DE2744550A1

DE2744550A1 - Hochspannungs-trennschalter

Info

Publication number: DE2744550A1
Application number: DE19772744550
Authority: DE
Inventors: Walter Hahn
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1977-10-04
Filing date: 1977-10-04
Publication date: 1979-04-12
Also published as: EP0001444A1

Description

BROWN, BOVERI & CIE · AKTIENGESELLSCHAFT

MANNHEIM BROWN BOVERI

Mp.-Nr. 617/77 · Mannheim, den 3.10.1977

ZFE/P4-Du/Ma

"Hochspannungs-Trenns chalter"

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungs-Trennschalter, insbesondere Zweistützer-Klapptrennschalter mit einem auf dem ersten Stützer fest angeordneten Kontakt und einem auf dem zweiten Stützer angeordneten Schaltarm als beweglichen Kontakt sowie einem auf dem zweiten Stützer befindlichen Schaltkopf zur Umwandlung der Drehbewegung eines Antriebes in eine Klappbewegung des Schaltarmes.

Im Zuge einer gesteigerten elektrischen Leistungsübertragung ist man bestrebt, Schaltgeräte für sehr hohe Spannungsebenen und einen Nennstrom von mehreren Tausend Ampere zu entwickeln. Wegen den Abmessungen, die ein Hochspannungs-Trennschalter für i diese Spannungsebenen haben muß, sind aufgrund der mechanischen! Festigkeit des Trenners, Pantographentrenner oder Drehtrenner \ weniger geeignet, während der Zweistützer-Klapptrennschalter von seiner konstruktiven Konzeption her die geforderte

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- 5 mechanische Stabilität aufweist.

Es ist ein Klapptrennschalter bekanntgeworden, mit einem auf dem Grundrahmen befestigten Antrieb, der die Schaltbewegung über einen Drehisolator auf einen Schaltkopf überträgt, in welchem die Drehbewegung über eine Kurbel und eine Gestänge in eine Klappbewegung des Schaltarmes umgewandelt wird. Die Verriegelung in Einschaltstellung geschieht so, daß der Schaltarm nach der Klappbewegung noch eine kompliziert vorzunehmende Stich-Drehbewegung ausführt und sich dabei mit dem festen Kontaktstück verhakt. Der Schalter ist somit in seinem Aufbau relativ aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochspannungs- j Klapptrennschalter mit einem Antriebsmechanismus zu schaffen, mit dem auf einfache Art die Klappbewegung sowie die sich anschließende Verriegelungsbewegung des Schaltarmes sich realisieren lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schaltkopf ein Gleitlager mit einem von dem Antrieb betätigten \ Schlitten aufweist, auf dem der Schaltarm über ein an seinem j Ende befestigtes scheibenförmiges Element drehbar gelagert ist, j und daß senkrecht über der Drehachse das scheibenförmige EIe- j ment eine Kulisse aufweist, daß die Kulisse um einen am Schalt- j kopf befestigten Führungsstift gleitet und so geformt ist, daß ί sie in Verbindung mit der Schlittenbewegung den Schaltarm ι während des Einschaltvorganges zunächst in eine Klappbewegung ! mit anschließender Hubbewegung überführt, zur Verriegelung und Schließung des Trennschalters.

Zweckmäßige Aus- und Weiterbildungen der Erfindung können darin bestehen, daß das Tragelement auf einem auf dem Gleitlager dreh-

bar gelagerten Winkelhebel besteht, und daß an der einen Hebelseite des Winkelhebels der Schaltarm befestigt ist, während die

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andere Hebelseite die Kulisse aufweist, sowie darin, daß der Winkelhebel eine annähernd S-förmige Kulisse aufweist, so daß der Führungsstift im Endpunkt der zweiten Kurve den Schaltarm in Ausschaltstellung verriegelt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch das Zusammenwirken von Schlittenbewegung und Kulissenführung im Schaltkopf die Klappbewegung des Schaltarmes mit der sich anschließenden Schließbewegung der Kontakte und der damit verbundenen Arretierbewegung des Schaltarmes, sich auf einfache Art realisieren lassen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Figur 1 einen Klapptrennschalter in schematischer Darstellung ,

Figur 2 einen Längsschnitt in der Ebene II - II des Schaltkopfes des Klapptrennschalters nach Figur 1,

Figur 3 einen Querschnitt in der Ebene III - III des Schaltkopfes ,

Figur 4 eine Draufsicht auf den Schaltkopf, Figur 5 eine Ausführungsform der Kulisse,

Figur 6
und 7

den Schaltarm nach der Klappbewegung, bevor er in Kontaktschließstellung bzw. Verriegelungsstellung geht,

Figur 8 den Schaltarm in Kontaktschließstellung und in Ver· riegelungssteilung.

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In Figur 1 ist ein Zweistützer-Klapptrennschalter schematisch dargestellt mit einem Tragrahmen 1, auf dem zwei Stützisolatoreri

2 und 3 befestigt sind. Der Stützisolator 2 trägt an seiner Oberseite einen festen Kontakt 4, während auf dem Stützisolator

3 als beweglicher Kontakt ein Schaltarm 5 mit einem Schaltkopf 6 angeordnet ist, der die Drehbewegung eines Antriebes 7, beispielsweise eines Elektromotors über einen Drehisolator 8 mit einer Antriebswelle 9 in eine Klappbewegung des Schaltarmes 5 umwandelt.

Die Schnittdarstellungen nach den Figuren 2 und 3 zeigen den Aufbau des Schaltkopfes 6, der aus einem kastenförmigen, oben offenen Gehäuse 10 besteht, in das an seiner Unterseite Gewindebohrungen 34 eingelassen sind, zur Befestigung auf dem Stützisolator 3 und dessen Bodeninnenseite ein Gleitlager 11 (Figur 3) aufweist, auf dem ein Schlitten 12 gleitend gelagert istj Das Gleitlager besteht aus zwei freitragenden, einander züge- ' kehrten Stegen 27, die in zwei zu beiden Seiten des Schlittens angeordneten Nuten 28 greifen. Der Schlitten ist über ein Gestänge 13 mit einer auf der Antriebswelle 9 befestigten Antriebskurbel 14 verbunden. Der Schlitten hat die Form eines U-Profils, durch dessen Schenkel 15,16 ein Lagerbolzen 17 geführt ist, und auf dem ein Winkelhebel 29 drehbar gelagert ist, An der Hebelseite 18 des Winkelhebels ist der Schaltarm 5 befestigt, während die Hebelseite 19 eine Kulisse 30 aufweist, durch die ein Führungsstift 20 gesteckt ist, der in an den Seitenwänden des Schaltkopfgehäuses angeordneten Tragelementen bei 31 gehaltert ist.
Es ist auch möglich den Winkelhebel 29 in seinem unteren Bereich in Längsrichtung zu schlitzen und ihn auf einem Steg des Schlittens 12 drehbar zu lagern.

Die Draufsicht in· Figur 4 zeigt unter anderem den Winkelbereich von 190 Grad, in dem die Antriebskurbel 14 sich bewegt. Es ist zu erkennen, daß die Antriebskurbel zu beiden Seiten über den gestreckten Winkel von 180 Grad um etwa 5 Grad über die Tot-

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punktlage hinausdreht zur Verriegelung des Schaltarmes in Einschalt-.bzw. Ausschaltstellung.

Der Schaltarm 5 besteht aus einem Rohrprofil mit kreisförmigem Querschnitt, an dessem freien Ende ein Kontaktstück 22 befestigt ist. Das Kontaktstück ist beidseitig, quer zu seiner Längsachse,; mit zwei flachen Nuten 24 und zwei flachen Stegen 25 versehen, wobei auf den Stegen Kontaktbahnen 26 aus elektrisch gut leitendem Material aufgebracht sind. An der Stirnseite des Kontaktstückes 22 ist ein Fanghaken 23 angeordnet, der in Einschaltstellung den festen Kontakt 4 an seiner Unterseite hintergreift.

Der feste Kontakt 4 auf dem Stützisolator 2 besteht aus einem U-Profil, an dessen Schenkelinnenseiten jeweils gegenüberliegend zwei aus Flachmaterial hergestellte Federkontakte 21 angebracht sind. Die Federkontakte sind einseitig befestigt und ragen mit ihren freien, leicht umgebogenen Enden teilweise in die Nuten 24 des Kontaktstückes hinein, wenn der Schaltarm während des Schließens die Klappbewegung bereits ausgeführt hat, aber noch nicht in Kontaktschließsteilung bzw. Verriegelungsstellung gegangen ist. Die Gewindebohrungen 35 dienen zur Befestigung mit dem Stützisolator 2.

Die Betätigung des Klapptrennschalters sei am Ausschaltvorgang erläutert. Zum Öffnen des Klapptrennschalters dreht die Antriebskurbel 14 entgegen dem Uhrzeigersinn aus der Stellung A zunächst in die Stellung B (Figur 4), so daß sich der Schaltarm 5 zuerst in axialer Richtung bewegt und dabei die Federkontakte 21 von den Kontaktbahnen 26 des Kontaktstückes 22 in die Nuten 24 desselben gleiten (Figur 6). Gleichzeitig wird der Schaltarm entriegelt, indem der Fanghaken 23 durch die Hubbewegung des Schaltarmes sich von der Unterseite des festen Kontaktstückes 4 löst.. Die Antriebskurbel bewegt sich weiter

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von der Stellung B in die Stellung C, in welcher der Schaltarm seinen Schaltwinkel von etwa 70 Grad erreicht hat und dreht schließlich in die Position D als Verriegelungsstellung im Ausschaltzustand. Während dieses Vorganges bewegt sich gleichzeitig die Kulisse 30 um den Führungsstift 20, wodurch dem Schaltarm die oben beschriebene Bewegung gemäß der Kulissenform erteilt wird. Zur Realisierung der während des Öffnungsvorganges zuerst durchzuführenden Hubbewegung des Schaltarmes, mit welcher die Entriegelung und gleichzeitig die Trennung des beweglichen Kontaktes vom festen Kontakt vorgenommen wird, ist die Kulisse zu Beginn (Bereich E-F) in ihrem Verlauf geradlinig. Durch den sich nun anschließenden Kurvenverlauf 32 der Kulisse wird dem Schaltarm zur Herstellung der sichtbaren Trennstrecke eine Klappbewegung erteilt. Der Schaltarm erreicht die Ausschaltstellung bei einem Schaltwinkel von ca. 70 Grad. Durch eine sich an die erste Kurve 32 anschließende zweite Kurve 33 mit einer zu ersten Kurve gegensätzlichen Schwenkung wird eine zusätzliche Verriegelung des Schaltarmes erreicht, sobald der Führungsstift 20 den Endpunkt H in der Kurve 33 eingenommen hat.

Analog zu den Stellungen A,B,C,D der Antriebskurbel in Figur 4, nimmt der Führungsstift in der Kulisse (Figur 5) die Position E,F,G,H ein.

Die Kurve 32 der Kulisse ist gemäß dem berechneten Drehmoment ausgebildet. Sie kann z.B. bei linearer Öffnungsgeschwindigkeit des Schaltarmes angenähert aus einem Viertelkreis bestehen. Soll der Schaltarm mit erhöhter Anfangsgeschwindigkeit aufgeklappt werden, so ist der erste Teil der Kurve 32 gegenüber ihrem weiteren Verlauf steiler auszuführen.

Der Einschaltvorgang des Klapptrennschalters verläuft in umgekehrter Reihenfolge und braucht deshalb nicht beschrieben zu werden.

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Claims

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BROWN, BOVERI & CIE · AKTIENGESELLSCHAFT

MANNHEIM BROWN BOVERI

Mp.-Nr. 617/77 Mannheim, den 3.10.1977

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Patentansprüche

Γ)Hochspannungs-Trennschalter, insbesondere Zweistützer-Klapp-

^~^^ trennschalter mit einem auf dem ersten Stützer fest angeordneten Kontakt und einem auf dem zweiten Stützer angeord- ;

neten Schaltarm als beweglichen Kontakt sowie einem auf dem zweiten Stützer befindlichen Schaltkopf zur Umwandlung der Drehbewegung eines Antriebes in eine Klappbewegung des Schaltarmes, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkopf (6) ein Gleitlager (11) mit einem von dem Antrieb (7) betätigten, Schlitten (12) aufweist, auf dem der Schaltarm (5) über ein an seinem Ende befestigtes scheibenförmiges Element drehbar j gelagert ist, und daß senkrecht über der Drehachse das scheibenförmige Element eine Kulisse aufweist, daß die Kulisse um einen am Schaltkopf befestigten Führungsstift gleitet und so geformt ist, daß sie in Verbindung mit der Schlittenbewegung den Schaltarm während des Ein-

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schaltvorganges zunächst in eine Klappbewegung mit anschließender Hubbewegung überführt, zur Verriegelung und Schließung des Trennschalters.
2. Hochspannungs-Trennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement aus einem auf dem Gleitlager (11) drehbar gelagerten Winkelhebel (29) besteht, und daß an der einen Hebelseite des Winkelhebels der Schaltarm (5) befestigt ist, während die andere Hebelseite die Kulisse (30) aufweist.
3. Hochspannungs-Trennschalter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kulisse (30) eine annähernd S-förmige Form aufweist, so daß der Führungsstift (20) im Endpunkt der zweiten Kurve (33) den Schaltarm (5) in Ausschaltstellung verriegelt.
4. Hochspannungs-Trennschalter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Realisierung der Hubbewegung des Schaltarmes in axialer Richtung,die Kulisse (30) zu Anfang(im Bereich E-F^einen geraden Verlauf aufweist.
5. Hochspannungs-Trennschalter nach Anspruch 1, dadurch ge- , kennzeichnet, daß der Schaltarm (5) an seinem freien Ende Verriegelungselemente aufweist, die durch die Hubbewegung des Schaltarmes mit entsprechenden Gegenelementen am festen ■ Kontakt verklinken.

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6. Hochspannungs-Trennschalter nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungselement am Schaltarm nasenförmig ausgebildet ist, und den festen Kontakt (4) an seiner Unterseite hintergreift.

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