DE2913767C2

DE2913767C2 - Schalteranordnung mit Überspannungsableiter

Info

Publication number: DE2913767C2
Application number: DE19792913767
Authority: DE
Inventors: Ing.(Grad.) Erich 8521 Bubenreuth Silbermann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-04-05
Filing date: 1979-04-05
Publication date: 1981-04-30
Also published as: DE2913767B1; JPS55137683A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schalteranordnung mit Überspannungsableiter, wobei mindestens ein Schaltkontakt an einer durch einen Antrieb drehbaren Welle befestigt ist.

Eine derartige Schalteranordnung ist beispielsweise aus der DE-PS 7 42 004 bekannt. Dabei sind sowohl an der leitungsseitigen als auch an der erdseitigen Isolatorarmatur des Schalters jeweils zwischen Isolatorkopf und Isolatorsockel Funkonstrecken angeordnet, die zur Ableitung von Überspannungen dienen. Die Mindest-Abmessungen einer derartigen Schalteranordnung sind dabei durch die erforderlichen Luftstrecken vorgegeben. Neuerdings wird versucht, die für eine Schaltstation erforderlichen Bausteine so weit zu verkleinern, daß sie sich bei wirtschaftlich vertretbarem Aufwand in einem hermetisch dichten Kessel unterbringen lassen. Damit soll eine Unabhängigkeit von Umwelt-Einflüssen sowie ein äußerst kompakter Aufbau erreicht werden. Die Unterbringung von Überspannungsableitern in der bisher bekannten Bauart, von denen je Phase ein gesonderter Ableiter vorgesehen werden muß, setzt jedoch einen sehr großen und damit teuren Kessel voraus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Schalter und Überspannungsableiter zu einer kompakten Einheit zusammenzufassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Welle ein Rohr ist, daß im Rohr ein gegen jeden Schaltkontakt isolierter, mit Erdpotential verbindbarer Leiter angeordnet ist und daß jeder Schaltkontakt mit einer im Rohr liegenden Elektrode leitend verbunden ist, wobei jede Elektrode einen von der Betriebsspannung der Schalteranordnung abhängigen Abstand zum Leiter aufweist.

Dabei stellt die Elektrode zusammen mit dem Leiter eine Funkenstrecke dar, die als Überspannungsableiter wirkt. Durch den Einbau des Überspannungsabieiters in einem zugleich als Antriebswelle dienenden Rohr werden die Schalterdimensionen nicht oder nur unwesentlich vergrößert und es ist kein zusätzlicher Einbauplau für die Überspannungsableiter erforderlich.

Zenti isch um den Leiter kann zwischen Elektrode und Leiter mindestens ein metallischer Ring isoliert angeordnet sein. Dadurch wird die zwischen Elektrode und Leiter liegende Funkenstrecke in zwei oder mehrere Teilfunkenstrecken aufgeteilt. Dabei wird die Entionisierung des Lichtbogens begünstigt.

Zweckmäßigerweise ist der Abstand zwischen Elektrode und Leiter einstellbar. Das wird in einfacher Weise dadurch erreicht, daß die Elektrode ein in ein Gewindeloch des Rohres eingeschraubter Gewindebolzen ist. Durch die Einstellung des Abstandes zwischen Elektrodp und Leiter kann der Ansprechpegel des Überspannungsabieiters beeinflußt und auf einen gewünschten Wert eingestellt werden.

Vorteilhafterweise ist der Leiter über mindestens einen Ableitwiderstand mit Erdpotential verbindbar. Damit wird eine Begrenzung des Stromes bei Überspannungen erreicht.

Bei einer Schalteranordnung für mehrere Phasen eines Netzes ist das Rohr zweckmä3igerweise ein Isolierrohr, an dem die Schaltkontakte in axialem Abstand befestigt sind. Dabei ist jederr einzelnen Schaltkontakt ein Überspannungsableiter zugeordnet, wobei der Leiter im Rohr als gemeinsame Elektrode für alle Überspannungsableiter dient. Dabei kann in jedem Bereich zwischen zwei axial beabstandeten Schaltkontakten der Leiter von einer Abschottung umgeben sein. Damit wird verhindert, daß Lichtbogen zwischen den einzelnen Überspannungsableitern übergreifen. Gleichzeitig dient diese Abschottung zur Abstützung des Leiters im Rohr

Als Isolierrohr kann ein Aluminium-Oxyd-Rohr dienen. Das Aluminium-Oxyd-Material vereinigt eine hohe Isolationsfestigkeit mit einer guten mechanischen Festigkeit.

Das Rohr kann ein Isoliergas, beispielsweise SFb enthalten. Der Abstand zwischen den mit den Schaltkontakten verbundenen Elektroden und dem im Rohr angeordneten Leiter kann dann sehr klein gehalten werden, so daß ein Rohr mit geringem

Durchmesser als Welle verwendet werden kann. Wenn die gesamte Schalteranordnung in einem gasgefüllten Kessel angeordnet ist, kann auch der axiale Abstand zwischen den Schaltkontakten verringert werden.

Das Rohr kann mit noch kleinerem Durchmesser hergestellt werden, wenn es evakuiert wird. Man kommt dann mit besonders kleinen Abständen zwischen dem Leiter und den mit den Schaltkontakten verbundenen Elektroden aus. Der Durchmesser des Rohres k<inn dabei etwa in derselben Größe gewählt werden wie bei Schaltwellen ohne Überspannungsableiter, so daß der Überspannungsableiter in diesem Fall ohne Vergrößerung des Schalters mk in den Schalter integriert werden kann.

Die erfindungsgemäße Schalteranordnung wird im folgenden beispielhaft anhand der Fig. 1 bis 3 näher erläutert.

F i g. 1 zeigt vereinfacht die in einem Schaltkessel eingebaute Schalteranordnung. Vom Schiitkessel sind nur die Schaltkesseldeckel 6a und 6b dargestellt. In einem Wellenlager 7 am Schaltkesseldeckel 6b ist drehbar eine als Rohr 1 ausgebildete Welle gelagert An der Welle sind im Ausführungsbeispiel Lastschaltmesser 2a, 2b, 2c als Schaltkontakte starr befestigt. Die Welle ist aus zwei Rohrstücken la, Io zusammengesetzt, die jeweils zwischen zwei Lastschaltmessern 2a, 2£>bzw. 2b, 2c liegen. Diese Rohrstücke bestehen aus Isoliermaterial, z. B. Aluminiumoxyd. Mit beiden Enden der Welle 1 ist jeweils ein Ableitwiderstand 5a bzw. 5b fest verbunden. Das der Verbindungsstelle mit dem Rohr 1 gegenüberliegende Ende jedes Ableitwiderslandes 5a. 5b ist über den Kesseldeckel 6a bzw. 6b geerdet. Die Welle ist mit den Ableitwiderständen 5a und 5b sowie den Lastschaltmessern 2a, 2b, 2c über einen Betätigungsansatz 8 um ihre Längsachse drehbar. Der Schaltvorgang erfolgt durch Drehen der Welle, wobei die Lastschaltmesser 2a, 2b, 2c mit Gegenkontakten zum Eingriff kommen, die in den Figuren der Übersichtlichkeil wegen nicht dargestellt sind. Die Lastschaltmesser 2a, 2b. 2c sind über später anhand von F i g. 3 näher erläuterte Gleitkontakte 9, 10, 11 und über Kesseldurchführungen 12, 13, 14 mit dem zu schaltenden Netz verbunden.

Zentrisch im Rohr liegt ein durchgehender zylindrischer Leiter 3. der mit den Ableitwiderständen 5a und 5b leitend verbunden ist und in jedem Rohrabschnitt la, \b durch eine Abstützung 15 geführt wird. Die Abstützung 15 dient gleichzeitig zur Schottung der im folgenden anhand von F i g. 2 näher erläuterten Überspannungsableiter. Die Rohrabschnitte la und \b sind evakuiert oder mit Isoliergas, z. B. SF₀, gefüllt.

F i g. 2 zeigt als Einzelheit der F i g. 1 die Befestigung eines Lastschaltmessers 2b am Rohr 1 iowie die Ausbildung eines Überspannungsabieiters 4. Wie F 1 g. 3 zeigt, ist das Lastschaltmesser 2b mit Hilfe eines metallischen Ringkörpers 15 am Rohr 1 befestigt. Der metallische Ringkörper 15 dient gleichzeitig zur Verbindung der beiden Rohrabschnitte la und Ib. Da im Beispiel das Rohr 1 evakuiert oder mit Isoliergas gefüllt ist, müssen die Verbindungsstellen gasdicht sein. Dazu sind die Rohrabschnitte la und löan den Stirnseiten 17 mit dem Ringkörper 15 verlötet. Außerdem sind Ansätze 15a des Ringkörpers 15 auf die Oberfläche der Rohrabschnitte la und \b aufgepreßt. Das geschieht zweckmäßigerweise mit einer sogenannten Magnetform-Pressung, d. h. die Aufpressung geschieht bei der Herstellung durch magnetische Felder. Der metallische Ringkörper 15 ist in einer Lagerschale 10, die fest mit der Kesseldurchführung 13 verbunden ist drehbar gelagert Zwischen Lagerschale 10 und Ringkörper 15 liegt dabei ein Gleitlager 10a, das einerseits die leichte Drehbarkeit des Ringkörpers 15 mit dem Lastschaltmesser 2b sicherstellt und andererseits die Stromzuführung von den Kesseldurchführungen zum Lastschaltmesser 2b über den Ringkörper 15 übernimmt

Der Ringkörper 15 v\eist eine Bohrung auf, in die ein Gewindebolzen 4 mit einem abgerundeten Ende 4a eingeschraubt ist. Das Ende 4a des Gewindebolzens 4 sowie der zylindrische Leiter 3 bilden die Elektroden eines Überspannungsabieiters. Die Ansprechspannung des Überspannungsabieiters läßt sich durch Veränderung des Abstandes zwischen dem Ende 4a des Gewindebolzens 4 und dem Leiter 3, d. h. also durch Verdrehen des Gewindebolzens 4 einstellen. Dieser Abstand bleibt auch bei Verdrehen des Lastschaltmessers 2b, d. h. beim Schaltvorgang konstant. Der Gewindebolzen 4 wird nach der Justierung gasdicht verlötet.

Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist zwischen Gewindebolzen 4 und Leiter 3 ein metallischer, zylinderförmiger Ring 3a als Zwischenelektrode angeordnet. Dieser Ring 3a ist isoliert im Ringkörper 15 befestigt und teilt die zwischen dem Gewindebolzen 4 und dem Leiter 3 liegende Funkenstrecke in zwei Teilfunkenstrecken. Dadurch wird die Entionisierung eines Lichtbogens begünstigt.

F i g. 3 zeigt die Anordnung nach F i g. 2 in Draufsicht. Aus dieser Figur geht hervor, daß die Lagerschale 10 aus einem fest mit der Kesseldurchführung 13 verbundenen Teil 106 und einem Halbring 10c besteht. Der Halbring 10c wird zum Einsetzen der Welle mit dem Ringkörper 15 und dem Lastschaltmesser 2b abgenommen und nach Einsetzen der Welle an den Stellen lO^und 1Oe mit dem feststehenden Teil 10i>der Lagerschale 10 verschraubt.

Für jedes Ljstschaltmesser 2a, 2b, 2c ist eine Anordnung gernäß den Fig. 2 und 3 vorhanden. Jedes Lastschaltmesser 2a, 2b, 2c weist also einen Überspannungsableiter auf. Dabei ist jedem Lastschaltmesser eine gesonderte Elektrode in Form eines Gewindebolzens 4 zugeordnet, während der Leiter 3 als zweite Elektrode für alle Lastschaltmesser gemeinsam dient. Die Ableitung gegen Erde erfolgt an beiden Enden des Leiters 3 über Ableitwiderstände 5a bzw. 5b. Als Ableitwiderstände werden zweckmäßigerweise Varistoren verwendet. Damit kann der Strom bei Ansprechen des Überspannungsabieiters so gesteuert werden, daß die Überspannung sicher abgebaut wird, daß aber der Strom auf einen Wert begrenzt wird, den die Funkenstrecke sicher löschen kann. Die Abschottungen in den Rohrabschnitten la und 1 b sollen verhindern, daß ein Lichtbogen im Überspannungsableiter einer Phase auf den Überspannungsableiter einer anderen Phase übergreift.

Wie anhand des Ausführungsbeispieles gezeigt wurde, kann der beschriebene Überspannungsableiter mit in den Schalter eingebaut werden, ohne daß dieser vergrößert werden muß. So muß das den Überspannungsableiter enthaltende evakuierte Rohr 1 praktisch keinen größeren Durchmesser aufweisen, als sonst übliche Isolierschaltwellen. Bei entsprechend konstruierten Schaltern kann daher im Bedarfsfall die normale Isolicrschaltwelle durch die beschriebene Schaltwelle mit Überspannungsableitern ersetzt werden. Dadurch ist eine Anpassung an die jeweiligen Erfordernisse einer Schaltstation ohne zusätzliche Einbauten und ohne Abänderung des gesamten Schalters möglich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schalteranordnung mit Überspannungsableiter, wobei mindestens ein Schaltkontakt an einer durch einen Antrieb drehbaren Welle befestigt ist. dadurch gekennzeichnet, daß die Welle ein Rohr (1) ist, daß im Rohr (1) ein gegen jeden Schaltkontakt (Lastschaltmesser 2a, 2b,2c)isolierter, mit Erdpotential verbindbarer Leiter (3) angeordnet ist und daß jeder Schaltkontakt (Lastschaltmesser 2a, 2b, 2c) mit einer im Rohr (1) liegenden Elektrode (Gewindebolzen 4) leitend verbunden ist, wobei jede Elektrode (Gewindebolzen 4) einen von der Betriebsspannung der Schalteranordnung abhängigen Abstand zum Leiter (3) aufweist

2. Schalleranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zentrisch um den Leiter (3) zwischen Elektrode (Gewindebolzen 4) und Leiter (3) mindestens ein metallischer Ring (3a,) isoliert angeordnet ist.

3. Schalteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Elektrode (Gewindebolzen 4) und Leiter (3) einstellbar ist.

4. Schalteranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode ein in ein Gewindeloch des Rohres (1) eingeschraubter Gewindeholzen (4) ist.

5. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (3) über mindestens einen Ableitwiderstand (5a, Sb) mit Erdpotential verbindbar ist.

6. Schalteranordnung für mehrere Phasen eines Netzes nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) ein Isolierrohr ist, an dem die Schaltkontakte (Lastschaltmesser 2a, 2b, 2c) in axialem Abstand befestigt sind.

7. Schalteranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Bereich zwischen zwei axial beabstandeten Schaltkontakten (Lastschaltmesser 2a, 2b, 2c) der Leiter (3) von einer Abschottung (Ringkörper 15) umgeben ist.

8. Schalteranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) ein Aluminium-Oxyd-Rohr ist.

9. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) ein Isoliergas enthält.

10. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) evakuiert ist.

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