DE2828956A1

DE2828956A1 - Hydraulische betaetigungsvorrichtung fuer einen hochspannungs-leistungsschalter

Info

Publication number: DE2828956A1
Application number: DE19782828956
Authority: DE
Inventors: Helmut Ing Grad Beier; Joachim Ing Grad Beierer; Horst Ing Grad Eggert; Gerhard Ing Grad Grieger; Juergen Ing Grad Hartz; Karl-Heinz Ing Grad Manthe
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-06-28
Filing date: 1978-06-28
Publication date: 1980-01-03
Also published as: JPS556795A; SU923381A3; GB2024332B; CH642770A5; FR2430079B1; FR2430079A1; DE2828956C2; GB2024332A

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA 78 P 3753 BRD

Hydraulische Betätigungsvorrichtung für einen Hochspannungs-Leistungsschalter

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Betätigungsvorrichtung für mindestens zwei zu einem Schalterpol

eines Hochspannungs-Leistungsschalters gehörende Schaltstellen. Unter Schaltstelle wird dabei die direkte mechanische Betätigungseinrichtung für eine oder maximal zwei Unterbrechereinheiten verstanden. 10

Hydraulische Betätigungsvorrichtungen für Hochspannungs-Leistungsschalter sind aus der "Siemens Zeitschrift" Heft 9, September 1975, Seiten 600 bis 609 bekannt. Pro Schalterpol sind dabei zwei Schaltstellen ^5 mit jeweils zwei Unterbrechereinheiten vorgesehen. Über je eine Schaltstange pro Schaltstelle sowie ein Zwischengetriebe werden die beiden zu einer Schaltstelle gehörenden Unterbrechereinheiten betätigt. Ein einziger Hydraulikantrieb mit einem Differentialkolben als Antriebskolben wiederum betätigt ünefc Umlenkgetriebe sowie ein Koppelgestänge die beiden Schaltstangen. Derartige Hochspannungs-Leistungsschalter mit zwei Schaltstellen und damit bis zu vier Unterbrechereinheiten pro

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- VPA 78 ? 3753 3RD Schalterpol werden für Spannungen über 380 kV bei Nennströmen von über 2500 Ampere eingesetzt, wenn eine einzige Schaltstelle nicht mehr ausreicht, um eine Phase eines Netzes einwandfrei zu schalten.

Um den Gleichlauf mehrerer Schaltstellen noch zu erhöhen, beispielsweise auf eine Zeitdifferenz unter 2 ms zwischen dem Umschalten zweier zu einem Schalterpol gehörenden Schaltstellen, müßten bei den bekannten Betätigungsvorrichtungen mit Koppelgestänge und Umlenkgetrieben die Massen der mechanischen Teile vergrößert werden, um die Stoßbelastungen beim Schalten ohne merkliche Längenänderung und die damit verbundene zeitliche Verzögerung des Schaltvorganges aufnehmen au können.

Entsprechend müßten die hydraulischen Antriebe verstärkt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung der eingangs genannten Art den Gleichlauf aller zu einem Schalterpol gehörenden Schaltstellen auf einfache Weise zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß pro Schaltstelle ein aus einem Differentialkolben und einem Zylinder bestehender Antrieb vorgesehen ist, der durch eine hydraulische Hauptventileinrichtung,die ebenso wie der Antrieb einen Differentialkolben aufweist, und die von einer für alle Hauptventileinrichtungen eines Schalterpols gemeinsamen, ebenfalls hydraulischen Vorsteuerventileinrichtung gesteuert wird, mit Druckflüssigkeit beaufschlagbar ist und daß die großflächigen Seiten der Differentialkolben der Antriebe über eine Koppelleitung druckmäßig miteinander verbunden sind.

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- VPA 78 P 3753 BRD Bei der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung ist pro Schaltstelle ein Hydraulikantrieb sowie eine hydraulische Hauptventileinrichtung vorgesehen. Alle Hauptventileinrichtungen werden von einer gemeinsamen, ebenfalls hydraulischen Vorsteuerventileinrichtung gesteuert. Durch die gemeinsame Vorsteuerventileinrichtung wird eine Kopplung des Steuerdrucks der Hauptventileinrichtungen an allen zu einem Schalterpol gehörenden Schaltstellen erzwungen. Damit ist bereits ein guter Gleichlauf der Schaltstellen sichergestellt. Durch den Druckausgleich über die Koppelleitung wird der Gleichlauf noch weiter verbessert.

Es sind bereits hydraulische Betätigungsvorrichtungen für die Umschaltung dreier Schalterpole mit jeweils einer Schaltstelle zur Schaltung dreier Phasen bekannt, bei denen jeder Schalterpol mit einem hydraulischen Antrieb und einer hydraulischen Hauptventileinrichtung versehen ist, die von einer gemeinsamen Vorsteuerventileinrichtung gesteuert werden, jedoch spielt hierbei schon wegen der Phasenunterschiede der mit den Schalterpolen zu schaltenden Spannungen der Gleichlauf eine geringere Rolle(Siemens Prospekt "SFg-Leistungsschalter 3AS1ⁿ Bestell-Nr. E122/1564-220, Sept. 1976).

'

Im Falle einer Störung einer Ventileinrichtung ergeben sich bei der erfindungsgemäßen hydraulischen Betätigungsvorrichtung durch die Koppelleitung zusätzliche Vorteile.

Ist beispielsweise die Hauptventileinrichtung einer Schaltstelle gestört, so strömt im Falle eines Einkommandos die Druckflüssigkeit vom geöffneten ungestörten Hauptventil über die Koppelleitung durch das gestörte Hauptventil ab, d. h. an allen großflächigen Seiten der Antriebskolben der einzelnen Schaltstellen herrscht

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- K , VPA 78 P 3753 ein so niedriger Druck, daß das Einschalten verhindert wird. Der gestörte Schalterpol bleibt in seiner sicheren Ausstellung.

Im Falle eines . Auskommandos kann sich der Hochdruck auf der großflächigen Seite des Antriebskolbens der Schaltstelle mit gestörtem Hauptventil nicht direkt abbauen. Auch hier wird dieser Druck über die Koppelleitung und das ungestörte Hauptventil einer anderen Schäfcstelle abgebaut. Der Hochdruck auf der kleinflächigen Seite der Antriebskolben treibt diese in ihre andere Vorzugslage, d. h. die Schaltstellen öffnen sich. Auch in diesem Fall wird bei einer Störung der der Sicherheit der zu schaltenden Phase und der Uhterbrechereinheiten dienende Schaltvorgang einwandfrei durchgeführt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der hydraulischen Betätigungsvorrichtung nach der Erfindung befindet sich zwischen der gemeinsamen Vor-steuerv'entileinrichtung und den Hauptventileinrichtungen mindestens eine weitere Vorsteuerventileinrichting. Diese weitere Vorsteuerventileinrichtung stellt gewissermaßen einen Stauerkraftverstärker dar; die allen Schaltstellen eines Schalterpols gemeinsame Vorsteuerventileinrichtung kann daher schwächer ausgelegt werden.

Im Falle eines Ein-Kommandos kann die Druckflüssigkeit direkt vom Speicher über eine Leitung und die kleinflächige Seite des Differentialkolbens der Hauptventileinrichtung zur großflächigen Seite des Antriebkolbens geführt werden. Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile kommen jedoch auch dann zum Ausdruck, wenn die Versorgung des Antriebs mit Druckflüssigkeit beim Einschalten über eine von der weiteren Vorsteuerventileinrichtung kommende Leitung erfolgt, über die gleich-

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- $ - VPA 78 P 3753 BRD zeitig die Hauptventileinrichtung angesteuert wird.

Für den Fall einer Störung eines dieser weiteren Vorsteuerventileinrichtungen gilt das gleich wie für die Hauptventileinrichtungen. Auch in diesem Fall wird über die Koppelleitung derart für einen Druckausgleich gesorgt, daß die Schaltstellen noch sicher ein- oder ausschalten.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist in die Leitung, die die Druckflüssigkeit zur großflächigen Seite des Antriebskolbens führt, eine Drosselstelle eingeschaltet. Mit Hilfe dieser Drosselstelle wird im Falle d.ner gestörten Ventileinrichtung beim Auskommando erreicht, daß sich der Hochdruck auf der kleinflächigen Seite des Antriebskolbens der gestörten Schaltstelle nur allmählich abbauen kann, so daß auf jeden Fall ein sicheres Ausschalten dieser Schaltstelle gewährleistet ist. Die Drossel muß dabei so ausgeführt sein, daß eine einwandfreie Einschaltfunktion erhalten bleibt. Anders ausgedrückt bedeutet das, daß der freie Strömungsquerschnitt der Drossel immer noch so groß sein muß, daß im Falle eines Einkommandos die unter Hochdruck stehende Flüssigkeit schnell genug und in ausreichender Menge auf die großflächige Seite des Antriebskolbens gelangen kann, um ein normales Schalten dieser Schaltstelle zu ermöglichen.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist in die die leckflüssigkeit zur großflächigen Seite des Antriebskolbens führende Leitung ein strömungsabhängiges Ventil derart eingeschaltet, daß bei steigendem Flüssigkeitsdurchsatz der Strömungsquerschnitt verkleinert wird. Das Prinzip derartiger StrÖ- ^JJ mungsabhängiger Ventile ist bekannt. Der zu regelnde Flüssigkeitsstrom fließt durch eine Blende auf der

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Stirnseite eines als beweglicher Schieber dienender Hohlzylinders. Bei steigender Durchflußmenge bewegt sich dieser Hohlzylinder unter dem Einfluß der Druckdifferenz gegen eine Feder. Dabei werden Bohrungen auf der Mantelflache des Hohlzylinders, die den Öffnungsquerschnitt zum Ausgang des strömungsabhängigen Ventiles darstellen, verengt. Mit Hilfe eines derartigen Ventils wird im Störungsfalle sowohl bei einem Ein- als auch bei einem Auskommando ein Ausströmen der gesamten Flüssigkeit in einen Niederdruckraum verhindert. Dabei ist die Ansprechschwelle dieses strömungsabhängigen Ventils durch die Wahl der Feder so festgelegt, daß das Ventil nur im Stör ungsfall anspricht, d. h. nur bei unnormaler groper Flüssigkeitsentnahme. Im normalen Betriebsfall läßt

das Ventil seinen größtmöglichen Strömungsquerschnitt '

i offen. j

ι Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile kommen auch j dann zum Ausöruck, wenn in die die Druckflüssigkeit zur großflächigen Seite des Antriebskolbens führende Leitung eine von der Vorsteuerventileinrichtung gesteuerte Einrichtung zur Änderung des freien Leitungsquersdnitts eingeschaltet ist. Im Hinblick auf eine konstruktive Ausgestaltung empfiehlt es sich, daß als Einrichtung ein federbeaufschlagtes Schieberventil mit zwei unterschiedlich großen Bohrungen im Schieber vorgesehen ist. Mit Hilfe des von der Vorsteuerventileinrichtung kommenden Druckes wird bei einem Einkommando der Schieber derart gegen eine Feder bewegt, daß die große Bohrung in die Leitung gelangt. Im Falle eines Auskommandos ist die Leitung von der Vorsteuerventileinrichtung zum Schieberventil drucklos; die Feder bewegt dsn Schieber derart, daß die kleine Bohrung in die Leitung gelangt. Damit wird praktisch noch vor eine!'Bewegung der Antriebskolben die Druckflüssigkeit führende Leitung nahezu abgesperrt. Ein Abfließen der gesamten Flüssigkeits-

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ORIGINAL INSPECTED

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VPA.78 P 3753 BRD menge in den Niederdruckraum wird auf diese Art und Weise verhindert.

Bekannterweise gelangt die Druckflüssigkeit aus einem Hydraulikspeicher in die Betätigungsvorrichtung. Fließt in einem Störfall das Druckmittel vollständig in einen Niederdruckraum ab, so sinkt der Speicherdruck in diesem Hydraulikspeicher. Mit sinkendem Speicherdruck durchläuft der Schalterpol zunächst die Kurzunterbrechungs-, dann die Einschalt- und schließlich die Funktionssperre. Gleichzeitig kommt es zur Meldung, daß der Schalterpol gestört ist. Da im Falle eines federbeaufschlagten Schieberventils bei einem Auskommando die druckführende Leitung weitgehend abgesperrt und damit eine Entleerung des Speichers verhindert wird, kann der Schalterpol diese Sperre nicht durchlaufen. In WeiterbJHung der Erfindung ist daher vorgesehen, daß in die Koppelleitung ein strömungsabhängiger Schalter eingeschaltet ist. Da es im Falle einer Störung immer zu· einem Druckausgleich über die Koppelleitung kommt, zeigt der strömungsabhängige Schalter den Störfall an.

Anhand von Zeichnungen werden im folgenden Ausführungsbeispiel einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung für einen Hochspannungs-Leistungsschalter nach der Erfindung beschrieben und ihre Wirkungsweise erläutert.

Figur 1 zeigt die hydraulische Betätigungsvorrichtung für zwei zu einem Schalterpol gehörende Schaltstellen eines Hochspannungs-Leistungsschalters schematisch im Schnitt; der Schalterpol befindet sich dabei in der Ausschaltstellung.

Figur 2 zeigt die hydraulische Betätigungsvorrichtung nach Figur 1, wob*=?i sich der Schalterpol in der Einschaltstellung befindet.

Figur 3 zeigt einan Ausschnitt der hydraulischen Be-

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VPA 78 P 3753 BRD tätigungsvorrichtung nach Figur 1 mit einem strömungsabhängigem Ventil anstelle einer Drossel. Figur 4 zeigt wiederum einen Ausschnitt der hydraulischen Betätigungsvorrichtung nach Figuri mit einem von der Vor-Steuerventileinrichtung gesteuerten Schieberventil anstelle einer Drossel.

Figur 5 zeigt eine hydraulische Betätigungsvorrichtung ähnlich Figur 1, jedoch mit nur einer Vorsteuerventileinrichtung und mit einer von dieser ausgehenden Leitung zur Zuführung der Druckflüssigkeit zar großflächigen Seite der Antriebskolbens.

In Figur 1 sind zwei zu ehern Schalterpol gehörende Schaltstellen 1 dargestellt, die in Reihe in eine Phase (z. B.

R) eines Drehstromsystems geschaltet sind. Jede Schaltstelle 1 kann z. B. einen Blaskolbenschalter mit Schwefelhexafluorid als löschmittel betätigen, der bei einer Spannung aon 110 kV oder mehr eine Schaltleistung von 5 GVA und mehr aufweist. Jede Schaltstelle 1 wird von einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung 2betätigt. Die beiden identischen hydraulischen Betätigungsvorrichtungen 2 weisen je einen aus einem Differentialkolben 3 und einem Zylinder 4 bestehenden Antrieb 5 auf, der durch eine Hauptventileinrichtung 6 und eine diese steuernde

²^ zweite Vorsteuerventileinrichtung 7 mit Druckflüssigkeit beaufschlagbar ist. Die Druckflüssigkeit wird einem Hydraulikspeicher 8 entnommen, in dem mittels einer Pumpe 46 ein vorgegebener Druck aufrechterhalten wird.

* Der Differentialkolben 3 des Antriebs 5 ist über eine Kolbenstange 9 mit dem beweglichen Schaltstick der Schaltstelle 1 gekoppelt.

Die Druckflüssigkeit wird aus dem Speicher 8 über eine Leitung 10 dem Zylinder 4 des Antriebes 5 zugeführt und speist eine Leitung 11, die zur Hauptventileinrichtung

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VPA 78 P 3753 BRD 6 führt. Die leitung 11 ist unmittelbar mit einer Leitung 12 für Druckflüssigkeit verbunden, die zur zweiten Vorsteuerventileinrichtung 7 führt. Über eine weitere Leitung 13 wird die Druckflüssigkeit vom Hydraulikspeieher 8 einerseits zur beiden hydraulischen Betätigungsvorrichtungen 2 gemeinsamen ersten Vorsteuerventileinrichtung 15 und andererseits zu einem federbelasteten Ventil 16 (Einschaltventil) geführt.

Sowohl die Hauptventileinrichtung 6 als auch die Vorsteuerventileinrichtmgen 7 und 15 sind Umsteuerventile (Dreiwegeventile).

Die Hauptventileinrichtung 6 weist einen mit Druckflüssigkeit aus einer Leitung 17 beaufschlagbaren Differentialkolben 18 auf, der über die zweite Vorsteuerventileinrichtung 7 in zwei vom Druck der Druckflüssigkeit unabhängige Vorzugslage« überführbar ist. In der einen Vorzugslage wird die großflächige Seite des Differentialkolbens 3, des Antriebskolbens, über eine Leitung 19 mit einem Niederdruckraum 20 verbunden, während er in der anderen, aus Figur 2 entnehmbaren Lage, mit einem hochdruckführenden Raum 21, der aus der Leitung 11 gespeist wird, verbunden ist. Zur Umsteuerung des Differentialkolbens 3 ist der Differentialkolben 18 der Hauptventileinrichtung 6 mit einer das Einlaßventil 22 und das Auslaßventil 23 des Antriebes 5 koppelnden Ventilstange 24 verbunden.

"30- Der Druck der Druckflüssigkeit in der Leitung 17 wird von der zweiten Vorsteuerventileinrichtung 7 gesteuert. Die Vorsteuerventileinrichtung 7 weist einen Differentialkolben 25 auf, der mit einer das Einlaßventil 26 und das Auslaßventil 27 ' koppelnden Ventilstange 28 fest verbunden ist. Der Difförentialkolben 25 der zweiten Vorsteuerventileinrichtung 7 ist über eine Leitung 29

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mit Druckflüssigkeit beaufschlagbar. Über die beiden Schaltstellnngen der gemeinsamen ersten Vorsteuerventileinrichtung 15 ist der Differentialkolben 25 ebenso wie der Differentialkolben 18 in zwei vom Druck der Druckflüssigkeit unabhängige Vorzugslagen überführbar.

Auch die gemeinsame erste Vorsteuerventileinrichtung 15 weist einen Differentialkolben 30 auf, dem ein Nebenweg 31 zugeordnet ist, in dessen Verlauf eine Drosselstelle 32 eingeschaltet ist. Der Differentialkolben 30 ist über eine wahlweise Druckflüssigkeit führende Steuerleitung 33 mit Druck beaufschlagbar. An die Leitung 33 sind das federbelastete Ventil 16 über ein Rückschlagventil 34 und das federbelastete Ventil 35 (Aus-Ventil) angeschlossen, dessen Ausgang 36 zu einer die beiden Niederdruckräumen 20 verbindenden Leitung 37 führt. Von der ersten Vorsteuerventileinrichtung 15 führt eine Leitung 40 zum Ausgang 36? von. der zweiten Vorsteuerventileinrichtung 7 führt eine Leitung 41 zum Niederdruckraum 20. Die federbelasteten Ventile 16, 35 werden von $e einem elektromagnetischen Stellglied 42, 43 betätigt, sobald ein Signal zu einer Erregung des entsprechenden Ankers 44 oder 45 führt. Über die Leitung 37 und die Pumpe 46 wird die Druckflüssigkeit aus dem Niederdruckraum 20 wieder in den Hydraulikspeicher 8 zurückgeführt.

Über eine Koppelleitung 47 sind die beiden Räume 48 zwischen dem Einlaßventil 22 und dem Auslaßventil 23 jeder Hauptventileinrichtung miteinander verbunden. In der Leitung 11 ist eine zusätzliche Drossel 49 angeordnet.

Die Wirkungsweise der beschriebenen hydraulischen Betätigungseinrichtung ist folgende:

Beim Auftreten eines Ein-Signals am elektromagnetischen Stellglied 42 wird der Anker 44 bewegt und das· federbe-

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- >f - VPA 78 P 3753 BRD

lastete Ventil 16 geöffnet. Dadurch gelangt Druckflüssigkeit aus der Leitung 13 über das Rückschlagventil in die Leitung 33, so daß die unter Druck stehende Druckflüssigkeit den Differentialkolben 30 verschiebt. Es gelangt Druckflüssigkeit in die Leitung 29, wodurch sich der Differentialkolben 25 der zweiten Vorsteuerventileinrichtung 7 ebenfalls verschiebt. Damit wird über die Ventilstange 28 das Einlaßventil 26 geöffnet. Durch die "Öffnung des Einlaßventils 26 gelangt Druckflüssigkeit aus der Leitung 12 in die Leitung 17. Wenn der Differentialkolben 25 die aus Figur 2 ersichtliche Lage eingenommen hat, kann sich in der Leitung 17 der volle, aim Umsteuern des Differentialkolbens 18 erforderliche Druck aufbauen; der--Different! alkolben 18 wird umgesteuert.

Dadurch wird das Einlaßventil 22 von seinem Sitz abgehoben und in den Raum 21 hineingeschoben, so daß die Druckflüssigkeit die großflächige Seite des Differentialkolbens 3 beaufschlagen kann. Bei voller Öffnung des Einlaßventils 22 wird über die starre Kopplung der Ventilstange 24 das Auslaßventil 23 geschlossen. Der Differentialkolben 3 bewegt sich unter dem anstehenden Druck der Druckflüssigkeit in die aus Figur 2 ersichtliche Lage. Bei einem kurzzeitigen oder unterbrochenen-'Ein-Signal sorgt der Nebenweg 31 dafür, daß die erste Vor-Steuerventileinrichtung 15 in ihrer Einschaltstellung verbleibt.

Um die beiden Schaltstellen des Schalterpols aus der in Figur 2 dargestellten Einschaltstellung in die Ausschaltstellung zu überführen, ist ein Signal am elektromagnetischen Stellglied 43 erforderlich, das seinen Anker im Sinne einer öffnung des federbelasteten Ventils 35 betätigt. Dadurch wird die Druckflüssigkeit führende Leitung 33 geöffnet und mit dem Niederdruckraum 20 verbunden. Die Drosselstelle 32 im Nebenweg 31 ist so bemessen, daß sich in der Leitung 33 beim öffnen des

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WA 78 P 3753 BRD Ventils 35 ein Druckabfall ergibt, der gemeinsam mit dem aus der Leitung 13 am Differentialkolben 30 anstehenden Druck zu einer Umsteuerung des Differentialkolbens 30 führt, bis dieser in seine andere, der Figur 1 entsprechende Lage überführt ist. Entsprechend der Umsteuerung der ersten Vorsteuerveutileinrichtung 15 werden auch die zweiten Vorsteuerventileinrichtungen 7 und die Hauptventileinrichtungen 6 umgesteuert. Das führt zu einem Druckabfall an der großflächigen Seite des Differentialkolbens 3, wodurch auch dieser Kolben in seine in Figur 1 dargestellte Lage zurückkehrt; die Schaltstelle 1 ist geöffnet.

Im normalen Betriebsfall ist über die gemeinsame erste Vorsteuerventileinrichtung 15 gewährleistet, daß die beiden hydraulischen Betätigungseinrichtungen 2 gleichzeitig betätigt werden. Das wiederum ist gleichbedeutend mit einer gleichzeitigen Betätigung der beiden zu einem Schalterpol gehörenden Schaltstellen. Die die Räume 48 verbindende Koppelleitung 47 besitzt keine Funktion. Die zusätzliche Drossel 49 in der Leitung 11 muß so bemessen sein, daß die Einschaltfunktion der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 2 einwandfrei erhalten bleibt.

Die Bedeutung der Koppelleitung 47 wird in einem angenommenen Störfall deutlich. Dabei spielt es keine Rolle, ob eine der beiden Hauptventileinrichtungen 6 oder eine; der beiden zweiten Vorsteuerventileinrichtungen 7 versagen. Es sind zwei Fälle zu unterscheiden. Im ersten Fall sollen die beiden Schaltstellen 1 von der Ausschaltstellung, wie sie in Figur 1 dargestellt ist, in die Einschaltstellung, wie sie in Figur 2 dargestellt ist, übepführt werden. Zunächst befinden sich alle Ventileinrichtungen in der Lage, wie sie in Figur 1 dargestellt ist. Es sei nun beispielsweise angenommen, daß sich die rech-

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- VPA 78 P 3753 3RD te Hauptventileinrichtung 6 nicht aus dieser Lage herausbewegen läßt, d. h. daß sich diese Hauptventileinrichtung 6 nicht umsteuern läßt. Die anderen Ventileinrichtungen sollen einwandfrei funktionieren. Beim Auftreten des Einsignais werden somit das federbelastete Ventil 16 geöffnet und anschließend die gemeinsame erste Vorsteuerventileinrichtung, die zweite Vorsteuerventileinrichtung und die linke Hauptventileinrichtung umgesteuert. In der" linken Hauptventileinrichtung ist somit das Einlaßventil 22 geöffnet, so daß der Raum 21 mit der Druckflüssigkeit mit dem Raum 48 auf der großflächigen Seite des Differentialkolbens 3 verbunden ist. In der rechten Haußtventileinrichtung 6 ist hingegen das Auslaßventil 23 geöffnet, so daß der Raum 48 über die Leitung. 19 mit dem Niederdruckraum 20 in Verbindung steht. Über die Koppelleitung 47 strömt die unter hohem Druck stehende Druckflüssigkeit von der geöffneten linken Hauptventileinrichtung 6 durch die gestörte und damit geschlossene rechte Hauptventileinrichtung 6 in den Niederdruckraum 20. Ein Einschalten allein der einwandfrei funktionierenden linken Schaltstelle 1 wird damit verhindert. Der Speicherdruck im Hydraulikspeicher 8 sinkt allmählich bis auf 0 ab, wodurch der Schalterpol zunächst seine Kurzunterbrechungssperre, anschließend seine Einschaltsperre und schließlich sogar seine Funktionssperre durchläuft. Gleichzeitig kommt es zu einer Meldung, daß der Schalterpol gestört ist.

Im anderen Fall sollen die beiden Schaltstellen 1 von der Einschaltstellung, wie sie in Figur 2 dargestellt ist, in die Ausschaltstellung, wie sie in Figur 1 dargestellt ist, überführt werden. In diesem Falle befinden sich zunächst sämtliche Ventileinrichtungen in der in Figur 2 dargestellten Lage. Wiederum sei beispielsweise angenommen, daß die rechte Hauptventileinrichtung 6 sich nicht aus ihrer Lage bewegen läßt. Durch das

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VPA 78 P 3753 BRD Aus-SigräL wird zunächst das federbelastete Ventil 35 geöffnet. Dadurch werden die gemeinsame erste Vorsteuerventileinrichtung, die zweite Vorsteuervent ileinrichtung 7 und die linke Hauptventileinrichtung 6 umgesteuert in die Lage, wie sie in Figur 1 dargestellt ist. Die rechte Hauptventileinrichtung 6 ist gestört und bleibt in ihrer ursprünglichen Lage« Ohne die Koppelleitung würde in diesem Fall die linke Schaltstelle 1 öffnen, die rechte Schaltstelle 1 jedoch geschlossen bleiben.

Das würde zu einer Überlastung der offenen Schaltstelle und zu ihrer Zerstörung führen.

Über die Koppelleitung 47 kann es jedoch wieder einen Druckausgleich zwischen den beiden Räumen 48 geben, d.

h. die unter hohem Druck in dem rechten Raum. 48 anstehende Druckflüssigkeit kann über die Koppelleitung 47 und die ungestörte Hauptventileinrichtung in den Niederdruckraum 20 abfließen. Auf den großflächigen Seiten der Differentialkolben 3 sinkt somit der Druck auf 0 ab, während auf den kleinflächigen Seiten dieser Differentialkolben Hochdruck herrscht. Durch diese Druckdifferenz werden die beiden Differentialkolben 3 in ihre', anderen Vorzugslage bewegt, d. h. über die Kolbenstangen 9 werden die Schaltstellen 1 in die Aussehaltsteilung überführt.

Wiederum sinkt der Speicherdruck im Hydraulikspeicher und der Schalterpol durchläuft die Schaltsperren. Die in die druckführende Leitung 11 eingeschaltete zusätzliehe Drossel 49 sorgt in beiden Störfällen dafür, daß der Speicherdruck im Hydraulikspeicher 8 nicht zu plötzlich auf 0 absinkt. 'Gerade im zweiten, soeben erläuterten Störfall könnte es ohne diese Drossel 49 unter Umständen geschehen, daß sich durch ein zu schnelles Absinken des Speicherdruckes keine ausreichende Druckdifferenz für das einwandfreie Ausschalten der ge-

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λ ty

- VPA 73 P 3753 BRD störten Schaltstelle ergibt.

Figur 3 zeigt - teilweise geschnitten - eine von zwei zu einem Schalterpol gehörende Schaltstelle 1 mit der dazu gehörenden Betätigungsvorrichtung 2. Anstelle der Drossel 49, wie sie in dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figuren 1 und 2 verwendet wurde, ist bei dem Ausführungsbeispiel nach der Figur 3 in die Druckflüssigkeit führende Leitung 11 ein strömungsabghängiges Ventil 50 eingeschaltet. Die Druckflüssigkeit strömt durch eine Blende 51 auf der Stirnseite eines als beweglicher Schieber dienenden Hohlzylinders 52 in diesen hinein und durch Bohrungen 53 auf der Mantelfläche des Hohlzylinders 52 wieder aus ihm heraus. Bei steigender Durchflußmenge bewegt sich der Hohlzylinder 52 unter dem Einfluß der Druckdifferenz gegen eine Feder 54. Dabei werden die Bohrungen 53 durch die Außenwand 55 des strömungsabhängigen Ventils 50 mehr und mehr verschlossen; ein Ausströmen der Druckflüssigkeit im Störungsfall

wird zumindest-teilweise verhindert. Im Prinzip handelt es sich bei einem derartigen strömungsabhängigen Ventil 50 um eine Reihenschaltung eine* festen und "einer variablen Drosselstelle.

Figur 4 zeigt den gleichen Ausschnitt der Schaltstelle 1 mit der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 2, wie die vorhergehende Figur 3. In die Uruckflüssigke± -.führende Leitung 11 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein federbelastetes Schieberventil 60 eingeschaltet. Dieses

^⁰ Schieberventil 60 besteht aus einem Führungsgehäuse 61, in dem ein Schieber 62 gegen eine Feder 63 verschiebbar ist. Der Schieber 62 enthält zwei Bohrungen 64 bzw. 65 unterschiedlichen Durchmessers. Gesteuert wird dieser Schieber 62 über eine Leitung 66 von der ersten Vor-

^ Steuerventileinrichtung 15. Im Falle eines Einkommandos führt die Leitung 66 !Druckflüssigkeit ^ohen Druckes;

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VPA 78 P 3753 BRD der Schieber 62 wird gegen die Feder 63 gedrückt und die Bohrung 65 mit großem Durchmesser gelangt in die Leitung 11. Im Falle eiies Auskommandos ist der Druck auf der Leitung 66 nahezu 0, so daß die Feder 63 den Schieber 62 zurückdrückt, wodurch die Bohrung 64 kleinen Durchmessers in die Leitung 11 gelangt. Der Flüssigkeitsstrom durch die Leitung 11 ist damit sehr stark gedrosselt. Dieses Verengen des Leitungsquerschnitts in der Leitung 11 geschieht noch vor einer Bewegung des Differentialkolbens 3 in Richtung seiner der Ausschaltstellung der Schaltstelle 1 entsprechenden Lage.

Auch hier wird wiederum - zumindest bei einem Auskommando - im Störungsfall eine Entleerung des Hydraulik-Speichers 8 weitgehend vermieden . Dadurch durchläuft der Schalterpol aber im Störfall auch nicht seine Sperren. Um trotzdem die Störung anzeigen zu können, ist in die Koppelleitung 47 zusätzlich ein strömungsabhängiger Schalter 70 eingeschaltet.

Figur 5 zeigt wiederum zwei zu einem Schalterpol gehörende Schaltstellen 1, die von je einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung 2 betätigt werden. Die beiden identischen hydraulischen Betätigungsvorrichtungen 2 weisen einen Antrieb 5 auf, der bereits anhand des Ausführungsbeispiels nach den Figuren 1 und 2 beschrieben wurde. Ebenfalls durch eine Hauptventileinrichtung 6 ist der Antrieb 5 mit Druckflüssigkeit beaufschlagbar. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel gemäß der vorhergehenden Figuren 1 bis 4 weist das Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 5 nur eine einzige gemeinsame zweite Vorsteuerventileinrichtung 71 auf, die von der ersten Vorsteuerventileinrichtung 15 angesteuert wird. Die hydraulische Betätigungsvorrichtung 2. besitzt eine Leitung 11, die die Druckflüssigkeit ausschließlich, zur kleinflächigen Seite des DifferentiaZkolbens der Haupt-

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- VPA 78 P 3753 BRD ventileinrichtung 6 führt. Die großflächige Seite jedes Antriebskolbens 3, also der Raum 48, wird direkt von einer Leitung 68, die von der gemeinsamen zweiten Vorsteuerventileinrichtung 71 kommt, mit Druckflüssigkeit versorgt. Von dieser Leitung 68 zweigen zwei Leitungen 69 ab, die dis großflächigen Seiten der Differentialkolben der Hauptventileinrichtungen 6 mit Druckflüssigkeit versorgen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sorgt die Koppelleitung 47 für einen Druckausgleich im Falle der Störung einer der Hauptventileinrichtungen 6. Erfolgt beispielsweise über das elektromagnetisches Stellglied 42 ein Einsignal, und ist beispielsweise eine Hauptventileinrichtung 6 gestört, so baut sich der hohe Druck auf der großflächigen Seite des Antriebskolbens mit der ungestörten Hauptventileinrichtung über die Koppelleitung 47 und die gestörte Hauptventileinrichtung 6 ab. Beide Schaltstellen 1 bleiben offen. Über den Strömungsschalter 70 erfolgt eine Störmeldung. Sind beide Schaltstellen geschlossen und erfolgt über das elektromagnetische Stellglied 43 ein Aussignal, so erfolgt der Druckabbau, wiederum unter der Annahme einer gestörten Hauptventileinrichtung 6, ebenfalls über die Koppelleitung 47 und gleichzeitig auch über die Leitung 68 und die gemeinsame zweite Vor-Steuerventileinrichtung 71.

5 Figuren
8 Ansprüche

·

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Claims

Patentansprüche

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Hydraulische Betätigungsvorrichtung für mindestens zwei zu einem Schalterpol eines Hochspannungs-Leistungsschalters gehörende Schaltstellen, dadurch g e k„e nnzeichnet, daß pro Schaltstelle (1) ein aus einem Differentialkolben (3) und einem Zylinder (4) bestehender Antrieb (5) vorgesehen ist, der durch eine hydraulische Hauptventileinrichtung (6), die ebenso wie der Antrieb (5) einen Differentialkolben (18) aufweist und die von einer für alle Hauptventileinrichtungen (6) eines Schalterpols gemeinsamen, ebenfalls hy τ draulischen Vorsteuerventileinrichtung (15) gesteuert wird, mit Druckflüssigkeit beaufschlagbar ist und daß die großflächigen Seiten der Differentialkolben (3) der Antriebe (5) über eine Koppelleitung (4?) druckmäßig miteinander verbunden sind.
2. Hydraulische Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der gemeinsamen Vorsteuerventileinrichtung (15) und den Hauptventileinrichtungen (6) mindestens eine weitere Vorsteuerventileinrichtung (7» 71) befindet.
3. Hydraulische Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Versorgung des Antriebs (5) mit Druckflüssigkeit beim Einschalten über eine von der weiteren Vorsteuerventileinrichtung (71) kommende Leitung (68) erfolgt, über die gleichzeitig die Hauptventileinrichtung (6) angesteuert wird.
4. Hydraulische Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit einer die Druckflüssigkeit zur großflächigen Seite des Antriebskolbens führenden Leitung, dadurch gekennzeichnet , daß in die Leitung (11)

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ORIGINAL INSPECTED

- 2 - VPA 78 P 3753 BRD eine Drosselstelle (49) eingeschaltet ist.
5. Hydraulische Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit einer die Druckflüssigkeit zur großflächigen Seite des Antriebskolbens führenden Leitung, d a durch gekennzeichnet, daß in die Leitung (11) ein strömungsabhängiges Ventil (50) derart eingeschaltet ist, daß bei steigendem Flüssigkeitsdurchsatz der Strömungsquerschnitt verkleinert wird.
6. Hydraulische Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit einer die Druckflüssigkeit zur großflächigen Seite des Antriebskolbens führenden Leitung, dadurch gekennzeichnet, daß in die Leitung (11) eine von der Vorsteuerventileinrichtung (15) gesteuerte Einrichtung (60) zur Änderung des freien Leitungsquerschnitts eingeschaltet ist.
7. Hydraulische Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Einrichtung ein federbeaufschlagtes Schieberventil (60) mit zwei unterschiedlich großen Bohrungen (64, 65) im Schieber (62) vorgesehen ist.
8. Hydraulische Betätigungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß in die Koppelleitung (47) ein strömungsabhängiger Schalter (70) eingeschaltet ist.

SO9881/0S04