DE2341767C3 - Leistungsschalter mit geerdetem Tank - Google Patents

Description

Die F.rfindung bezieht sich auf einen Leistungsschalter mit ein Lichtbogenlöschmittel enthaltendem, geerdetem Tank, in dem in Reihenschaltung eine erste und eine zweite Schaltstelle vorgesehen sind, deren jede ein ortsfestes Schaltstück und ein mit diesem zusammenwirkendes bewegliches Schaltstück aufweist, und mit einem zwischen den beiden Schaltstellen angeordneten Hebelwerk zum Übertragen der Antriebskraft von einer Antriebseinrichtung auf die beweglichen Schaltstücke der beiden Schaltstellen, wobei die beiden Schaltstellen über zugehörige ortsfeste Teile isoliert in dem geerdeten Tank gehalten sind.

Um den steigenden Bedarf an Hochspannungs-Leistungsschaltern hoher Kapazität zu decken, sind bereits entwickelte Leistungsschalter so ausgebildet, daß eine Anzahl von Schaltstellen in Reihe geschaltet ist und so eine in Reihe geschaltete Mehrfach-Leistungsschalteranordnung gebildet ist.

Allgemein unterteilt man die Leistungsschalter in zwei Bauarten: Bei der einen handelt es sich um eine mit Porzellanisolatoren und bei der anderen um eine mit einem geerdeten Tank. Bei dem ersten Leistungsschal· tertyp ist an auf dem Erdboden aufgerichteten Porzdlanisolatoren eine Mehrfach-Leistungsschaltungsanordnung vorgesehen, und die beweglichen Schaltstucke benachbarter Schaltstellen sind elektrisch miteinander über einen metallischen Tank verbunden, der ein Getriebe enthält, das wiederum einen mit einem auf dem Boden befindlichen Antriebsmittel gekoppelten Isolatorstab mit den beweglichen Schaltstücken der Schaltstellen verbindet, so daß die Antriebskraft von den Antriebsmitteln auf die beweglichen Schallstücke der Schaltstellen übertragen wird, Bei dem einen geerdeten Tank aufweisenden Leisiungsschallertyp ist ein mit einem Lichtbogenlöschmittel gefüllter gfcerdeler Tank vorgesehen, der nicht nur durch das Löschmittel von dem Tank isolierte Schaltstellen, sondern auch ein Getriebe enthält, durch das ein durch eine Antriebsvorrichtung angetriebener Isolatorstab mit den beweglichen Schaltstücken der Schaltstellen verbunden wird, so daß die Bewegung der Antriebsvorrichtung auf die beweglichen Schaltstücke übertragen wird. Die Erfindung bezieht sich auf einen Leistungsschaltertyp mit geerdetem Tank.

ίο Ein Leistungsschalter mit geerdetem Tank, dessen Getriebe das gleiche Potential wie die Schaltstelle hat kann mit geringer Größe hergestellt werden, wenn die Isolation zwischen dem Tank und dem Getriebe gewährleistet ist Bei einem Druckgasschalter erlaubt die Verwendung eines Lichtbogenlöschgases wie SiVGas, das eine sehr gute Isolierfestigkeit in einem gleichmäßigen elektrischen Feld hat, eine weitere Verringerung des Durchmessers des Schaltertanks; es muß jedoch darauf geachtet werden, daß Maxima des elektrischen Feldes verhindert werden, die durch hervorstehende Teile des Getriebes entstehen und durch die die Isoüereigenschaften des Lichtbogenlöschgases sehr verschlechtert werden.

Bei einem Blaskolbenschalter, bei dem ein durch Betätigung der beweglichen Schaltstücke der Schaltstel-Ie hochkomprimiertes Lichtbogenlöschgas zum Löschen des Lichtbogens auf diesen geblasen wird, macht die für die Kompression des Lichtbogenlöschgases erforderliche hohe Betriebskraft ein Hebelwerk zum Übertragen der notwendigen Kraft auf die beweglichen Schaltstücke der Schaltstelle unabdingbar.

Wenn das Hebelwerk für das Getriebe eines Leistungsschalters mit geerdetem Tank verwendet wird, hat das elektrische Feld die Tendenz, sich an den

j5 Verbindungsstellen zwischen den Hebeln und an ähnlichen unebenen Stellen zu konzentrieren, und auch eine Änderung der Gestalt des Hebelgestänges infolge des Betriebs desselben stört das elektrische Feld zwischen dem Hebelwerk und dem Tank, so daß es

■ίο schwierig ist, die Isolierfestigkeit de Lichtbogenlöschgases in wirksamer Weise auszunutzen.

Es ist ein Leistungsschalter bekannt (DE-AS 12 20 010), bei dem der geerdete Tank ein dielektrisches Gas als Lichtbogenlöschmittel enthält, das bewegliche

4i Schaltstück jeder Schaltstelle mn dem Kolben als beweglichen Teil der Kolben-Zylinder-Einheit zur Kompression des Lichtbogenlöschgases verbunden ist und das zwischen den beiden Schaltstellen angeordnete Hebelwerk als elektrische Verbindung der beiden

w Schaltstellen dient, so daß die genannten Schwierigkeiten durch Konzentration des elektrischen Feldes an Vorsprüngen auftreten können.

Andererseits ist ein Leistungsschalter mit mindestens zwei .Schaltstellen bekannt (CH-PS 4 81 476), bei dem

v> jede .Schaltstelle in einer eigenen abgedichteten, vorzugsweise luftleeren Kontaktkammer eingeschlos sen isi und sich zwischen zwei solchen Kontaktkam mern eine den Betätigungsmechanismus fur unbeweglichen Koniakte aufnehmende Zwischenkammer mit den Kontaktkammern zugewandten metallischen Trennwänden befindet, die vorzugsweise ihrerseits durch eine weitere Metallwand untereinander verbunden sind, so daß diese und die Trennwände einen Teil def elektrischen Verbindung zwischen den Kontaklpaaren bilden.

Ferner ist ein dem erstgenannten entsprechender, Öl als Lichtbogenlöschmittel verwendender Leistungs* schalter bekannt (»Calor-Emag-Mitleilungen«, Heft

II/III 1966, S. 14 bis 15), bei dem ebenfalls das zwischen den beiden Schaltstellen angeordnete Hebelwerk als elektrische Verbindung der Schaltstellen dient, wobei sich die erwähnten Schwierigkeiten durch elektrische Feldkonzentration ergeben können.

Es ist weiter bekannt, zur Vergleichmäßigung der Potentialverteilung von mit den Polen einer Spannungsquelle verbundenen Elektroden an Stellen hoher Feldkonzentration galvanisch verbundene Zusatzelektroden, z. B. rinpförmige Schirmarmaturen an Hängeketten von Isolatoren, Kugel- oder Wulstkappen an Stütz- und Durchführungsisolatoren anzubringen (G. Lesch, iLehrbuch der Hochspannungstechnik« 1959, S. 69/70). Auf mechanische und elektrische Probleme von Leistungsschaltern wird in diesem Zusammenhang nicht eingegangen.

Aus der FR-PS 13 37 322 ist ein Leistungsschalter (der eingangs genannten Art) mit geerdetem, ein Lichtbogenlöschmittel enthaltendem Tank und mehreren in Reihe geschalteten Schaltstellen bekannt, bei dem die beweglichen Kontakte über ein Hebelwerk angetrieben werden. Dieses Hebelwerk ist von einem zwischen zwei Schaltstellen den elektrischen Verbindungsleite· bilddiden und damit elektrisch gut leitendem Gehäuse umgeben, das daneben auch zur Abschirmung des Hebelwerkes gegenüber der geerdeten Tankwand beiträgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Leistungsschalter der eingangs genannten Art Konzentrationen des elektrischen Feldes an Vorsprüngen des Hebelwerkes mit Sicherheit zu vermeiden, ohne bei der Gestaltung des und bei der Werkstoffwahl für das diesem Zweck dienende Schalterteil(s) abhängig von den von der Mechanik des Schalters her gestellten Forderungen zu sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen den beiden Schaltstellen ein das Hebelwerk an den drei Seitenflächen, die nicht von dem der Betätigung des Hebelwerkes dienenden (solierstab durchdrungen werden, abschirmender, gesonderter, keine Tragfur'uion aufweisender Verbindungsleiter mit gemäßigter Krümmung zur Vermeidung einer Konzentration des elektrischen Feldes aus einem Werkstoff hoher elektrischer Leitfähigkeit angeordnet ist.

Vorzugsweise hat der Verbindungsleiter einen U-förmigen Querschnitt.

Durch die zusätzliche Anordnung de i Verbindungsleiters hoher elektrischer Leitfähigkeit läßt sich auch im Fall eines geerdeten Tanks relativ kleinen Durchmessers das elektrische Feld zwischen der Tankwandung und dem die Antriebskraf* übertragenden Hebelwerk ausreichend glätten, so daß die Isolierfestigkeit des Lichtbogenlöschmittels gut ausnutzbar ist Außerdem können für das Hebelwerk nunmehr Werkstoffe geeigneter mechanischer Eigenschaften ohne Rücksicht auf ihre elektrische Leitfähigkeit eingesetzt werden.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung VL.-ansthdulichten Asisführungsbeispiels näher erläu ten.darin zeigt

[ ig. 1 einen Längsschnitt einer Ausfuhiungsform des erfindungsgemäßen Leistungsschalter mit geerdetem Tank,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie IMI von Fig. 1 und

Fig.3 eint perspektivische Ansicht eines wesentlichen Teils des erfindiingsgemäßen Leistungsschalters.

Im folgenden wird eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lebfyagsschalters, der als Blaskolbenschalter ausgebildet ist, beschrieben.

F i g. 1 und F i g. 2 zeigen den allgemeinen Aufbau des Leistungsschalters. Ein Tank 1 hat Erdpotential und ist mit einem Lichtbogenlöschgas wie SF₆-GaS gefüllt; ein

i ortsfestes Schaltstück 2 ist elektrisch mit einer nicht gezeigten Klemme verbunden; es ist ein bewegliches Schaltstück 3 vorgesehen, und Schaltstellen 4 und 4a weisen je das bewegliche Schaltstück 3 und das ortsfeste Schaltstück 2 auf. Die Schaltstellen 4 und 4a sind durch

ίο Lichtbogenlöschgas von dem Tank 1 isoliert, und ein Verbindungsleiter 5 verbindet die beweglichen Schaltstücke 3 miteinander, so daß zwei Schaltstellen in Reihe geschaltet sind.
Jede der Schaltstellen 4 und 4a weist das bewegliche Schaltstück 3 mit einem dem festen Schaltstück 2 gegenüberliegenden beweglichen Schaltstück 6, einem elektrisch leitenden Organ 7, einem Biaskolbenzylinder 8 und einer durch diesen und einen Blaskolben 10 gebildeten Blaskammer 9 auf.

Die Verbindung zwischen dem beweglichen Schaltstück 3 und dem Verbindungsleiter 5 wird hergestellt, indem das elektrisch leitende Org^i 7 über einen Gleitkontakt U mit dem Kolben 10 und aer Kolben 10 mit dem elektrischen Leiter 5 durch Bolzen 12 verbunden wird.

Zwischen nicht gezeigten Schalterklemmen wird daher ei.. Stromweg durch das feste Schaltstück 2, das bev/egliche Schaltstück 6, das elektrisch leitende Organ 7, den Gleitkontakt 11, den Kolben 10, den Verbindungsleiter 5 und die entsprechender Elemente der beweglichen Schaltstücke der gegenüberliegenden Schaltstelle 4a und deren festes Schaltstück gebildet.

Am Boden des Miuelabschnitts des Schaltertanks 1 ist ein Zylinder 13 angeschlossen, dessen Bodenplatte 14 das Tankinnere hermetisch abschließt. Von der Bodenplatte 14 erstreck· sich aufrecht ein Isolierzylinder 15. der den Kolben 10 mit Hilfe eines Kulissenträgers 17 und eines metallischen Zwischenstücks 16 trägt.

Die Verbindung zwischen den nicht gezeigten

•ίο Antriebsmitteln und den beweglichen SchaltstüCKen 3 der Schaltstellen wird durch einen Hebel 18, der durch die Antriebsvorrichtung bogenförmig bewegt wird, einen sich von dem Hebel 18 durch den Isolierzylinder 15 erstreckenden Isolierstab 19 und durch das das

4-, Oberende des Isolierstabs 19 mit den beweglichen Schaltstücken 3 der Schaltstellen verbindende Hebelwerk 20 hergestellt.

Der Verbindungsleiter 5 besteht aus einer Uförmigen dünnen Kupfer- oder Aluminiumplatte und weist

-■o gemäß Fig. 3 Eck- und Endabschnitte mit gemäßigter Krümmung auf. so daß eine Konzentration des elektrischen Feldes, vermieden wird. So ist das Hebelwerk 20 durch den Verbindungsleiter 5. der in dem Tank 1 über dem Hebelwerk angeordnet ist, abgedeckt.

*,·, De· Abschaltbetneb des Leistungsschalters wird im folgenden kurz beschrieben. Ausgehend vom geschlossenen Zustand gemäß F ι g. 1 wird der Hebe,' 18 durch die nicht gezeigte Antriebsvorrichtung im Gegenuhrzeigersmn gedreht, wodurch der Isolierstab 19 so nach

M) unten bewegt wird daß die beweglichen Schaltstücke der Schaltstellen durch das Hebelwerk 20 in eine Richtung angetrieben werden, in der sieh die Schaltstel len 4 und 4a einander nähern. Schließlich nimmt das Hebelgestänge die gestrichelt dargestellte Position ein,

μ so daß der Abschaltvorgang durchgeführt ist.

Bei Betätigung de- beweglichen Schaltstücke 3 jeder der Schaltstellen wird das Lichtbogenlöschgas in der Kammer 9 komprimiert, und das infolgedessen unter

hohem Druck stehende Gas wird auf den zwischen den Schaltstücksn 2 und 6 erzeugten Lichtbogen geblasen, wodurch dieser gelöscht wird.

Der SchlieDvorgang wird im übrigen dadurch ausgeführt, daß die nicht gezeigte Antriebsvorrichtung den Hebel 18 im Uhrzeigersinn schwenkt.

Obwohl die Verbindungsstellen zwischen den Hebeln des Hebelwerks 20 häufig zu Maxima des elektrischen Feldes während des Schließ- und Abschaltbetriebs führen, wird dadurch, daß zwischen dem Hebelwerk 20 u'iid der Wandung des Tanks ! durch den Verbiiidungsleiter 5 ein gleichmäßiges elektrisches Feld gebildet ist, eine wirksame Ausnutzung der sehr guten Isolierfestigkeil des Lichtbogenlöschgases ermöglicht.

Da der Verbjndüngsleiter 5 auch als Abschirmung dienf, braucht der Kulissenträger 17 hur die mechanischen Anforderungen zu erfüllen, wodurch es möglich wird, einen Kulissenträgef des gleichen Typs gemeinsam für Leistungsschalter unterschiedlicher Kapazität "zu Verwenden.

Die Erfindung ist nicht auf den im Ausführungsbeispiel beschriebenen Blaskolbenschalter beschränkt, sondern kann auch wirkungsvoll bei anderen Arten von Leistungsschaltern mit geerdetem Tank Anwendung

finden, unter anderem bei Ölschaltern, Luftschaltern oder bei Zweidruckschaltern.

Aus der Beschreibung ergibt sich, daß der erfindungsgemäße Leistungsschalter eine Abschirmung zwischen der Tankwandung und dem Hebelwerk zum Übertragen

ίο der Antriebskraft von der Antriebsvorrichtung auf die beweglichen Schaltstücke der Schaltstellen aufweist: dadurch werden Maxima des elektrischen Feldes effektiv vermieden, die sonst aufgrund der vorstehenden Teile des Hebelwerks bei Betätigung des Schallers

i5' auftreten können; damit braucht der Tank keinen größeren Durchmesser aufzuweisen. Da die Abschirmung auch als Verbindungsleitung verwendet wird, vereinfacht sich außerdem der Aufbau des Leistungs^ schallers, so daß sich ein billiger Leistungsschalter mit geerdetem Tank efgibi.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Leistungsschalter mit ein Lichtbogenlöschmittel enthaltendem, geerdetem Tank, in dem in Reihenschaltung eine erste und eine zweite Schaltstelle vorgesehen sind, deren jede ein ortsfestes Schaltstück und ein mit diesem zusammenwirkendes bewegliches Schaltstück aufweist, und mit einem zwischen den beiden Schaltsr.ellen angeordneten Hebelwerk zum Obertragen der Antriebskraft von einer Antriebseinrichtung auf die beweglichen Schaltstücke der beiden Schaltstellen, wobei die beiden Schaltstellen über zugehörige ortsfeste Teile isoliert in dem geerdeten Tank gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Schaltstellen (4, 4a) ein das Hebelwerk (20) an den drei Seitenflächen, die nicht von dem der Betätigung des Hebelwerkes (20) dienenden Isolierstab (19) durchdrungen werden, abschirmenaer, gesonderter, seine Tragfunktion aufweisender Verbindungsieiier (5) mit gemäßigter Krümmung zur Vermeidung einer Konzentration des elektrischen Feldes aus einem Werkstoff hoher elektrischer Leitfähigkeit angeordnet ist.

2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsleiter (5) einen U-förmigen Querschnitt aufweist.