DE2942769A1

DE2942769A1 - Trennschalter

Info

Publication number: DE2942769A1
Application number: DE19792942769
Authority: DE
Inventors: James R Farley; Jayant M Patel
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1978-11-01
Filing date: 1979-10-23
Publication date: 1980-05-14
Also published as: FR2440605A1; US4188515A; BE879789A; FR2440605B1; ZA795659B; ES485578A0; IT7927001A0; IT1124898B; GB2034979B; BR7906985A; JPS5582736U; GB2034979A; ES8100548A1; MX148249A; CA1121420A

Description

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Augsburg, den 18. Oktober 1979

V/estinghouse Electric Corporation,

w'estinghouse Building, Gateway Center, Pittsburgh, Pennsylvania 15222, V.St.A.

Trennschalter

Die Erfindung betrifft einen Trennschalter für in resonderten Phasenrohren verlaufende Sammelschienen, insbesondere einen Hochspannunp;s- und Hochstrom-Trennschalter.

Um dem Bedarf an elektrischer Energie gerecht zu v/erden, finden zur Erzeugung der elektrischen Energie große Generatoren mit Leistungen im Bereich von mehreren hundert Megav;att Anv/endung. Die Erzeugung des elektrischen Stromes erfolgt am

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wirtschaftlichsten im flittelspannungsbereich, beispielsweise mit einer opntmung von 22 kV. Um eine wirtschaftliche Energieübertragung fiber* längere Strecken zu ermöglichen, wird der erzeugte Strom jedoch mit Hilfe von Transformatoren auf sehr viel höhere Spannungen hochtransformiert. Die Verbindung zwischen dem Generator und dem hochtransformierenden Leistungstransformator erfolgt gewöhnlich über in gesonderten Phasenrohren verlaufende Sammelschienen, d.h. über Phasenleitungen, die jeweils einen Innenleiter und ein diesen koaxial umschließendes äußeres, elektrisch leitendes Rohr aufweisen.

In dem elektrischen System zur Erzeugung, übertragung und Verteilung der elektrischen Energie sind natürlich zahlreiche Schutzeinrichtungen vorgesehen. Dabei ist als letzte Sicherung zum Schutz des Generators gegen Schaden durch überlastung ein im Verlauf der jeweiligen Phasensammelschiene angeordneter Leistungaselbstschalter vorgesehen, der im Falle eines Kurzschlusses oder sonstigen Defekts in dem hochtransformierenden Transformator den Generator abtrennt. Wegen des in einem solchen Falle zu unterbrechenden, enorm starken Energiestromes ist nach einer solchen Abschaltung häufig eine umfangreiche Wartung bzw. Überholung des Leistungsschalters erforderlich.

Um diese Wartung zu erleichtern, sind üblicherweise beiderseits des Leistungsschalters Trennschalter vorgesehen, um den

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Leistungsschalter während der Wartungsarbeiten vollständig von der möglicherweise spannungfUhrenden Anlage abzutrennen. Diese Trennschalter brauchen zwar nicht den normalen Laststrom zu schalten, können aber zur Unterbrechung des ziemlich großen Magnetisierungsstromes des Transformators verwendet werden.

Eine der Hauptanforderungen an einen Trennschalter für im gesonderten Phasenrohren verlaufende Sammelschienen liegt darin, daß der geschlossene Trennschalter im normalen Betrieb nur geringe Verluste verursacht. Dies ist nicht nur im Hinblick auf die Vermeidung unnötiger Vergeudung wertvoller elektrischer Energie wünschenswert, sondern auch zur Verminderung von stromflußbedingter Erwärmung notwendig, die bei zu hohen Übergangswiderständen auftritt. Eine übermäßige Wärmeentwicklung kann am Trennschalter, an der Sammelschiene und an zugehörigen Hilfsgeräten extreme Schaden verursachen. Ferner muß der Trennschalter auch nach langen schaltfreien Perioden bei Bedarf zuverlässig arbeiten und muß außerdem imstande 3ein, den bei starken Fehler- bzw. Kurzschlußströmen auftretenden, extrem starken elektrodynamischen Kräften standzuhalten. D^s weiteren muß ein Trennschalter zweckmäßige Inspektions- und Wartungsmöglichkeiten bieten, wobei gleichzeitig während normaler Betriebsbedingungen seine elektrische Integrität erhalten bleibt.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Trennschalter der eingangs genannten Art gegenüber bekannten derartigen Trennschalterbauarten im Hinblick auf ein höheres Maß an Zuverlässigkeit und Widerstandsfähigkeit und gleichzeitig im Hinblick auf eine Reduzierung der Herstellungskosten zu verbessern.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Anordnung gelöst.

Der erfindungsgemäße Trennschalter für in gesonderten Fhasenrohren verlaufende Sammelschienen ist als Teleskop-Trennschalter ausgebildet und weist ein zylindrisches Gehäuse aus elektrisch leitfähigem Werkstoff, weiter ein erstes feststellendes zylindrisches Leiterstück, das koaxial im Gehäuse angeordnet und elektrisch gegen dieses isoliert ist, ferner ein zweites feststellendes zylindrisches Leiterstück, das unter Bildung eines isolierenden Luftspalts mit Axialabstand von dem ersten feststehenden Leiterstück ebenfalls koaxial im Gehäuse angeordnet ist, und ein bewegliches Teleskopschaltstück auf, das wiederum koaxial im Gehäuse angeordnet und zum Verbinden und Trennen der beiden feststehenden Leiterstücke axial verschiebbar ist.

Das bewegliche Teleskopschaltstück besteht aus einem Rohr .leiterabschnitt und zwei an seinen Enden angeordneten ren mit jeweils einem Kontaktteil, und die

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beiden feststehenden Leiterstücke bestehen ebenfalls jeweils aus einem Rohrleiterabschnitt und einem daran befestigten Kontaktteil, wobei jeweils der Rohrleiterabschnitt und das Kontaktteil bzw. die Kontaktteile aus verschiedenen elektrisch leitenden Werkstoffen mit unterschiedlichen Wärmedehnungskoeffizienten bestehen. Die jeweils miteinander zusammenwirkenden Anlageflachen von Rohrleiterabschnitt und Kontaktteil sind mit einer Beschichtung hoher elektrischer Leitfähigkeit versehen. Der Rohrleiterabschnitt ist in seinem an das bzw. an ein Kontaktteil angrenzenden Bereich mit einer Vielzahl axialer Schlitze versehen, womit erreicht wird, daß ■3ich sein Werkstoff bei Erwärmung elastisch verformen kann, ohne daß eine Relativbewegung zwischen den Anlageflächen von Rohrleiterabschnitt und Kontaktteil auftritt und damit die Integrität des elektrischen Kontakts zwischen diesen beiden Elementen trotz unterschiedlicher Wärmedehnungen ihrer V/erkstoffe erhalten bleibt.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung v/ird nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines

einer Phase zugeordneten Teleskop-Trennschalters einer Mehrphasen-Trennschalteranordnung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Dreiphasen-

Trennschalteranordnung nach der Erfindung,

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Fig. 3 eine Seitenansicht des in Fig. 1 ge-

zeirten Trennschalters bei abgenommenem Gehäusedeckel,

Fig. ') als Einzelheit eine Dichtungsanordnung

zwischen dein Trennschaltergehäuse und dem Gehäusedeckel,

Fig. 5 eine Einzelheit der Konstruktion des

freien Leiterendes der feststehenden Leiter des Trennschalters,

Fin;. 5Λ in perspektivischer Darstellung einen

der feststehenden Leiter des Trennschalters ,

Fi-?;. 6 eine Stirnansicht des hülsenförmigen

TeleskopschaltstUckes des Trennschalters,

Fig. 6Λ einen Schnitt längs der Linie VIA-VIA in

Fig. 6, der als Einzelheit ein Zentrierstück zeigt,

Fig. 6b einen Schnitt längs der Linie VIB-VIB in

Fig. 6, der als Einzelheit einen Kontaktfinger zeigt, und

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Fig. 7 einen Querschnitt durch den Trennschalter

längs der Linie VII-VII in Fig. 3.

In den Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen jeweils gleiche Teile bezeichnen, zeigt Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines einer Phase zugeordneten Teleskop-Trennschalters einer Dreiphasen-Trennschalteranordnung nach der Erfindung.

Der Trennschalter 10 weist ein etwa zylindrisches Gehäuse aus Aluminium auf. Das Gehäuse 12 ist an Stützplatten I¹J angeschweißt, die ihrerseits an einem Rahmen 16 befestigt sind. Außerdem enthält der Trennschalter 10 eine Trennkontaktanordnung 18, die koaxial im Gehäuse 12 angeordnet und von diesem durch Porzellanisolatoren 13 elektrisch isoliert ist.

Die Trennkontaktanordnung besteht aus zwei feststehenden Leiterstücken 20 und 22, die mit dem Innenleiter der betreffenden Phasensammelschiene elektrisch zu verbinden sind, und einem beweglichen Schaltstück in Form einer Teleskophülse 2¹^, die zum Verbinden und Trennen der beiden feststehenden Leiterstücke axial verschiebbar ist.

Das Trennschaltergehäuse 12 weist eine Wartungs- und Inspektionsöffnung 26 auf, die durch einen abnehmbaren Deckel aus Aluminium verschlossen ist. Weiter weist das Gehäuse zwei

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Ringteile 30 auf, die durch einen tragenden Wannenteil 32 miteinander verbunden sind, die im Bereich der Ränder der Wartungsöffnung 26 und im unteren Bereich der beiden Ringteile 30 mit diesen verschweißt ist. An den Stirnseiten der Wanne ist jeweils eine Aluminiumplatte 34 an dem betreffenden Ringteil 30 angeschweißt, um den unteren Teil des Gehäuses 12 abzuschließen.

Am Deckel 28 sind vier scharnierartige Spannvorrichtungen angeordnet, nämlich an jeder Deckelecke eine, um einen radialen Druck zwischen dem Deckel und den Ringteilen 30 zu erzeugen. Jede Spannvorrichtung 29 weist einen am Wannenteil 32 angeschweißten geschlitzten Block 31 und einen am Deckel 28 angelenkten Spannbolzen 33 auf. Auf den Spannbolzen sind zwei Muttern 35 aufgeschraubt, die gegen Ober- und Unterseite des Blockes 31 gespannt werden können, so daß man jeweils ein starr befestigtes Scharnier zwischen Deckel und Gehäuse erhält. Zum öffnen des Deckels brauchen dann nur die beiden Spannvorrichtungen 29 einer Deckelseite gelöst zu werden, wonach der Deckel durch Drehung um die Scharnierachse der beiden noch befestigten, als Scharniere wirkenden Spannvorrichtungen der anderen Deckelseite aufgeklappt werden kann. Zwei zusätzliche, ähnlich den Spannvorrichtungen 29 ausgebildete Deckelhaltevorrichtungen 37 sind oben an den beiden Ringteilen 30 angeordnet und wirken mit an der Deckeloberseite angeordneten Blöcken 3*1 zusammen, um eine Biegung des Trennschaltergehäusea infolge auf das Gehäuse und den Deckel wirkender axialer Spannungen zu verhindern.

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Fig. 2 zeigt in Draufsicht eine Dreiphasen-Trennschalteranordnung mit drei den einzelnen Phasen zugeordneten Trennschaltern 9, 10 und 11, die auf dem in den Fig. 1 und 3 sichtbaren Rahmen 16 erhöht angeordnet sein können. Ein schematisch angedeuteter Betätigungsmotor 36 ist mit aus den Trennschaltern herausragenden Antriebswellen 38 gekuppelt. Die Schalterbetätigung erfolgt also motorisch durch den Motor 36 über die Wellen 38 und rechtwinklige Schneckengetriebe 40 im Inneren jedes der drei Trennschalter 9, 10 und 11. über das Schneckengetriebe 40 jedes Trennschalters wird eine axial in dem betreffenden Trennschalter angeordnete Schraubspindel 42 gedreht, mit welcher eine Spindelmutter 44 zusammenwirkt, die gemäß den Fig. 2, 3 und 7 an einem im Inneren der als Schaltstück dienenden Teleskophülse 24 angeordneten Kupplungsrohr 46 befestigt ist.

Die Wartungsöffnung 26 im Gehäuse 12 bewirkt eine Diskontinuität bzw. Ungleichförmigkeit der Stromverteilung des durch das Gehäuse fließenden Stromes, was eine zwischen dem Gehäuse 12 und der dem Innenleiter der Phasensammelschiene zugeordneten Trennkontaktanordnung 18 wirksame elektrodynamische Kraft erzeugt. Bei Nennstrombelastung ist diese Kraft verhältnismäßig klein und liegt weit unterhalb der festigkeitsmäßigen Belastbarkeit der Trennschalterkomponenten. Im Fehlerstrom- oder Kurzschlußfall kann die Stromstärke aber Spitzenwerte bis zum Fünfzigfachen der Nennstromstärke erreichen. Die dadurch her-

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vorgerufenen elektrodynamischen Kräfte auf die Leiterteile von Trennschaltern mit derartiger ungleichförmiger Stromverteilung können dabei während einer kurzen Zeitspanne, etwa im Bereich einer Periode, extreme Stärken erreichen und umfangreiche Schäden verursachen.

Zur Vermeidung der genannten elektrischen Diskontinuität durch die V/artungsöffnung 26 und zur Abdichtung des Gehäuses gegen Staub, Wasser und andere Verunreinigungen ist eine Doppeldichtungsanordnung vorgesehen. Wie die Fig. 1 und 4 zeigen, ist an den beiden Ringteilen 30 entlang der quer zur Trennschalterachse verlaufenden Ränder der Wartungsöffnung 26 jeweils eine elektrisch leitfähige Dichtung 48 befestigt. Diese leitfähige Dichtung 48 besteht aus verzinnter Kupferlitze und ist mittels Schrauben 50 an dem betreffenden Ringteil 30 befestigt. Anstelle der hier genannten Kupferlitze können auch andere mit einem gut leitfähigem Überzugsmetall versehene Metallitzen Anwendung finden, sofern die gewählten Werkstoffe elektrochemisch mit den Werkstoffen des Deckels 28 und der Ringteile 30 verträglich sind, um elektrochemische Korrosion zu vermeiden.

Außerdem verläuft eine zur Abdichtung dienende elastische Dichtung 52 aus Neoprengummi entlang aller vier Ränder des Deckels 28, wie die Fig. 1 und 4 zeigen. Wenn der Deckel 28 mittels der Spannvorrichtungen 29 straff gegen das Gehäuse 12

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gespannt ist, wird die Neoprengummi-Dichtung 52 zwischen dem Deckel 28 und dem Gehäuse 12 eingeklemmt und bildet eine wetterfeste Abdichtung. Die Spannkraft zwischen Deckel und Gehäuse bewirkt auch einen guten elektrischen Kontakt an zahlreichen Stellen zwischen dem Deckel 28 und der Hetallitze 48 sowie zwischen der Metallitze 48 und den Ringteilen 30 des Gehäuses. Demzufolge ist keine wesentliche Diskontinuität der Stromverteilung im Bereich der Wartungsöffnung 26 bei axialem Stromfluß durch den Trennschalter mehr vorhanden. Die gute elektrische Verbindung ergibt sich aufgrund der Vielzahl der Kontaktstellen zwischen den zahlreichen Einzeldrähten der Litze und durch eine Silberbeschichtung der mit der Metallitze in Berührung stehenden Ränder des Deckels 28 und der Ringteile 30.

Durch Verwendung der vier Spannvorrichtungen und der verzinnten Kupferlitze entfällt die Notwendigkeit zahlreicher Schrauben zur Befestigung des Deckels und zur Aufrechterhaltung des elektrischen Kontakts zwischen Deckel und Gehäuse, so daß Wartungsarbeiten weitgehend vereinfacht werden.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, besteht jedes der beiden feststehenden Leiterstücke 20 und 22 aus einem Aluminiumzylinder 23 und einem feststehenden Kontaktrincr 54, dessen Konstruktion aus dem in Fig. 5 gezeigten Schnitt mehr im einzelnen hervorgeht. Da die Kontaktringe 54 der beiden fest-

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stehenden LeiterstUcke spiegelbildlich gleich ausgebildet sind, ist nur ein Kontaktring, nämlich der Kontaktring des einen feststehenden Leiterstückes 20 dargestellt und näher beschrieben. Am Ende des Zylinders 23 ist ein Flanschring 56 aus Aluminium angeschweißt, dessen Stirnfläche 58 silberbeschichtet ist. An diesem Flanschring 56 ist mittels Schrauben 60 ein ebenfalls silberbeschichteter Kontaktring 62 aus Kupfer befestigt. Eine Anzahl von unter jeder Schraube 60 angeordneten Tellerfedern 65 stellt sicher, daß nach dem Festspannen der Schrauben 60 ein guter elektrischer Kontakt mit geringem übergangswiderstand zwischen dem Flanschring 56 und dem kupfernen Kontaktring 62 vorhanden ist.

V/enn die Anlageflächen des Flanschrings 56 und des Kontaktrings 62 bewegungsfrei aneinander anliegen, ist die Integrität des widerstandsarmen elektrischen Übergangs zwischen diesen beiden beschichteten Anlageflächen gewahrt. Jedoch haben Kupfer und Aluminium wesentlich voneinander verschiedene Wärmedehnungskoeffizienten, und bei großen elektrischen Leitern, die Ströme in der eingangs erläuterten Größenordnung führen, treten meßbare Wärmedehnungsdifferenzen auf, die eine Bewegung der elektrischen Übergangsflächen (Anlageflächen 58 und 6Ί) relativ zueinander hervorrufen. Dieses Problem wird dadurch minimal gehalten, daß axiale Schlitze 66 in den Aluminiumzylinder 23 und den Flanschring 56 eingeschnitten sind, die rechtwinklig zur Grenzfläche zwischen dem aus Aluminium bestehenden

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Flanschring 56 und dem kupfernen Kontaktring 62 verlaufen. Axiale Länge und gegenseitiger Umfangsabstand der Schlitze 66 sind so gewählt, daß das Maß der Bewegung zwischen dem aus Aluminium bestehenden Flanschring 56 und dem kupfernen Kontaktring 62 auf einen vernachlässigbar kleinen Wert herabgesetzt wird, da sich nunmehr das Aluminium bei Wärmebewegungen des Kupfers zwischen den Schlitzen biegen kann, wobei die auftretenden Biegungen des Aluminiums gut innerhalb des elastischen Verformungsbereiches des Aluminiums bleibt. Man erhält infolgedessen eine Aluminium-Silber-Silber-Kupfer-Grenzflächenanordnung, die durch Verringerung der auftretenden Relativbewegung zwischen den beteiligten Komponenten trotz unterschiedlicher Wärmedehnungen gleichbleibende Leitfähigkeitseigenschaften besitzt.

Die Konstruktion der das Schaltstück bildenden Teleskophülse 24 ist in den Fig. 6 und 7 deutlicher dargestellt. Ein Aluminiumzylinder 68 ist im Gehäuse auf Isolatoren 70 abgestützt, an denen jeweils ein Lagergehäuse 72 befestigt ist, das Kugellager 73 enthält und auf parallel zur Schalterachse im Gehäuse 12 befestigten Führungsschienen 74 axial verschiebbar sind. Die Lagergehäuse 72 und Führungsschienen 74 bilden also zusammen geradlinige Führungen. Normalerweise finden bei geradlinigen Führungen gehärtete Stahlschienen aus einsatzgehärtetem Legierungsstahl 8620 oder rostfreiem Stahl 44o Anwendung. Gehärteter Stahl ist jedoch ferromagnetisch und

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das bei den normalen Betriebsströmen mit einer Stromstärke von etv/a 20.000 A innerhalb des Schalters erzeugte starke Magnetfeld führt zu hohen elektrischen Verlusten, die erhebliche Erwärmungsprobleme verursachen. Die Führungsschienen 7Ί sind daher aus austenitischem rostfreiem Stahl beispielsweise der Qualität 303 hergestellt. Die Lagerkugeln 73 der in den Lagergehäusen angeordneten Lager walzen schnell Nuten in die Führungsschienen ein, wodurch sich die ursprünglich punktförmig angreifende Stützkraft der Lagerkugeln über einen größeren, mit der jeweiligen Lagerkugel in Berührung stehenden Flächenbereich der betreffenden Nut verteilt. Aufgrund der so erfolgenden Kaltverformung des Oberflächenbereichs der Führungsschienen durch die darauf rollenden Lagerkugeln wird der rostfreie Stahl kaltverfestigt. Die dabei kombiniert eintretende Oberflächenvergrößerung und Kaltverfestigung bewirkt eine nur anfängliche Nutbildung, wonach keine weitere Werkstoffverformung mehr eintritt. Obwohl die Genauigkeit der so erreichten Führung etwas geringer ist als bei Führungen aus gehärtetem Stahl, ist die erreichte Genauigkeit im Hinblick auf die bei der Teleskop-Trennkontaktanordnung einzuhaltenden Toleranzen mehr als ausreichend.

Zwei an einem Ende des Zylinders 68 innen an diesem angeschweißte Verbindungskörper 76 sind durch Bolzen mit zwei an dem parallel zur Schalterachse verlaufenden Kupplungsrohr 46 angeschweißten Armen 80 verbunden. Eine Drehung der Gewindespindel Ί2 wird über die damit zusammenwirkende Spindelmutter M in eine

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axiale Verschiebung den Kupplungsrohres und folglich in eine axiale Verschiebung der damit gekuppelten Teleskophülse 24 entlang r'^v TM/r ur gsschienen 74 umgesetzt.

.'-.^o- (^₁, beiden Endes des Zylinders 68 ist mit einer '··■'■■:.!·">.'■^!■;^v i'^u'ing 82 versehen, die in den Fig. 6A und 6B mehr ;,·, -i_M7oi_; -p dargestellt ist. An jedem Ende des Zylinders 68 ir', i i ρ 'ianschring 84 aus Aluminium mit silberbeschichteter Γ-f. irnfläche 86 angeschweißt. Zwischen diesem Flanschring 84 und einem ebenfalls aus Aluminium bestehenden Haltering 92 ist ein silberbeschichteter Kontaktring 88 aus Kupfer mit einer dem Flanschring 84 zugewandten Stirnfläche 90 mittels einer Anzahl von Schrauben 94 eingespannt, welche die silberbeschichteten Stirnflächen 86 und 90 des Flanschrings und des Kontaktrings miteinander in Anlage halten. Ebenso wie bei den festen Leiterstücken sind axiale Schlitze 66 in den Flanschring 84 und den Zylinder 68 eingeschnitten, um die schädlichen Auswirkungen unterschiedlicher Wärmedehnungen zwischen dem kupfernen Kontaktring 88 und dem Aluminium des Flanschrings 84 und des Zylinders 68 minimal zu halten.

Am Innenumfang der Kontaktanordnung 82 ist eine Vielzahl von Kontaktfingern angeordnet, die mittels Federn 102 zwischen dem Kontaktring 88 und dem der Federabstützung dienenden Haltering 92 gehalten werden. Jeder Kontaktfinger weist einen

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silberbeschichteten Fingerkörper 96 aus Kupfer auf, der so geformt ist, daß er mit dem Kontaktring 88 ein Drehgelenk 98 bildet, und der einen Schlitz 100 aufweist, in welchen die zugehörigen Schraubenfeder 102 eingepreßt ist. Die Fingerkörper 96 sind Abschnitte eines Strangpreßprofils, jedoch können sie auch auf pulvermetallurgischem Wege oder mit Hilfe anderer Dearbeitungsverfahren hergestellt werden. Die Kontaktfinger sitzen beweglich in der Kontaktanordnung 82, wobei die das Drehgelenk 98 bildende Kante in einem Eck des Kontaktrings 88 und das freie Ende der Druckfeder 102 in einer Haltenut 104 dee Halteringes 92 sitzt. Die Winkelform des Schlitzes 100 des Fingerkörper3 96 ergibt zwei Federkraftkomponenten, die auf den Fingerkörper 96 wirken, nämlich eine die Gelenk- und Kontaktkante 98 satt in das Eck des Kontaktrings 88 drängende Komponente und eine den Finger radial einwärts (in Fig. 6B abwärts) drängende Komponente, wodurch bei geschlossenem Trennschalter eine Kontaktdruckkraft zwischen dem Kontaktfinger und dem Kontaktring 62 des betreffenden feststehenden Leiterstückes 20 bzw. 22 erzeugt wird. Die Anordnung der Feder ergibt eine etwa 90 % der Federkraft betragende Komponente, welche auf die Kontakt- und Gelenkstelle mit dem Kontaktring 88 wirkt, so daß an dieser Stelle ein nur sehr geringer Leistungsverlust auftritt, und eine etwa 10 % der Federkraft betragende Komponente, welche den Fingerkörper 96 gegen den Kontaktring 62 drängt. Diese den Fingerkörper 96 gegen den Kontaktring 62 drängende Kraftkomponente ändert sich nur

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unwesentlich mit der Kontaktfingerstellung, da eine Drehung des Kontaktfingers um den Kontakt- und Gelenkpunkt 98 innerhalb der gegebenen Grenzen die Federlänge nicht wesentlich verändert. Die Haltenut 104 in dem Federhaltering 92 positioniert die Feder 102 in der richtigen Weise und hält sie unter der richtigen Vorspannung. Da der Durchmesser der Feder 102 und die Dicke des Fingerkörpers 96 etwa gleich groß sind, können die Kontaktfinp;er mit sehr geringem gegenseitigem Abstand nebeneinander angeordnet werden, wie Fig. 6 zeigt, so daß man eine große Anzahl von Kontaktfingern am Umfang der Kontaktanordnung erhält. Diese Anordnung ergibt geringe elektrische Verluste, vermeidet die Notv:endigkeit von überbrückungen, ermöglicht eine große Anzahl einzelner Kontakte, ist infolge des Vorhandenseins von jeweils nur zwei beweglichen Teilen sehr einfach, benötigt nur minimale Öffnungs- und Schließkräfte, gestattet ein leichtes Austauschen einzelner Kontaktfinger durch einfaches Zusammendrücken der jeweiligen Feder 102 und Herausnehmen des Kontaktfingers und ermöglicht trotzdem extrem hohe Nennstromstärken.

Wie aus den Fig. 6 und 6A ersichtlich ist, ist eine Anzahl von Lagesicherungs- und Zentrierstücken 106 symmetrisch am Umfang der Kontaktanordnung 82 verteilt. Jedes dieser Lagesicherungsund Zentrierstücke I06 weist die gleiche Querschnittsform wie die Kontaktfinger 96 auf (und kann aus dem gleichen Strangpreßprofil hergestellt sein), hat jedoch in Umfangsrichtung die doppelte Dicke. Die Zentrierstücke IO6 sind mittels Schrauben I08 fest

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an der Kontaktanordnung 82 befestigt. Demzufolge sind die Zentrierstücke 106, denen keine Druckfedern 102 wie den Kontaktfingern 96 zugeordnet Bind, straff gegen die Innenfläche der Kontaktanordnung 82 gespannt. Diese Zentrierstücke IO6 erfüllen zwei Funktionen, nämlich einerseits dienen sie der jederzeitigen umfangsmäßigen Kontaktausrichtung, insbesondere während des Schließ- und Trennvorgangs, und andererseits dienen sie als Führungen beim Aufschieben der Teleskophülse 2k auf die Kontaktringe 62. Damit entfällt die Notwendigkeit von mit öffnungen versehenen Kontaktelementen und eines Stabilisierungsringes .

Wie die Fig. 1 und 5A zeigen, weisen die feststehenden Leiterstücke 20 und 22 jeweils den bereits erwähnten Aluminiumzylinder 23 und eine ebenfalls aus Aluminium bestehende Stirnplatte 110 auf, in welcher eine quadratische, mittels einer Deckelplatte 114 zu verschließende Zugangsöffnung 112 gebildet ist. Ein am Zylinder 23 des einen feststehenden Leiterstückes 20 angeschweißter I-Träger 115 (102) trägt daa rechtwinklige Schneckengetriebe 40, das mittels einer inneren Antriebswelle 116, die Über Isolatoren 120 und Muffen 121 mit der Antriebswelle 38 gekuppelt ist, direkt angetrieben wird« Im Inneren des feststehenden Leiterstückes 20 angeordnete Universalgelenke 122 und flexible Kupplungen 121 zwischen den, den einzelnen Phasen zugeordneten Trennschaltern 9, 10 und 11

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der Dreiphasen-Trennschalteranordnung dienen zum Ausgleich kleinerer Fluchtungsfehler.

Den Abtrieb des Schneckengetriebes 40 (Fig. 2) bildet die Schraubspindel 42, mit v/elcher die am Ende des Kupplungsrohres im Zylinder 68 der Teleskophülse befestigte Spindelmutter zusammenwirkt. Das Einschalten des Motors 36 bewirkt eine Drehung der Antriebswellen 38 und II6, was wiederum in eine Drehung der Gewindespindel 42 umgesetzt wird. Diese Drehbewegung wird in eine axiale Verschiebebewegung der Spindelmutter 44 umgesetzt, wodurch die gesamte Teleskophülse 24 entlang der Führungsschienen 74 verschoben wird, über Haltewinkel am Wannenteil 32 des Trennschaltergehäuses befestigte Mikroschalter 125 schalten den riotor 36 ab, wenn die Teleskophülse um die erforderliche Distanz verschoben worden ist.

Ein erfindungsgemäßer Trennschalter hat beispielsweise ein Gehäuse 12 mit einem Durchmesser von etwa 120 cm und eine Trennkontaktanordnung mit einem Durchmesser von etwa 70 cm. Am Innenumfang der Kontaktanordnung 82 sind etwa 350 Kontaktfinger angeordnet. Dieser Schalter ist für einen Nennstrom von 20.000 A bei einer Spannung von 22.500 V ausgelegt und wurde erfolgreich einem Prüfstrom mit einer Spitzenstromstärke von 49O.IOO A unterzogen. Es ist anzunehmen, daß dieser

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Schalter Spitzenströme von bis zu 1000 kA aushalten kann.

Der beschriebene Trennschalter zeichnet sich durch hervorragende mechanische und elektrische Festigkeit auch beim Auftreten extrem starker Fehlerströme aus und ermöglicht trotzdem eine einfache und sichere Wartung. Außerdem besitzt der erfindungsgemäße Trennschalter eine große Anzahl einzelner Kontaktstellen zwischen den beiden Anschlüssen des Schalters und ist trotzdem kostengünstiger als bekannte Schalter herzustellen.

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Leerseite

ORIGINAL INSPECTED

Claims

Patentansprüche

Quj Trennkontaktanordnung für Trennschalter, nit mindestens einen rohrförmigen Kontaktstück in Form eines Rohrleiterabschnitts und eines daran befestigten Kontaktteils, wobei Rohrleiterabschnitt und Kontaktteil aus verschiedenen elektrisch leitenden Werkstoffen nit unterschiedlichen VJämedehnun^_skoeffizienten bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß de- Rohrleiterabschnitt (56, 66; 68, 84) in seine- an das Kontaktteil (62; 88) angrenzenden Bereich mit einer Vielzahl von mit gegenseitigen Ura'anssabsU'nden angeordneten axialen Schlitzen (66) versehen ist, deren axiale Länp;e und n^enseiti^e Abstände so gewählt sind, daß sich der '■'-rkstoff de, Rohrleiterabschritts zwischen den einzelnen Schlitzer bei Erwörmur- nur innerhalb seines elastischen Verformun.^sbereichs verformt.

2. Trennkontaktanordnun- nach Anspruch 1, dadurch rekennzeichnet, daß das Kontaktteil (62; 88) derart an dem Rohrleiterabschnitt (56, 66; 63, SH) hefestirt ist, daß es mit einer Anla^fläche (GK; P₆) in resW mechanischer Berührung und _ruten elektrische- Kontakt mit -iner entsprechenden AnlarePl.'lche (58; 90) des Rohrleiterabschnitts steht, und daP, die beiden AnI*reflächen jev/eJlR mit einer Beschichtung hoher elektrischer Leitfähigkeit versehen sind.

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3· Trennkontaktanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktteil (62; 88) an dem Rohrleiterabschnitt (56, 66; 68, 8¹J) angeschraubt ist.

¹J. Trennkontaktanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anlageflächen (58, 64; 86, 90) silberbeschichtet sind.

5. Trennkontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis¹!, dadurcli gekennzeichnet, daß der Rohrleiterabschnitt (56, 66; 68, 8¹J) aus Aluminium und das Kontaktteil (62; 88) aus Kupfer besteht.

6. Trennkontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch zwei feststehende rohrförmige Kontaktstücke (20, 22), die mit gegenseitigem Axialabstand angeordnet sind und an ihren einander zugewandten Enden jeweils das Kontaktteil (62) aufweisen, und durch ein teleskopartig axial verschiebbares Kontaktstück (2'I) in Form einer Kontakthülse zum Verbinden und Trennen der beiden feststehenden Kontaktstücke, 6:\a an beiden Enden seines Hohrleiterabschnitts (68, 8¹J) jeweils ein Kontaktteil (88) aufweist.

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