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Vakuumschaltgerät für Hochspannung Es ist bereits bekannt, zur Schaffung
eines Vakuumschaltgerätes für hohe Betriebsspannungen, z. B. 380 kV, mehrere Vakuumschaltgefäße
elektrisch in Reihe zu schalten und gleichzeitig zu betätigen. Eine Reihenschaltung
von Vakuumschaltgefäßen dieser Art kann in einem geerdeten Behälter aus Metall angeordnet
sein, der mit einem Isoliermittel gefüllt ist (DT-OS 1 465 082). Hierbei entsteht
das Problem der gleichzeitigen Betätigung der Vakuumschaltgefäße und der Aufteilung
der Betriebsspannung auf die in Reihe geschalteten Schaltgefäße.
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Die Erfindung befaßt sich mit einem Vakuumschaltgerät für Hochspannung
mit wenigstens zwei in Reihe geschalteten Vakuumschaltgefäßen, die in einem geerdeten,
mit einem Isoliermedium gefüllten Behälter aus Metall angeordnet sind und die durch
eine Antriebsvorrichtung ein- und ausschaltbar sind. Der Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, die elektrische und mechanische Wirkungsweise des Schaltgerätes zu verbessern.
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Gemäß der Erfindung enthält hierzu der Behälter zugleich mit den Schaltgefäßen
die Antriebsvorrichtung sowie Steuerglieder zur gleichmäßigen Aufteilung der Spannung
auf die Schaltgefäße.
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Als Steuerglieder eignen sich insbesondere Kondensatoren, jedoch auch
lineare oder nichtlineare Widcrstndo. Die Unterbringung des Antriebes in dem geerdeten
Behälter hat den Vorteil, daß nur kurze mechanische Verbindungsglieder zwischen
dem Antrieb und den Schaltgefäßen benötigt werden und sich daher ein verhältnismäßig
geringer Schaltverzug ergibt.
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Es ist vorteilhaft, die Antriebsvorrichtung innerhalb des Behälters
gegenüber den auf Hochspannungspotential befindlichen Teilen durch eine geerdete
Abschirmung zu trennen.
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In Weiterbildung der Erfindung kann in dem Behälter ferner ein Stromwandler
und eine Synchron-Auslösevorrichtung untergebracht sein. Mit Hilfe des Stromwandlers
kann ein Auslösesignal zur synchronen Schaltung der Schaltgefäße gewonnen werden.
Für die synchrone Schaltung eignet sich insbesondere der an sich bekannte elektrodynamische
Antrieb. Dieser besitzt bei hoher Arbeitsgeschwindigkeit verhältnismäßig geringe
Abmessungen und läßt sich deshalb in dem geerdeten Metallbehälter leicht unterbringen.
Die zur Speisung des elektrodynamischen Antriebes benötigten Einrichtungen können
dagegen außerhalb des Behälters angeordnet sein und können mit dem im Inneren befindlichen
Antrieb durch elektrische Verbindungsleitungen verbunden sein.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Figur dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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Die Figur zeigt ein Vakuumschaltgerät 1 für Hochspannung mit einem
geerdeten Metallbehälter 2 und zwei in Reihe miteinander geschalteten Vakuumschaltgefäßen
3, die je ein bewegliches Schaltstück 4 und ein feststehendes Schaltstück 5 sowie
einen Antriebsstößel 6 aufweisen. Parallel zu jedem Vakuumschaltgefäß 7 ist ein
Kondensator 7 geschaltet, dessenAbmessungen etwa den Vakuumschaltgefäßen 3 entsprechen.
Die Stromzu- und -abfUhrung zu dem Vakuumschaltgerät 1 erfolgt durch Durchführungen
8 bzw. 9, die an den gegenüberliegenden Seiten des Metallbehälters 2 angeordnet
sind, so daß sich eine im wesentlichen geradlinige Strombahn ergibt. Die beiden
Vakuumschaltgefäße 3 sind im Abstand voneinander angeordnet und durch eine Stromschiene
10 miteinander verbunden, die als Primärwicklung eines Stromwandlers 11 dient. Die
Sekundärwicklung 12 des Stromwandlers 11 ist konzentrisch zu der Stromschiene 10
angeordnet.
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Zwischen den Vakuumschaltgefäßen 3 ist ferner eine elektrodynamisch
wirkende Antriebsvorrichtung 13 angeordnet, die zwei Wicklungen 14 und 15 sowie
eine mit einer Scheibe 16 versehene Schubstange 17 aufweist. Die Schubstange 17
steht über Antriebshebel 18 und 19 mit den Antriebsstößeln 6 der beiden Schaltgefäße
3 in Verbindung. Während der Antriebshebel 18 zwischen seinen Enden bei 20 gelagert
ist, befindet sich die Lagerstelle 21 des Antriebshebels 19 in der Höhe der Stromschiene
10. Dadurch ist erreicht, daß bei Verschiebung der Schubstange 17 nach links beide
Vakuumschaltgefäße 3 geöffnet und bei Verschiebung nach rechts geschlossen werden.
Mit der Schubstange 17 -st noch eine als Kippfeder wirkende Druckfeder 22 verbunden,
die dem Antriebsgestänge eine Vorspannung in die Endlagen vermittelt. In der Figur
ist das Antriebsgestänge in einer mittleren Stellung zwischen der Einschaltstellung
und der Ausschaltstellung dargestellt. Dementsprechend befindet sich die Scheibe
16 in der Mitte zwischen den Spulen 14 und 15, während die Druckfeder 22 in der
labilen Totpunktlage steht.
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Durch eine gestrichelte Linie 23 ist angedeutet, daß die elektrodynamische
Antriebsvorrichtung 13 gegenüber den anderen in dem Metallbehälter 2 befindlichen
Teilen abgeschirmt ist.
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Durch die Abschirmung, die durch ein Gehäuse aus Metall oder aus einem
leitfähig gemachten Gießharz oder auch durch ein Metallgitter gebildet sein kann,
ragen die Antriebshebel 18 und 19 hindurch, welche die Verbindung der eigentlichen
Antriebsvorrichtung 13 mit den Vakuumschaltgefäßen 3 bilden.
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Näheres über die Wirkungsweise elektrodynamischer Antriebsvorrichtungen
kann beispielsweise der britischen Patentschrift 637 393 entnommen werden.
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Der Metallbehälter 2 ist mit einem unter Druck stehenden Isoliergas,
z. B. Schwefelhexafluorid, gefüllt. Bei ausreichendem Druck des Gases in der Größenordnung
von einigen Bar ist im Inneren des Metallgehäuses 2 die erforderliche Isolation
zwischen spannungführenden und geerdeten Bauteilen sichergestellt.
Zugleich
wird eine ausreichende Kontaktkraft zwischen den-beweglichen Schaltstücken 4 und
den feststehenden Schaltstücken 5 der Vakuumschaltgefäße 3 im eingeschalteten Zustand
bereitgestellt. Zur Unterstützung der Kontaktkraft kann jedoch, wie dies in der
Figur gezeigt ist, eine zusätzliche Druckfeder 22 vorgesehen sein.
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Außerhalb des Metallbehälters 2 ist eine Kondensatorbatterie 24 angeordnet,
in der die zum Betrieb der elektrodynamischen Antriebsvorrichtung 13 benötigte Energie
gespeichert ist. Ferner ist ein Vorauslöser 25 vorhanden, der von dem Stromwandler
11 gesteuert wird. Die Kondensatorbätterie 24 und der Vorauslöser 25 können in einem
gemeinsamen Gehäuse 26 angeordnet sein, das mit dem Metallbehälter 2 verbunden oder
im Abstand von diesem angeordnet ist.
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Die elektrodynamische Antriebsvorrichtung 13 dient sowohl zum Einschalten
als auch zum Ausschalten des Vakuumschaltgerätes 1.
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zum Einschalten wird mittels der Kondensatorbatterie 24 die Spule
14 mit einem Stoßstrom beaufschlagt, wodurch die Scheibe 16 abgestoßen und dadurch
die Schubstange 17 nach rechts verschoben wird. Die Druckfeder 22 unterstützt diese
Bewegung, nachdem sie ihre Totpunktstellung überschritten hat. Sie vergrößert dadurch
die Kontaktkraft zwischen den Schaltstücken 4 und 5. Das Ausschalten geschieht nach
Betätigung des Vorauslösers 25 in Abhängigkeit von dem Nulldurchgang des durch das
Vakuumschaltgerät 1 fließenden Stromes selbsttätig durch Beaufschlagung der Spule
15 mit einem Strom aus der Kondensatorbatterie 24. Es findet daher eine synchrone
Abschaltung statt, die im Netz keine nennenswerten Überspannungen hervorruft. Im
gesamten Betrieb des Vakuumschaltgerätes 1 sorgen die Kondensatoren 7 für eine gleichmäßige
Aufteilung der anliegenden Spannung auf die in Reihe geschalteten Vakuumschaltgefäße
3.
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Im Ausführungsbeispiel besitzt das Vakuumschaltgerät 1 zwei in Reihe
geschaltete Schaltgefäße 3. Zur Anwendung bei höheren Betriebsspannungen können
jedoch auch weitere Vakuumschaltgefäße
in Reihenschaltung miteinander
vorgesehen sein. Alle diese Schaltgefäße können entlang einer gemeinsamen Achse
angeordnet sein. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die gezeigte Anordnung
zu verdoppeln, indem zwei weitere der aus je einem Vakuumschaltgefäß 3 und einem
Kondensator 4 bestehenden Baugruppen symmetrisch zu einer elektrodynamischen Antriebsvorrichtung
13 derart angeordnet werden, daß die insgesamt vier Baugruppen gleichzeitig durch
eine Antriebsvorrichtung betätigt werden können.
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4 Ansprüche 1 Figur