DE2128648B2 - Hydraulischer antrieb fuer einen hochspannungs-leistungsschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Antrieb für einen Hochspannungs-Leistungsschalter, insbesondere Blaskolbenschalter, mit Schwefelhexafiuoridgas als Löschmittel, der einen Zylinder mit einem mit Druckflüssigkeit beaufschlagbaren Kolben und Ventile zur Steuerung der Beaufschlagung umfaßt, wobei für das Einschalten eine hydraulische Selbsthaltung vorgesehen ist.

Aus der deutschen Patentschrift 12 25 497 ist ein elektrischer Schalter mit hydraulischem Antrieb bekannt, dessen Antriebszylinder ein hydraulisch betätigtes Hauptventil und zwei Vorsteuerventile mit magnetischer Betätigung zugeordnet sind. Zum Einschalten des Schalters wird das eine Vorsteuerventil geöffnet. Der dadurch mit dem Druckmittel beaufschlagte Kolben öffnet das Hauptventil. Danach wird er auch dann, wenn das Vorsteuerventil schließt, unter Druck gehalten, weil durch einen Abzweig von der zum Zylinder führenden Leitung, die mit einer Drossel versehen ist. eine zum Vorsteuerventil parallele Druckleitung geschaffen ist. Die Drossel wird benötigt, damit das Hauptventil mit dem anderen Vorsteuerventil zum Ausschalten des Schalters umgesteuert werden kann, ohne daß ein unnötig großer Ölverlust eintritt. Der Auslaßquerschnitt des Vorsteuerventils, durch den der Kolben für die Ventilbetätigung entlastet wird, muß größer als der durch die Drossel verengte Querschnitt sein, durch den das Druckmittel zufließen kann.

Bei hohen Beträtigungskräften des elektrischen Schalters und geringen Steuerkräften kann es jedoch erforderlich sein, mehr als die mit den beiden Vorsteuerventilen erreichbare einfache Servowirkung auszuüben; der bekannte Antrieb ist dann nicht mehr brauchbar, zum anderen besteht die Gefahr, daß der bekannte Schalter gerade den wichtigen Ausschaltvorgang nicht mit Sicherheit ausführt, weil das für das Ausschalten zu betätigende Vorsteuerventil nach kurzer Öffnungszeit wieder schließt und die für die Selbsthaltung beim Einschalten vorgesehene Leitung den Zylinder mit dem Betätigungskolben für das Ventil wieder auffüllt. In diesem Fall würde der Schalter eingeschaltet bleiben oder gar nach einer kurzen Bewegung in Ausschaltrichiung in einer Zwischenstellung verharren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Antrieb der eingangs genannten Art anzugeben, in dem die Schaltsicherheit, insbesondere die Tippsicherheit, erhöht ist. Insbesondere soll der hydraulische Antrieb bei gegebenem Kommando die Steuerbewegung für die Schaltstelle des Hochspannungs-Leistungsschalter mit Sicherheit zu Ende führen.

Nach der Erfindung wird dies dadurch gelöst, daß bei mehr als zwei hintereinander geschalteten Ventilen für das Einschalten die Selbsthaltung dem dem Zylinder am nächsten liegenden Ventil zugeordnet ist und daß fiir das Ausschalten eine hydraulische Selbsthaltung vorgesehen ist, die einem durch mindestens ein weiteres Ventil vom Zylinder getrennten Ventil zugeordnet ist.

Beim Antrieb nach der Erfindung ergibt sich auch für ein praktisch beliebig großes Verhältnis zwischen Steuerkräften des Schalters die gewünschte Selbsthaltung, ohne daß die Sicherheit des Schalters beeinträchtigt ist. Dadurch nämlich, daß die Selbsthaltung für das Einschalten dem letzten Ventil vor dem Zylinder zugeordnet ist, ist gewährleistet, daß erst das Öffnen des Ventils, das den Antrieb tatsächlich beaufschlagt, die für die Selbsthaltung benutzte Druckflüssigkeit liefert. Gleichzeitig ist stets eine Ausschaltung möglich, ohne daß eine lange Kommandogabe benötigt wird. Durch die in der Ventilkette um mindestens ein weiteres Ventil vor dem Zylinder liegende Anordnung der Leitung für die Selbsthaltung beim Ausschalten erhält das Hydrauliksystem bereits eine Vorrangstellung für das Ausschalten, die sonst in anderen Schaltern durch zusätzliche, vor allem elektrische Mittel bewirkt werden muß.

Der hydraulische Antrieb des Schalters nach der Erfindung kann noch mit einer weiteren, sonst durch elektrischer Verriegelungen zu lösenden Aufgabe betraut werden. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird die zum Ausschalten vorgesehene Ventilkette an die tür die Selbsthaltung für das Einschalten benutzte Leitung angeschlossen. Auf diese Weise

kann ein Ausschallkommando hydraulisch nur weitergeleitet werden, wenn der Schalter tatsächlich eingeschaltet ist.

Das dem Ventil mit der Selbsthaltung für das Einschalten vorgeschaltete Ventil ist zweckmäßig durch ein Rückschlagventil absperrbar. Das vorgeschaltete Ventil kann dann schließen, ohne daß durch den Druck in der Selbsthalteleitung Ölverluste entstehen.

Der hydraulische Antrieb nach der Erfindung kann vorteilhaft mit einem DifTerentialkolben ausgestattet sein, was aus den US-PS 30 08 017 und 33 45 487 an sich bekannt ist. Daher empfiehlt es sich, das mit Selbsthahung versehene Ventil für das Einschalten als ein der größeren Kolbenfläche des Differentialkolbens zugeordnetes Zwei-Dreiwegevcntil auszubilden, während die kleinere Kolbenfläche ständig mit Druckflüssigkeit beaufschlagt ist. Auf diese Weise kann ein doppelt wirkender Hydraulikantrieb mit einem einzigen Speicher betätigt werden, ohne daß eine besondere Entlüftung für schnelles Schalten erforderlich ist. Dabei sollte der Hub des Zwei-Dreiwegeventils fur das Öffnen des Einlasses größer als Tür das Schließen des Auslasses sein, damit unnötige Druckflüssigkeitsverluste vermieden werden.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung ein etwas vereinfachtes Ausführungsbeispiel beschrieben.

Mit 1 ist ein Hochspannungs-Leistungsschalter bezeichnet, der mit einem hydraulischen Antrieb 2 betätigt wird. Da der Schalter 1 bei einer Spannung von 110 kV oder mehr die zum Löschen des Lichtbogens erforderliche Strömung von Schwefelhexafluoridgas (SF₆) im Schaltaugenblick mit einem mit dem beweglichen Schaltstück gekoppelten Blaskolben hervorbringt, muli eine erhebliche Antriebskraft besonders beim Ausschalten mit großer Zuverlässigkeit aufgebracht werden.

Zum hydraulischen Antrieb 2 gehört ein Antriebszylinder 3 mit einem darin enthaltenen DifTerentialkolben 4, der mit dem beweglichen Schaltstück 5 des Leistungsschalters über ein isolierendes Gestänge 6 gekoppelt ist.

Die Hydrauligflüssigkeit zur Betätigung des Schalters stammt aus einem Hydraulikspeicher 10, in dem die Flüssigkeit, z. B. Öl, in bekannter Weise mit Hilfe von Gas unter einem geeigneten Druck von beispielsweise 200 bar gehalten wird.

An den Auslaß 11 des Hydraulikspeichers ist eine Druckleitung 12 angeschlossen, die unmittelbar zu einem dem Antriebszylinder 3 vorgeschalteten Hauptventil 13 führt. Das Hauptventil 13 besitzt eine Durchlaßbohrung 16, über die der der kleineren Kolbenfläche 18 des Kolbens 4 zugeordnete Zylinderteil durch eine Leitung 19 ständig mit der Druckflüssigkeit beaufschlagt ist.

Die größere Kolbenfläche 20 des Kolbens 4 ist über eine Leitung 21 mit einem Raum 23 des Hauptventils 13 verbunden, der mit einem Ventilteller 24 von der zum Speicher 10 führenden Bohrung 16 absperrbar ist. Der Ventilteller 24 steht unter der Wirkung einer Feder 25, die sicherstellt, daß der Ventilteller 24 auf den Ventilsitz 27 gedrückt wird. Zur Betätigung des Ventiltellers 24 ist ein Stößel 29, der in eine Bohrung 30 des Ventiltellers 24 greift, mit einem hydraulischen Antriebskolben 31 versehen, der in einem Zylinder 32 geführt ist. Der Stößel geht an seinem dem Kolben 31 zugekehrten Ende in ein als Schieber dienendes zylindrisches Ventilglied 33 über, das mit einer Öffnung 34 zusammenwirkt, so daß die Verbindung /wischen dem Raum 23 und einem Auslaß 36 geschlossen werden kann.

Zur hydraulischen Betätigung des Hauptventils 13 sind zwei Veniilketten für den Ein- und Ausschaiivorgang vorhanden, die weitgehend gleich ausgebildet sind. Die'beiden Ventilketien umfassen Vorsteuerventile 38 und 39 mit Magneten 40 und 41 zur elektrischen Betätigung. Das Ventil 38 ist über eine Leitung 42 an die Druckleitung 12 angeschlossen. Das Ventil 39 führt über eine Leitung 43 zu einer Leitung 44, die in den Raum 23 des Hauptventils mündet.

Den Vorsteuerventilen 38 und 39 sind Steuerventile 46 und 47 nachgeschaltet, die hydraulisch betätigt werden. Das Ventil 46 ist durch die Leitung 50 mit der Druckleitung 12 verbunden, während das Ventil 47 über die Leitung 51 an die Leitung 43 angeschlossen ist Der Antriebskolben 53 bzw. 54 der Ventile 46 und 47 kann über die zugehörigen Vorsteuerventile 38 und 39 über Leitungen 55 und 56 mit Druckmittel beaufschlagt werden. Nach dem Schließen der Ventile 38 und 39 werden die Kolben 53 und 54 über die Leitungen 100 bzw. 101 entlastet.

Vom Steuerventil 46 für das Einschalten führt eine mit einem Rückschlagventil 60 versehene Leitung zum Einlaß 61 des für den Betätigungskolben 31 vorgesehenen Zylinders 32. Außerdem ist der Einlaß 61 mit der Leitung 44 verbunden, wie die Figur zeigt. Ferner ist an den Einlaß 61 ein Hilfsmittel 66 angeschlossen, das über einen Kolben 65 hydraulisch betätigt wird und den dei größeren Fläche des Kolbens 31 zugeordneten Teil des Zylinders 32 mit einem Ölbehälter 62 verbinden kann.

Der Schalter list in der Ausschaltstellunggezeichnet. Zum Einschalten wird der Magnet 40 betätigt. Dadurch öffnet das Vorsteuerventil 38. Das über die Leitung 42 zum Kolben 53 gelangende Druckmittel öffnet das Steuerventil 46, so daß nunmehr Druckflüssigkeit über die Leitung 50 und das Rückschlagventil 60 durch den Einlaß 61 den Kolben 31 betätigen kann. Der Kolben 31 bewegt sich von rechts nach links. Dabei ist die Länge des Stößels 29 mit der Bohrung 30 und dem Abstand zwischen dem Ventilsitz 34 und dem Schieberzylinder 33 so abgestimmt, daß zunächst der Auslaß 36 abgesperrt wird. Danach hebt der Ventilteller 24 des Hauptventils 13 vom Ventilsitz 27 ab. Dadurch gelangt das am Einlaß 16 anstehende Druckmittel in die Leitung 21, so daß der Schalter 1 einschaltet. Über die Leitung 44, die das Steuerventil 46 überbrückt, ist die Selbsthaltung beim Öffnen des Ventils 13 gesichert, so daß der eingeschaltete Schalter die Einschaltstellung auch dann beibehält, wenn der Magnet 40 entregt wird und das Vorsteuerventil 38 und das Steuerventil 46 schließen.

Zum Ausschalten des Schalters 1 wird durch Erregen des Magneten 41 das Vorsteuerventil 39 geöffnet. Dadurch gelangt Druckmittel über die Leitungen 44, 43 und 56 zum Steuerventil 47 und von dort über die Leitungen 70 und 71 zum Hilfsventil 66. Mit den praktisch gleichzeitig öffnenden Ventilen 47 und 66 wird der Einlaß 61 mit dem Ölbehälter 62 verbunden. Durch eine geeignete Bemessung des Auslaßquerschnittes gegenüber der als Zulauf dienenden Leitung 44, in der eine Drossel 103 angeordnet sein kann, gelingt die schnelle Druckentlastung des Kolbens 31, so daß die Feder 25 zusammen mit den auf den Ventilkolben wirkenden Kräften der Hydraulikflüssigkeit den Ventilsitz 27 sperrt. Anschließend wird die große Kolben-

fläche 20 des Differentialkolbens 4 durch das Öffnen des Auslasses in den Ölbehälter 36 schnell und mit Sicherheit druckentlastet. Dadurch bringt der ständig auf die kleine Kolbenfläche 18 wirkende Druck der Hydraulikflüssigkeit den Schalter 1 mit Sicherheit in die Ausschaltstellung.

Wie man sieht, ist bei der Erfindung der hydraulischen Selbsthaltung für den Einschaltvorgang durch die Leitung 44 gegeben. Sie sitzt also unmittelbar am Hauptventil 13 selbst Die hydraulische Selbsthaltung für den Ausschaltvorgang wird dagegen von der Leitung 51 und dem Leitungsleil 71 gebildet. Dadurch ist es möglich, den Ausschaltvorgang anzusteuern, ohne daß das Hauptventil 13 selbst bereits betätigt werden muß. Dies bedeutet, daß der Einschaltvorgang nur dann beginnt, wenn das Einschaltkommando mit Sicherheit ausgeführt wird, während das Ausschaltkommando auch dann für den Antrieb gegeben werden kann, wenn ein Einschaltkommando ansteht. Mithin wird der für die Sicherheit des Schalters wichtige Ausschaltbefehl trotz der hydraulischen Selbsthaltung für den Einschaltvorgang mit Vorrrang ausgeführt. Der Ausschaltbefehl bleibt in Selbsthaltung bestehen, solange in den Leitungen 44, 43, 51 und 56 ein Überdruck vorhanden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (6)

Pa;snlansprüche:

1. Hydraulischer Antrieb für einen Hochspannungs-Leistungsschalter, insbesondere Blaskolbenschalter, mit Schwefelhexafluoridgas als Löschmittel, der einen Zylinder mit einem mit Druckflüssigkeit beaufschlagbaren Kolben und Ventile zur Steuerung der Beaufschlagung unifaßt, wobei für das Einschalten eine hydraulische Selbsthaltung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehr als zwei hintereinandergeschalteten Ventilen (Hauptventil (13), Vorsteuerventil (38), Steuerventil (46)) für das Einschalten die Selbsihaltung dt:m dem Zylinder (3) am nächsten liegenden Ventil (Hauptventil (13)) zugeordnet ist und daß für das Ausschalten eine hydraulische Selbsthaltung (L ;itung(71)) vorgesehen ist, die einem durch mindestens ein weiteres Ventil (Hilfsventil (66)) vcm Zylinder (3) getrennten Ventil (Steuerventil (4'')) zugeordnet ist.

2. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Ausschalten vorgesehene Ventilkette (39; 47; 66) an die für die Selbsthaltung für das Einschalten benutzte Leitung (44) angeschlossen ist.

3. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Hauptventil (13) mit der Selbsthaltung für das Einschalten vorgeschaltete Steuerventil (46) durch ein Rückschlagventil (60) absperrbar ist

4. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Selbsthaltung versehene Hauptventil (13) für das Einschalten ein der größeren Kolbenfiächcn (20) eines Differentialkolbens (4) zugeordnetes Zwei-Dreiwegeventil ist, und daß die kleinere Kolbenfläche (18) des Differentialkolbens (4) ständig mit Druckflüssigkeit beaufschlagt ist.

5. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub des Zwei-Dreiwegeventils (13) für das Öffnen des Einlasses (21) am Zylinder (4) größer als der für das Schließen des Auslasses (36) ist.

6. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß für Ein- und Ausschalten gleiche Ventile (38 und 39; 46,47 und 66) vorgesehen sind.