DE2934776C2

DE2934776C2 - Medium voltage switch disconnectors.

Info

Publication number: DE2934776C2
Application number: DE19792934776
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Phys. Dr.-Ing. 1000 Berlin Peche
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-08-28
Filing date: 1979-08-28
Publication date: 1982-05-06
Also published as: DE2934776A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Mittelspannungstrennschalter mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.The invention relates to a medium voltage disconnector with the features of the preamble of Claim 1.

Ein derartiger Lasttrennschalter ist aus der DE-AS 44913 bekannt. Dort weist der Lufttrennschalter einen Schubkontakt auf, der in Achsrichtung des Vakuumschalters bewegt wird. Der Einschaltdruck wird über diesen Schubkontakt und einen Stützer auf das Antriebsgehäuse und durch einen weiteren Stützer und das Gehäuse des Vakuumschalters auf den festen Kontakt des Vakuumschalters übertragen. Insbesondere die auf Biegung beanspruchten Stützer und das Antriebsgehäuse müssen dort sehr stabil aufgebaut sein, um die hohen mechanischen Drücke beim Einschalten im Kurzschlußfall aufnehmen zu können, ohne eine unzulässige Verformung zu erleiden.Such a switch disconnector is known from DE-AS 44913. The air circuit breaker points there a sliding contact that is moved in the axial direction of the vacuum switch. The cut-in pressure is via this push contact and a support on the drive housing and through a further support and Transfer the housing of the vacuum switch to the fixed contact of the vacuum switch. In particular the supports subject to bending stress and the drive housing must be very stable there, in order to be able to absorb the high mechanical pressures when switching on in the event of a short circuit, without a to suffer impermissible deformation.

Aus der US-PS 27 73 154 ist ein Lasttrennschalter mit einem Vakuumschalter und einem Trennmesser bekannt, in dem das Trennmesser nur für den Schaltvorgang selbst den Vakuumschalter über eine Verdrehung einer Kurvenscheibe mit 2 Einraststellen für eine Scheibe schließt. Dieser Lasttrennschalter ist kompliziert aufgebaut und zeigt keine für hohe Ströme geeignete Lösung, da an den Einraststellen der Schaltdruck bei Kurzschluß mit großer Kraft auf das Trennmesser zurückschlägt und dessen Bewegung hemmt oder sogar umkehrt Hier ist also eine große Einschaltkraft nötig. Die Verankerung des Vakuumschalters muß dementsprechend gegen Biegebeanspruchung sehr stabil und damit aufwendig sein. Von dem Lasttrennschalter wird aus Gründen der Sicherheit für das Personal eine sichtbare Trennstrecke gefordert Aus diesem Grund ist eine Lufttrennstrecke in Reihe mit einer Vakuumschaltröhre geschaltet Der gesamte Lasttrennschalter ist ausgelegt auf einen Lasttrennschalter-Nennstrom. Die Vakuumschaltröhre hat einen Nennbetriebsstrom und einen in der Größenordnung zehnmal so großen Nennkurzschlußausschaltstrom. Damit die Vakuumschaltröhre nicht so ausgelegt werden muß, daß ihr Nennbetriebsstrom dem Lasttrennschalter-Nenr.strom entspricht und sie dann in ihrer Ausschaltleistung nicht ausgenutzt wird und viel zu groß und teuer ausfällt, ist in der DE-OS 25 22 525 vorgeschlagen, die Vakuumschaltröhre so auszulegen, daß ihr Nennkurzschlußaui-schaltstrom dem Lasttrennschalter-Nennstrom entspricht. Dieser Vorteil einer verhältnismäßig kleinen und billigen Vakuumschaltröhre wird aber damit erkauft, daß parallel zu der Reihenschaltung Vakuumschaltröhre-Lufttrennstrecke ein für den vollen Lasttrennschalter-Nennstrom ausgelgter Kontakt geschaltet werden muß. Dann fließt über die Vakuumschaltröhre immer nur kurzzeitig beim öffnen und Schließen der volle Betriebsstrom des Lasttrennschalters.From US-PS 27 73 154 a switch disconnector with a vacuum switch and a disconnect knife is known, in which the cutting knife only for the switching process itself the vacuum switch via a twist a cam with 2 locking points for a disc closes. This switch-disconnector is complicated built up and does not show a solution suitable for high currents, because at the locking points of the Switching pressure in the event of a short circuit hits the cutting knife with great force and its movement inhibits or even reverses Here, a large switch-on force is necessary. The anchorage of the vacuum switch must accordingly be very stable against bending stress and therefore expensive. Of the For reasons of safety for the personnel, a visible isolating distance is required for switch disconnectors For this reason, an air separation section is connected in series with a vacuum interrupter. The entire The switch-disconnector is designed for a switch-disconnector rated current. The vacuum interrupter has one Nominal operating current and a nominal short-circuit breaking current in the order of magnitude ten times as high. In order to the vacuum interrupter does not have to be designed in such a way that its nominal operating current corresponds to the nominal current of the switch-disconnector and their breaking capacity is then not used and much too large and expensive fails, it is proposed in DE-OS 25 22 525 to design the vacuum interrupter so that its nominal short-circuit switching current corresponds to the rated current of the switch-disconnector. This advantage of a proportionate Small and cheap vacuum interrupter is bought with the fact that the vacuum interrupter-air separation section is parallel to the series connection one for the full rated current of the switch-disconnector The exposed contact must be switched. Then flows through the vacuum interrupter The full operating current of the switch-disconnector is only available briefly when opening and closing.

Für den Fall, daß der Lasttrennschalter beim Einschalten einen Kurzschlußstrom führen muß, wenn er einen kurzgeschlossenen Stromkreis schließt, reicht dieses schwache Auslegen der Vakuumschaltröhre nicht aus. Darüber hinaus müssen auch in diesem Fall die beim Einschalten auftretenden mechanischen Schubkräfte von dem Betätigungsmechanismus ausgehalten werden.In the event that the switch-disconnector has to carry a short-circuit current when switching on, if he closes a short-circuited circuit, this weak interpretation of the vacuum interrupter is not enough the end. In addition, the mechanical thrust forces that occur when switching on must also in this case be withstood by the operating mechanism.

Dieser muß entsprechend ausgelegt sein. An einen Lasttrennschalter muß die Forderung gestellt werden können, daß er elektrisch und mechanisch einschaltfest ist auch bei voller Kurzschlußleistung.This must be designed accordingly. The requirement must be made on a switch-disconnector can that it is electrically and mechanically switch-proof even at full short-circuit power.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mittelspannungslasttrennschalter anzugeben, der auch bei voller Kurzschlußleistung elektrisch und mechanisch einschaltfest ist und den zur Aufnahme der Schubkräfte beim Einschalten benötigten konstruktiven Aufwand gering hält.The present invention is based on the object of specifying a medium-voltage switch-disconnector, which is electrically and mechanically switch-proof even at full short-circuit power and the one for recording the thrust required when switching on keeps the design effort low.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Mittelspannungslasttrennschalter der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 vorgeschlagen. Mit einem solchen Mittelspannungslasttrennschalter lassen sich nicht nur die allgemein an solche Schalter gestellten Forderungen erfüllen bezüglich des Ausschaltvermögens auch induktiver und kapazitiver Ströme und der dielektrischen Festigkeit, sondern auch die nach ausreichender Einschaltfestigkeit bei voller Kurzschlußleistung. Dabei ist der Gesamtaufwand des Konzepts durch den einfachen Aufbau gering, auch wenn die verwendete Vakuumschaltröhre nach ihrem Nennbetriebsstrom für den Laststrom für den Lasttrennschalter-NennstromTo solve this problem, according to the invention, a medium-voltage switch-disconnector of the type mentioned with the features of the characterizing part of claim 1 is proposed. With such a medium-voltage switch-disconnector, not only can the general requirements placed on such switches be met with regard to the breaking capacity of inductive and capacitive currents and dielectric strength, but also those for sufficient switch-on strength at full short-circuit power. The overall cost of the concept is low due to the simple structure, even if the vacuum interrupter used is based on its rated operating current for the load current for the rated current of the switch-disconnector

konzipiert wird. Die dielektrische Festigkeit trägt der Lufttrennschalter. Die Vakuumschaltröhre muß nur die maximal auftretende wiederkehrende Spannung halten. Das Ausschalten der Nennbetriebsströme mit kapazitiven und induktiven Stromteilen bereiten der Vakuumschaltröhre keine Schwierigkeiten, da di;se unterhalb der Kurzschlußausschaltfähigkeit liegen.is designed. The air circuit breaker is responsible for the dielectric strength. The vacuum interrupter only has to Maintain maximum recurring voltage. Switching off the rated operating currents with capacitive and inductive current components cause the vacuum interrupter no difficulties, as these are below the short-circuit switch-off capability.

Zur Aufnahme der Schubkräfte beim Einschalten hat der Schaltkopf einen Führungsschlitz, in dem ein Führungsbolzen des bewegten Trennmesserendes Huft. Dadurch ist das Trennmesser weitgehend von den beim Schalten auftretenden Schubkräften befreit.The switching head has a guide slot in which a Guide pin of the moving cutting knife end Huft. As a result, the cutting knife is largely different from the Switching occurring shear forces freed.

Das Trennmesserende läuft in eine Kontaktrolle aus, die auf der Keilfläche ablauf L Dadurch sind Reibverluste beim Betätigen des Keils praktisch ausgeschlossen, die das Einschalten unter Last im Falle eines Kurzschlusses erheblich erschweren würden.The end of the cutting knife runs out into a contact roller, which runs off the wedge surface L This results in friction losses when the wedge is operated, it is practically impossible to switch on under load in the event of a short circuit would make it much more difficult.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mittelspannungslasttrennschalters. Dabei ist in derThe drawing shows an embodiment of a medium-voltage switch disconnector according to the invention. It is in the

F i g. 1 in einem Ausschnitt der geschlossene Zustand, in derF i g. 1 in a section of the closed state in which

F i g. 2 in einem Ausschnitt der geöffnete Zustand und in derF i g. 2 in a section of the open state and in the

F i g. 3 schematisch der gesamte Mittelspannungslasttrennschalter dargestellt.F i g. 3 schematically the entire medium-voltage switch-disconnector shown.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Vakuumschaltröhre bezeichnet, die an einer Montageplatte 2 befestigt ist. Die Vakuumschaltröhre 1 hat einen schematisch dargestellten Aufbau mit einem rohrförmigen Isolator 3, der von zwei metallenen Endflanschen 4 und 5 abgeschlossen ist. Im Flansch 4 ist vakuumdicht gelagert ein feststehender Kontakt 6 mit äußerem Stromanschluß 7. Am Flansch 5 ist ein koaxialer Balg 8 vakuumdicht befestigt, der ins Innere des Isolators 3 hineinragt und an seinem dortigen Ende mit einem beweglichen Kontakt 9 vakuumdicht befestigt ist. Isolator 3, Flansche 4 und 5 und Balg 8 bilden das evakuierte Gehäuse der Vakuumschaltröhre 1. Im Innern trägt der Isolator 3 einen rohrförmigen metallenen koaxialen Schirm 10. Die inneren Enden der Kontakte 6 und 9 sind als Kontaktstücke ausgebildet aus entsprechenden Materialien wie beispielsweise CuCr oder CuCo. Das äußere Ende des beweglichen Kontakts 9 ist als Schaltstößel ausgebildet. Er führt durch die Montagewand 2 hindurch und ist an seinem Ende über eine Kontermutter 11 mit einem Keil 12 verschraubt. Die Kontermutter 11 hält in Richtung Montagewand 2 ein Gegenlager 13, das in einem fest mit der Montagewand 2 verschraubten Führungslager 14 in axialer Richtung bewegbar ist und von einer gegen die Montagewand 2 abgestützten Druckfeder 15 von der Montagewand 2 weggedrückt wird. Die Befestigung des Führungslagers 14 erfolgt an Stehbolzen 16, die in dem Flansch 5 befestigt sind und durch die Montagewand 2 hindurchreichen. Der Federdruck läßt die Kontakte 6 und 9 öffnen. Ein axialer Schub auf den Keil 12 läßt die Kontakte 6 und 9 gegen den Federdruck schließen.In Fig. 1, 1 denotes a vacuum interrupter, which is attached to a mounting plate 2. The vacuum interrupter 1 has a shown schematically Structure with a tubular insulator 3, which is closed by two metal end flanges 4 and 5. A stationary contact 6 with an external power connection 7 is mounted in the flange 4 in a vacuum-tight manner a coaxial bellows 8 is attached in a vacuum-tight manner, which protrudes into the interior of the insulator 3 and on its there End is attached to a movable contact 9 vacuum-tight. Isolator 3, flanges 4 and 5 and bellows 8 form the evacuated housing of the vacuum interrupter 1. Inside, the insulator 3 has a tubular shape metallic coaxial screen 10. The inner ends of the contacts 6 and 9 are designed as contact pieces made of appropriate materials such as CuCr or CuCo. The outer end of the moveable Contact 9 is designed as a switch plunger. He leads through the mounting wall 2 and is on his The end is screwed to a wedge 12 via a lock nut 11. The lock nut 11 holds in the direction of the mounting wall 2 a counter bearing 13 which is held in a guide bearing 14 that is firmly screwed to the mounting wall 2 can be moved in the axial direction and is supported by a compression spring 15 of the mounting wall 2 is pushed away. The guide bearing 14 is fastened to stud bolts 16, which are shown in FIG are attached to the flange 5 and extend through the mounting wall 2. The spring pressure leaves the contacts 6 and 9 open. An axial thrust on the wedge 12 leaves the contacts 6 and 9 against the spring pressure conclude.

Unter Zuhilfenahme der F i g. 3 ist zu ersehen, daß die Montageplatte 2 über einen stehenden Isolator 17 mit einer Grundplatte 18 verbunden ist. Ein weiterer auf der Grundplatte 18 stehender Isolator 19 trägt einen Stromanschluß 20 und das feste Drehlager eines Trennmessers 21. Bewegt, das heißt um das Drehlager gedreht, wird das Trennmesser 21 durch eine Antriebs-. Stange 22, die nach unten geführt wird und durch die Grundplatte 18 hindurchreicht. In geschlossenem Zustand fluchtet das Trennmesser 21 mit der Achse derWith the aid of FIG. 3 it can be seen that the mounting plate 2 over a standing insulator 17 is connected to a base plate 18. Another insulator 19 standing on the base plate 18 carries one Power connection 20 and the fixed pivot bearing of a cutting knife 21. Moved, i.e. rotated around the pivot bearing, the cutting knife 21 is driven by a drive. Rod 22, which is guided down and through the Base plate 18 extends therethrough. In the closed state, the cutting knife 21 is aligned with the axis of the

Vakuumschaltröhre 1 und wird zum öffnen aus dieser Achse nach oben weggedrehL Das bewegte Ende des Trennmessers 21 trägt einen seitlich herausragenden Führungsstift 23 und eine um diesen Stift drehbare Rolle 24. Das Gegenstück zu dem bewegten Ende des Trennmessers 21 wird von einem Schaltkopf 25 gebildet, der fest mit der Montagewand 2 verbunden ist. Er trägt an seinem Ende einen Führungsschlitz 26, in dem der Führungsstift 23 des Trennmessers 21 geführt wird. Mit dem Eintreten des Führungsstiltes 23 bei sich schließendem Trennmesser 21 berührt die Rolle 24 die Keilfläche des Keils 12 und schiebt diesen bei weiterem Schließen gegen die Federkraft der Druckfeder 15.Vacuum interrupter 1 and is rotated upwards out of this axis to open the moving end of the Separating knife 21 carries a laterally protruding guide pin 23 and one rotatable about this pin Roller 24. The counterpart to the moving end of the cutting knife 21 is formed by a switching head 25, which is firmly connected to the mounting wall 2. At its end it has a guide slot 26 in which the guide pin 23 of the cutting knife 21 is guided. With the occurrence of the leadership style 23 with you As the cutting knife 21 closes, the roller 24 touches the wedge surface of the wedge 12 and pushes it further Closing against the spring force of the compression spring 15.

Das Trennmesser 21 stellt die erforderliche sichtbare Lufttrennstrecke dar. In dem in den F i g. 1 und 3 gezeichneten Zustand ist diese Lufttrennstrecke geschlossen. Das Trennmesser 21 fluchtet mit der Achse der Vakuumschaltröhre 1. Die Rolle 24 hat den Keil 12 maximal zurückgeschoben. Der bewegliche Kontakt 9 liegt auf dem festen Kontakt 6. Der Vakuumschalter ist geschlossen.The separating knife 21 represents the required visible air separating distance. In the FIG. 1 and 3 drawn This air separation section is closed. The cutting knife 21 is aligned with the axis of the Vacuum interrupter 1. The roller 24 has pushed the wedge 12 back as far as possible. The moving contact 9 lies on the fixed contact 6. The vacuum switch is closed.

Zum Ausschalten des Lasttrennschalters wird bei der ersten Bewegung des Trennmessers 21 der bewegliche Kontakt 9 durch die Feder 15 zurückgeschoben. Erst nachdem dadurch der Vakuumschalter geöffnet worden ist, trennt sich die Rolle 24 bei weiterer Bewegung des Trennmessers 21 vom Keii 12 und öffnet damit auch den Lufttrennschalter. Das heißt, der Lufttrennschalter wird stromlos geöffnet.To switch off the switch-disconnector, the first movement of the cutting knife 21 is the movable one Contact 9 pushed back by spring 15. Only after this has opened the vacuum switch is, the roller 24 separates with further movement of the separating knife 21 from the Keii 12 and thus also opens the air breaker. This means that the air circuit breaker is opened when it is de-energized.

Zum Schließen des Lasttrennschalters gilt die umgekehrte Reihenfolge. Erst wird der Lufttrennschalter stromlos geschlossen, wenn die Rolle 24 den Keil 12 erreicht. Der Vakuumschalter ist solange durch die Feder 15 geöffnet. Das weitere Abrollen der Rolle 24 auf dem Keil 12 vergrößert zum einen den eigenen Kontaktdruck und läßt dann gegen die Federkraft den Vakuumschalter schließen. Der Anstellwinkel des Keils 12 kann so groß gemacht werden und damit die mechanische Kraftaufteilung, daß auch beim Einschalten in einen Kurzschluß hinein, wo starke mechanische Kräfte die Kontakte 6, 9 auseinandertreiben, diese Kräfte aufgenommen werden. Dabei ist aber der Kraftfluß hauptsächlich auf den Schaltkopf 25 beschränkt. Die vom Kurzschlußstrom elektrodynamisch hervorgerufene Öffnungskraft wird über den feststehenden Kontakt 6, Flansch 4, Isolator 3, Flansch 5, Stehbolzen 16, Schaltkopf 25, Führungsschlitz 26, Führungsstift 23, Rolle 24 und Keil 12 auf den beweglichen Kontakt 9 gegeben, wird also kraftschlüssig gehalten. Nur ein vom Keilwinkel abhängiger geringer Teil wird auf das Trennmesser 21 übertragen. Dadurch ergibt sich eine hohe Einschaltsicherheit auch beim Einschalten in einen Kurzschluß, wobei der Kontaktdruck der Rolle 24 auf den Keil 12 zum Führen des Kurzschlußstroms ausreicht. Darüber hinaus ist die mechanische, auf das Trennmesser 21 zu übertragende Antriebskraft zum Schließen des Lasttrennschalters gering. Ein weiterer Vorteil der Kraftübertragung über den Keil 12 liegt darin, daß Toleranzen und Kontaktabbrand ausgeglichen werden.The reverse sequence applies to closing the switch-disconnector. First is the air breaker normally closed when the roller 24 reaches the wedge 12. The vacuum switch is through the Spring 15 open. The further rolling of the roller 24 on the wedge 12 increases your own Contact pressure and then allows the vacuum switch to close against the spring force. The angle of attack of the wedge 12 can be made so large, and thus the mechanical force distribution, that even when switched on in a short circuit into it, where strong mechanical forces drive the contacts 6, 9 apart, these forces are absorbed will. However, the flow of force is mainly limited to the switching head 25. The ones from Short-circuit current electrodynamically induced opening force is transmitted via the fixed contact 6, Flange 4, insulator 3, flange 5, stud bolt 16, switch head 25, guide slot 26, guide pin 23, roller 24 and wedge 12 placed on the movable contact 9, so it is held in a force-locking manner. Just one from the wedge angle dependent small part is transferred to the cutting knife 21. This results in a high Switch-on security even when switched on in a short circuit, the contact pressure of the roller 24 on the wedge 12 is sufficient to carry the short-circuit current. In addition, the mechanical on which Disconnection knife 21 to be transmitted driving force for closing the switch disconnector is low. Another The advantage of power transmission via the wedge 12 is that tolerances and contact erosion are balanced out will.

Die F i g. 2 entspricht in den Positionen genau der F i g. 1. Zum Unterschied dazu ist der Lasttrennschalter in geöffnetem Zustand dargestellt Das Trennmesser 21 ist vom Schaltkopf 25 weggedreht. Dadurch ist der Lufttrennschalter geöffnet. Der Keil 12 und der bewegliche Kontakt 9 sind durch die Federkraft der Druckfeder 15 zurückgeschoben. Der Vakuumschalter ist damit geöffnet.The F i g. 2 corresponds exactly to FIG. 2 in the positions. 1. The difference is the switch-disconnector shown in the open state. The cutting knife 21 is rotated away from the switching head 25. This is the Air disconnector open. The wedge 12 and the movable contact 9 are made by the spring force of the compression spring 15 pushed back. The vacuum switch is now open.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Claim:

A medium-voltage switch-disconnector with the features

a) a vacuum interrupter with a fixed and a movable contact, which is on a common axis is connected in series with an air circuit breaker;

b) when switching on, first the air separation section and then the contacts of the vacuum interrupter closed;

c) when switching off, the reverse sequence applies to the corresponding disconnection processes;

d) the moving parts of the air disconnector trigger the switching process in the vacuum switch the end;

is characterized by the following features:

e) the air circuit breaker is formed by a cutting knife that can be rotated around a fixed end, which cooperates with a mating contact when closing, the one with the movable one Contact of the vacuum interrupter is electrically and mechanically connected;

f) the mating contact is made by a transducer

(25) with a moving part and with one with the housing of the vacuum interrupter (1) firmly connected part formed;

g) the moving part receives one in the direction of the axis of the contacts of the vacuum interrupter displaceable wedge (12), which is mechanically and electrically connected to the outer connecting bolt of the movable contact (9) of the vacuum interrupter (1) is connected;

h) the movable end of the cutting knife (21) overflows when the air circuit breaker closes a roller (24) which is rotatably arranged on a guide pin (23) which is perpendicular to the The longitudinal axis of the connecting bolt of the vacuum interrupter runs on the wedge (12), the its axial displacement closes the contacts (6,9) of the vacuum interrupter (1);

i) the switch head (25) has a guide slot

(26) in which the guide pin (23) of the cutting knife (21) is guided;

k) when the air disconnector is closed, the switch head (25), guide pin (23), roller (25) and wedge (12) frictionally engaged with one another.