ist und sich zusammen mit diesem bewegt.

   109848/1350
4. 4. Unterbrecher nach Anspruch 2, dadurch gekenn· zeichnet , daß ein Mittel vorhanden ist, das das genannte Verbindungsmittel durch einen Schließtakt während der Schließphase des genannten Stromkreis-Unterbrechers bewegt, wobei das genannte Verriegelungsmittel während des genannten Schließtaktes eingerückt bleibt, um einen fixierten Abstand zwischen dem genannten Kolben und der genannten Zylinderschlußwand während des genannten Schließtaktes aufrecht zu erhalten.
5. 5. Unterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der genannte Zylinder und der genannte Kolben in einem Teil des Stromkreis-Unterbrechers angeordnet sind, der normalerweise im wesentlichen an' Netzpotential liegt.
6. 6. Unterbrecher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittel vorhanden ist, das nach der genannten relativen Bewegung des genannten Kolbens und der genannten Schlußwand aufeinander zu bewirkt, daß das genannte Betätigungsmittel den genannten Kolben und die genannte Schlußwand voneinander trennt und dabei das genannte Verriegelungsmittel wieder einrückt, während die genannten Kontakte voneinander getrennt sind.
7. 7. Unterbrecher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet j daß ein Mittel vorhanden ist, daß in Abhängigkeit von der Relativbewegung des genannten Kolbens und der genannten Schlußwand bewirkt, daß das genannte Betätigungsmittel den genannten Kolben und die genannte Schlußwand voneinander trennt und dabei das genannte Verriegelungsmittel wieder einrückt, während die genannten Kontakte voneinander getrennt sind.
8. 8. Unterbrecher nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch

   a) das Kolben- oder Zylinderteil, das mit dem genannten

   109848/1350

   Kontrollgerät verbunden ist, bewegt sich in Abhängigkeit vom Ausrücken des genannten Verriegelungsmittels in einer Richtung, bei der der Abstand zwischen dem genannten Kolben und der Schlußwand verringert wird und

   b) es ist ein Mittel vorhanden, das nach Verringerung des genannten Abstandes bewirkt, daß das genannte Betätigungsmittel den Kolben- oder Zylinderteil, der mit dem genannten Betätigungsmittel verbunden ist, in eine Richtung bewegt, bei der sich der Abstand zwischen dem genannten Kolben und der Schlußwand vergrößert und dabei das genannte Verriegelungsmittel wieder einrückt,

   c) die genannte abstandsvergrößernde Bewegung geschieht, während die Kontakte voneinander getrennt sind.
9. 9. Unterbrecher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß ein Mittel vorhanden ist, das das genannte Verbindungsmittel durch einen Schließtakt während des Schließens des genannten Stromkreis-Unterbrechers bewegt, wobei das genannte Verriegelungsmittel während des genannten Schließtaktes eingerückt bleibt, um einen festen Abstand zwischen dem genannten Kolben und der genannten Zylinderschlußwand während des genannten Schließtaktes aufrecht zu erhalten.
10. 10. Unterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der genannte Kolben in seiner Peripherie eine sich über den ganzen Umfang erstreckende Vertiefung aufweist und daß das genannte Verriegelungsmittel einen mit einem Schlitz versehenen Ring umfaßt, der in der genannten Vertiefung angeordnet ist sowie ein radial bewegbares Verriegelungsteil, das zwischen den Endstücken des genannten Ringes angeordnet ist, wobei der mit einem Schlitz versehene genannte Ring an einer ringförmigen Schulter des genannten Kolbens anliegt, welche den genannten Ring in der genannten Vertiefung zusammenzudrücken bestrebt ist, wodurch er sich nicht mehr in einer mit der genannten Schulter zusammenarbeitenden Position befindet,

    109848/1350

    2Ί22888

    wobei die genannte Kontraktion üblicherweise durch das genannte Verriegelungsteil verhindert wird, jedoch in Abhängigkeit vom Wegnehmen des genannten Verriegelungsteiles aus seiner Position zwischen den Endstücken des genannten, mit einem Schlitz versehenen Ringes, eintritt.
11. 11. Unterbrecher für elektrische "Stromkreise in Hochspannungsnetzen, gekennzeichnet durch

    a) eine Unterbrech^reinrichtung, die sich üblicherweise im wesentlichen auf Netzspannung befindet, und trennbare Kontakte zur Herstellung einer Verbindung in dem genannten Netz sowie ein Kontrollgerät umfaßt, welches die genannten Kontakte trennen kann,

    b) Isolierkonstruktion, welche die genannte Unterbrechereinrichtung trägt und diese genannte Einrichtung einschließlich des genannten Kontrollgerätes elektrisch von Erde isoliert,

    C-) Betätigungsmittel für das genannte Kontrollgerät, welches im wesentlichen Erdpote.ntial hat,

    d) Verbindungsmittel, welches das genannte Betätigungsmittel und das genannte Kontrollgerät mechanisch miteinander verbindet,

    e) das genannte Verbindungsmittel umfaßt eine ausrückbare Kupplung, welche in einem Teil angeordnet ist, der normalerweise im wesentlichen Netzpotential hat, und die ausrückbar ist, um es dem genannten Kontrollgerät zu ermöglichen, unabhängig von dem genannten Betätigungsmittel betätigt zu werden,

    f) Verriegelungsmittel, welches normalerweise das Ausrücken der genannten Kupplung verhindert,

    g) Mittelj, das in Abhängigkeit von vorbestimmten elektrischen Bedingungen das genannte Verriegelungsmittel betätigt, um.die genannte Kupplung auszurücken und eine Hochgeschwindigkeitsbetätigung des genannten Kontrollgerätes zu gestatten, bevor das genannte Betätigungsmittel wirkt, und

    109 848/1350

    h) Mittel, das das genannte Betätigungsmittel veranlaßt, die genannte Kupplung wieder einzurücken, während die genannten Kontakte voneinander getrennt sind.
12. 12. Unterbrecher nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch:

    a) die genannte ausrückbare Kupplung umfaßt ein Paar relativ zueinander beweglicher Teile, deren eines mit dem genannten Kontrollgerät und deren anderes mit dem genannten Betätigungsmittel verbunden ist,

    b) das genannte Verriegelungsmittel trägt auf einem der genannten Teile ein Teilstück, welches sich mit diesem Teil zusammen bewegt, und das andere der genannten Teile trägt ebenfalls ein sich zusammen damit bewegendes Teilstück, wobei beide Teilstücke einen vorbestimmten Abstand zwischen den genannten Teilen aufrecht erhalten, wenn das genannte Verriegelungsmittel eingerückt ist,

    c) fluidisches Druckmittel, welches auf das mit dem genannten Kontrollgerät verbundene Teil wirkt, um das genannte Kontrollgerät in Abhängigkeit von einem Ausrücken des genannten Verriegelungsmittels zu betätigen, und dabei den Abstand zwischen den genannten Teilen zu verringern,

    d) und ein Mittel vorhanden ist, welches nach der genannten Abstandsverkleinerung bewirkt, daß das genannte Betätigungsmittel den vorbestimmten Abstand zwischen den genannten Teilen wieder herstellt und dabei das genannte Verriegelungsmittel wieder einrückt, während die genannten Kontakte voneinander getrennt sind.

    109848/1350