DE2230900B2

DE2230900B2 - Kurzschließvorrichtung für Generatorableitungen

Info

Publication number: DE2230900B2
Application number: DE2230900A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Gruenert; Erwin Hartmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-06-23
Filing date: 1972-06-23
Publication date: 1980-07-03
Also published as: GB1438980A; FR2189916A1; DE2230900A1; JPS4957301A; CH552294A; JPS5515938B2; DE2230900C3; US3855434A; AT355660B; FR2189916B1; ATA524673A; SE390093B

Description

Die Erfindung betrifft eine 'Kurzschließvorrichtung für mehrphasige Ableitungen von Generatoren mit hohem Remanenzstrom, mit durch eine Kurzschließschiene untereinander elektrisch verbundenen, relativ zu den Stromschienen der Generatorableitung mittels eines Antriebs verschiebbar angeordneten Kontaktarmen, die im eingeschobenen Zustand mit je einem Gegenkontaktstück von der zugehörigen Stromschiene eine Verbindung hoher Stromtragfähigkeit bildet.

Bei der Inbetriebnahme und Wartung von Generatoren müssen die an die Gencratorklemmen angeschlossenen Stromschienen (Generatorableitungen) so kurzgeschlossen werden, daß erstens ein möglicher sehr hoher Kurzschlußstrom fließen kann und daß zweitens nach Auftrennen der Kurzschließvorrichtung zwischen dieser und den .Stromschienen eine genügende Isolalionsfestigkeit vorhanden ist. Hierzu ist es aus dem deutschen Gebrauchsmuster 19 93 592 bei einer Anordnung dor eingangs genannten Art bekannt. Kontaktarme auf einem Wngt'ii anzuordnen. Diese Kontaktarme stehen — wenn man den Wagen auf die Stromschienen zugefahren hat — mit Gegcnkonlaklstticken an den Stromschieiif ί in Verbindung.

Werden diese .Stromschienen als (jeneratorableittin-

gen verwendet, sind also mit den Klemmen großer Generatoren verbunden, so muß sichergestellt sein, daß vor Einschalten einer derartigen Kurzscbließvorrichtung keine Spannung mehr zwischen den Stromschienen vorhanden ist Dies erfordert entweder Generatoren mit einer Gegenerregungseinrichtung, die bei abgeschalteter Erregung dafür sorgt, daß die Remanenzspannung des Generators vernichtet wird, ader es muß — wenn keine Gegenerregungsvorrichtung für den Generator vorhanden ist — vor Einschalten der Kurzschüeßvorrichtung der Generator stillgesetzt werden.

Gerade bei Wartungsarbeiten, Inbetriebnahme, Einstellarbeiten für den Generatorschutz und dergleichen Tätigkeiten ist es erforderlich, die Kurzschließverbindung mehrmals hintereinander herzustellen und wieder zu lösen.

Aus der US-PS 33 99 286 ist ein Leistungsschalter bekannt, bei dem ein Kontaktarm relativ zu einer Stromschiene axial verschoben wird. Im Inneren des Kontaktarmes ist ein Vakuum-Schalter angeordnet, dessen Antriebsvorrichtung abhängig von der Stellung des zugehörigen Kontaktarmes ist. Bei Annäherung des Kontaktarmes an die Stromschiene greift erst der Schaltstift des Vakuum-Schaltrohres in ein Vorkontaktstück ein, das an der Stromschiene befestigt ist Bei weiterer Annäherung des Kontaktarmes schließt das Vakuum-Schaltrohr und anschließend kommt der Kontaktarm mit einer Elektrode in elektrisch leitende Verbindung, die an der vorderen Stirnseite des Vakuum-Schaltrohres angeordnet ist. Der Strom fließt daher bei geschlossenem Schalter von der Stromschiene über das Vorkontaktstück, den 5 chalistift des Vakuum-Schaltrohres, die Elektrode an der Stirnseite des Schaltrohres und den Kontaktarm. Dieser bekannte Schalter kann keine besonders hohen Ströme führen, da durch diese Ströme das Vorkontaktstück und der Schaltstift überlastet würden. Dieser Schalter wäre daher für eine Kurzschließvorrichtung tür Gencratorableitungen nicht einsetzbar.

Aus der GB-PS 4 00 716 ist eine Verbindun/jseinheit für den steckbaren Anschluß einer Schalteinheil mit Leistungsschalter an eine Stromschiene bekannt. Die Schalteinheit weist eine isolierte Durchführung mit vier Steckern auf. Diese Stecker greifen im angeschlossenen Zustand in Buchsen eines mit der Sammelschiene verbundenen Gegenkontaktes ein und bilden damit eine Verbindung mit der Stromtragfähigkeit für die Nennströme der .Schalteinheit. Zur Vermeidung der Funkenbildung beim Auftrennen der Verbindung und einer damit nach Aussage der GB-PS 4 00 716 verbundenen Gefährdung der Isolationsfestigkeit ist auf die Durchführung ferner ein ölgefüllles Rohr aufgesetzt, in dem ein mit der Durchführung leitend verbundener Kontaktbolzen und ein im Rohr isoliert angeordneter Gegenkontaktbolzen liegi. Der Gcgcnkontaktbolzen weist eine aus dem Rohr herausragende Kontaktplatte auf. Das Rohr ist in der Durchführung verschiebbar gelagert und wird durch eine Schraubfeder in Richtung der Stromschiene gedrückt. Der Oegenkontaktbolzcn wird durch eine Schraubenfeder in Abstand zum Kontaktbolzen gehalten. Beim Zusammenkoppeln dieser Verbindungseinheit beruhrt zuerst die Kontakt plane den Gegenkontakt der Stromschiene, (leim weiteren Einfahren der Durchführung wird eine leitende Verbindung zwischen dem Kontaktbolzen und dem Gegcnkontaktbolz.en hergestellt. Dadurch entsteht eine sich langsam schließende leitende Verbindung zwischen Stromschie-

ne und Schaiteinheit die nur eine sehr geringe Stromtragfähigkeit aufweist Schließlich werden die Stecker in die Buchsen eingefahren, wodurch eine Verbindung mit hoher Stromtragfihigkeit entsteht Das An- und Abkoppeln dieser Schalteinheit an die Stromschiene kann nur im stromlosen Zustand, d. h. bei abgeschaltetem Leistungsschalter erfolgen. Es kann also lediglich der sehr geringe Ladestrom der Durchführung fließen. Diese Verbindungseinheit stellt eine Steckvorrichtung für Hochspannung dar, die durch besondere Maßnahmen eine Auftrennung ohne Funkenbildung ermöglicht Eine Anwendung dieser Verbindungseinheit für Kurzschließvorrichtungen ist nicht möglich, da weder die Stromtragfähigkeit des Vorkontaktes noch die des Hauptkontaktes für eine Kurzschließvorrichtung ausreicht

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kurzschließvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die nur das Schaltvermögen für Remanenzspannung und Remanenzstrom des Generators aufweist und die im eingeschalteten Zustand den vollen Generator-Kun*- schlußstrom führen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurcl, gelöst, daß jeder Kontaktarm hohlzylindrisch ist, daß in jedem Kontaktarm ein zum Schalten des Remanenzstromes ausgelegtes Vakuum-Schaltrohr angeordnet ist, dessen einer Anschluß mit dem Kontaktarm und dessen anderer Anschluß mit einem aus dem Kontaktarm herausragenden, gegenüber diesem isolierten Vorkontaktstift elektrisch verbunden ist daß das Gegenkontaktstück hohlzylindrisch ausgebildet ist und sich in seinem Inneren ein damit elektrisch leitend verbundenes Vorkontaktstück befindet daß Kontaktarm und Vorkontaktstift so angeordnet sind, daß beim Einschieben des Kontaktarmes zuerst der Vorkontaktstift mit dem Vorkontaktstück in Eingriff kommt, daß anschließend das Vakuum-Schaltrohr geschlossen wird und daß beim weiteren Einschieben der Kontaktarm mit dem Gegenkontaktstück in Verbindung kommt und daß beim Entfernen des Kontaktarmes vom Gegenkontakt der Vorkontaktstift mit dem Vorkontaktstück solange in Veibindjng steht, bis das Vakuum-Schaltrohr ausgeschaltet ist.

Diese Anordnung gestattet es, den Generator kurzzuschließen, ohne den durch dis Gegenerregen oder Stillsetzen des Generators erforderlichen Zeitaufwand zu benötigen. Es ist nicht der Aufwand erforderlich, der für einen Leistungsschalter nötig wäre, wenn er erstens in der Lage sein soll, einen eventuellen Kurzschlußstrom der Generatorableitung zu führen und /seitens eine Spannung in Höhe der Remanenzspannung zu schallen Das Schaltvermögen für den Remanenzstrom bei Remanenzspannung und die Stromtragfähigkeit für den vollen Kurzxchlußstrom des Generators kann für alle Anwendungsfälle ausreichend bemessen werden.

Vorteilhafterweise kann jedes Vakuum-Schaltrohr eine Antriebsspule aufweisen, deren Erregung von Endschaltern abhängig ist, die in der Bewegungsbahn eines am Kontaktarm angebrachten Vorsprunges liegen. Mit dieser Ar >rdnung wird eine einfache Ansteuerung des Vakuumschaltrohres erreicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in F i g. I dargestellt. Fig. 2 zeigt den prinzipiellen Aufbau des Vakuum-Schaltrohres im Schnitt und in den F i g. 3a bis Je ¹St der Vorgang be'm Ein- und Ausschalten der Kurzschließvorrichtung einpolig schematisch dargestellt.

ίο

In F i g, \ ist die Kurzschließschiene 1 dargestellt die über einen Kontaktkorb 2 elektrisch mit einem Kontaktarm 3 verbunden ist Dieser Kontaktarm ist relativ zu einem Gegenkontaktstück 4 verschiebbar gelagert Er besteht aus einem Hohlzylinder, in dessen Innerem ein Vakuum-Schaltrohr 5 mit einem den Vorkontaktstift bildenden Schaltstift 6 und einer Antriebsspule 7 befestigt ist Außerdem ist am Kontaktarm 3 an der dem Gegenkontaktstück 4 abgewandten Seite ein Vorsprung 8 vorhanden, der bei bestimmter Stellung des Kontaktarmes 3 relativ zum Gegenkontaktstück 4 einen Endschalter 9 betätigen kann. Das Gegenkontaktstück 4 ist an einer eine Generatorableitung darstellende Stromschiene 10 angeschlossen. Im Inneren des Gegenkontaktstückes 4 ist ein Vorkontaktstück Il so angebracht daß es mit dem Schaltstift 6 schon dann in elektrischer Verbindung steht wenn sich der Kontaktarm 3 an das Gegenkontaktstück 4 angenähert hat Das Antriebsgestänge für die Bewegung des Kontaktarmes 3 \a in Fig. 1 nicht dargestellt, da es in beliebiger, bek^rnnter Weise ausgebildet sein kann. Es wäre außerdem möglich, statt des verschiebbaren Kontaktarmes 3, diesen fest mit der Kurzschließschiene 1 zu verbinden und die Kurzschließschiene »ist dem Kontaktarm verschiebbar zu lagern. In diesem Falle müßte der Endschalter 9 an einem anderen ortsfesten Punkt angebracht sein.

Den Aufbau des Vakuum-Schaltrohres 5 sieht man im Schnitt in Fig.2. Der Schaltstift 6 ist in eine evakuierte Kammer 12 geführt und dort n;it einer Kontaktplatte 13 fest verbunden. Diese Kontaktplatte 13 liegt an einer zweiten Kontaktplatte 14 unmittelbar an, die über einen Balg 15 mit der oberen Abschlußplatte 16 des Vakuum-Schaltrohres 5 verbunden ist. Die zweite Kontaktplatte 14 ist außerdem über einen Kolben mit einer öse 17 verbunden, die — wie aus Fig. 1 zu ersehen ist — an einem Anker 18 befestigt ist. der bei Erregung der Antriebsspulen 7 gegen die Kraft von Federn 19 und 20 nach oben bewegt werden kann.

Die Wirkungsweise dieser Kurzschließvorrichtung wird an Hand der F i g. 3 näher erläutert. F i g. 3a zeigt den Kontaktarm 3 in der Ausschaltstellung. Der Kontaktarm 3 ist dabei vom Gegenkontaktstück 4 so weit entfernt, daß sich eine genügende Isolierstrecke für die volle Spannung der Generatorableitung im Betrieb ergibt. Der Vorsprung 8 am Kontaktarm 3 hat einen in Fig. I nicht näher dargestellten Endschalter 21 betätigt. Der Endschalter 21 ist in Reihe mit dem Endschalter 9 und in Reihe zu einem Relais 22 geschaltet, dessen Kontakt in der Zuleitung 23 zur Antriebsspule 7 liegt. Die Antriebsspule ist also nicht erregt, so daß das Vakuum-Schaltrohr 5 geschlossen ist. Beim Einschalten de^r Ki ^.schließvorrichtung nähert sich der Kontaktarm 3 dem Gegenkontaktstück 4. Dabei wird der Endschalter 21 geschlossen, das Relais 22 zieht ar. und die Antriebsspule 7 wird erregt. Dadurch schaltet sich das Vakuum-Schaltrolir 5 aus. Diese Situation ist in F i g. 3b dargestellt.

Fi g. 3c zeigt die Lage des Kontaktarmes 3 kurz vor Betätigung oes Endschalters 9 durch den Vorsprung 8. In dieser Stellung ist der Schaltstifl 6 elektrisch r.iit dem Vorkontakt 11 im Inneren des Gegenkoniaktstückes 4 verbunden.

In der Stellung nach F i g. 3d hat der Vorsprung 8 am Kontaktarm 3 den Endschalter 9 betätigt, so daß die Antriebsspule 7 wieder entregt wird und der Vakuumschalter seine Kontakte schließt. Der Vakuumschalter 5 ist so ausgelegt, daß er die vorhandene Remanen«pan-

nung zwischen den Generatorableitungeri schalten kann. Er wäre aber nicht in der Lage, einen Kurzschlußstrom zu führen.

In Fig. 3e befindet sich der Kontaktarm 3 in der Einschaltstellung. Hier liegt der Kontaktarm 3 direkt am Gegenkontaktstück 4 an, so daß im Falle eines nach Erreichen der Einschaltstellung auftretenden Kurzschlußstromes dieser direkt vom Gegenkontaktstück 4 zum Kontaktarm 3 fließen kann.

Beim Ausschalten werden die Stellungen des Kontaktarmes in umgekehrter Richtung durchlaufen. In Fig. Jd hat sich der Kontaktarm 3 von dem Gegenkontaktstück 4 bereits gelöst, während das Vorkoniaktstück Il und der Schaltstift 6 sowie das Vakuum-Schaltrohr 5 noch geschlossen sind. In Fig. 3c schließt sich der Endschalter 9 und öffnet damit das Vakuum-Schaltrohr 5.InFi g. 3b hat sich der Schaltstift 6 vom Vorkontakt 11 gelöst und Fig. 3a zeigt wieder die Lage in der Ausschaltstellung.

Patentschutz wird lediglich für die Gesamtheit der Merkmale des Anspruches I begehrt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Kurzschließvorricbtung für mehrphasige Ableitungen von Generatoren mit hohem Remanenzstrom, mit durch eine Kurzschließschiene miteinander elektrisch verbundenen, relativ zu den Stromschienen der Generatorableitung mittels eines Antriebs verschiebbar angeordneten Kontaktarmen, die im eingeschobenen Zustand mit je einem Gegenkontaktstück an den zugehörigen Stromschienen eine Verbindung hoher Stromtragfähigkeit bilden, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kontaktarm (3) hohlzylindrisch ist, daß in jedem Kontaktarm (3) ein zum Schalten des Remanenzstromes ausgelegtes Vakuum-Schaitrohr (5) angeordnet ist, dessen einer Anschluß mit dem Kontaktarm (3) und dessen anderer Anschluß mit einem aus dem Kontaktarm (3) herausragenden, gegenüber diesem isolierten Vorkontaktstift (6) elektrisch verbunden ist, daß das Gegenkontaktstück (4) hohlzylindrisch ausgebildet ist und sich in seinem Inneren ein damit elektrisch leitend verbundenes Vorkontaktstück (11) befindet, daß Kontaktarm und Vorkontaktstift (6) so angeordnet sind, daß beim Einschieben des Kontaktarmes zuerst der Vorkontaktstift (6) mit dem Vo/kontaktstück (11) in Eingriff kommt, daß anschließend das Vakuum-Schaltrohr (S) geschlossen wird und daß beim weiteren Einschicben der Kontaktarm (3) mit dem Gegenkontaktstück (4) in Verbindung kommt und daß beim Emlernen des Kontaktarmes (3) vom Gegenkontakt (4) der Vorkoi .aktstift (6) mit dem Vorkontaktstück (11) so "ange in Verbindung steht, bis das Vakuum-Schaltrohr (5) au. jeschaltet ist.

2. Kurzschließvorrichtung nach Ansprjch I, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Vakuum-Schaltroi ir (5) eine Antriebsspulc (7) aufweist, deren Erregung von Endschaltern (9, 21) abhängig ist, die in der Bewegiingsbahn eines am Kontaktarm (3) angebrachten Vorsprunges (8) liegen.