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Hydraulische Betätigungsvorrichtung für
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elektrische Hochspannunqs-Leistunqsschalter Die Erfindung bezieht
sich auf eine hydraulische Betätigungsvorrichtung für elektrische Hochspannungs-Leistungsschalter
mit einem hydraulischen Speicher und einem aus Kolben und Zylinder bestehenden Antrieb,
der über eine den Speicherdruck steuernde Ventileinrichtung wahlweise mit Druck
beaufschlagt oder von Druck entlastet ist.
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Bei einer aus der Betriebsanleitung 3 AT 5/550 kV, Best.-Nr.
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SW 8521 bekannten hydraulischen Betätigungsvorrichtung ist die Ventileinrichtung
zwischen dem Speicher und dem aus Kolben und Zylinder bestehenden hydraulischen
Antrieb räumlich von beiden entfernt angeordnet. Eine derartige Anordnung ist immer
dann in Betracht zu ziehen, wenn zwei gleichzeitig umzusteuernde hydraulische Antriebe
mehrere Schaltkontakte einer Phase R, S oder T betätigen sollen.
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Dies bietet den Vorteil, daß man mit einer einzigen Ventileinrichtung
pro Phase des Leistungsschalters auskommt, wobei sich allerdings längere Rohrleitungen
ergeben. Längere Rohrleitungen können jedoch im hydraulischen System Schwingungen
bedingen, die besonders während des Einschaltvorganges, wenn der hydraulische Antrieb
mit Druck beaufschlagt wird, zu einer starken Belastung der mechanischen Antriebsteile
führen können.
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Da aus Wartungsgründen die hydraulischen Antriebe meist auf Erdpotential
angeordnet sind, werden die Betätigungskräfte für die auf Hochspannungspotential
liegenden Schaltstellen über elektrisch isolierende Schaltstangen übertragen, die
beim Ein- und Ausschalten auf Druck und Zug belastet werden.
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Es ist üblich, daß bei Hochspannungs-Leistungsschaltern von Beginn
des Ein- oder Ausschaltkommandos bis zur Ausführung, d. h. bis zum Öffnen oder Schließen
der elektrischen Schaltstellen, sich Zeiten in der Größenordnung 20 bis 100 msec
ergeben, daß also mit erheblichen Stoßkräften auch im Bereich der Schaltstangen
gerechnet wird. Diesen Stoßkräften werden, wenn im hydraulischen System Schwingungen
auftreten, Kräfte überlagert, die im ungünstigsten Fall zu einer Uberlastung der
elektrisch isolierenden Schaltstangen führen können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Betätigungsvorrichtung
der eingangs genannten Art anzugeben, bei der die Belastungen auf die mechanischen
Antriebsteile, insbesondere auf die isolierende Schaltstange, auch bei schnell schaltenden
Hochspannungs-Leistungsschaltern verringert werden können, insbesondere soll eine
die dynamischen Antriebskräfte überlagernde Schwingungskomponente gering gehalten
werden.
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Nach der Erfindung wird dies dadurch gelöst, daß zwischen dem Speicher
und der Ventileinrichtung eine Dämpfungskammer angeordnet ist.
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Durch Anwendung der Erfindung werden die im hydraulischen Rohrleitungssystem
auftretenden Schwingungen an einer zentral gelegenen Stelle unterdrückt und so gedämpft,
daß eine die dynamischen Kräfte übersteigende Kraftkomponente infolge von Schwingungen
im hydraulischen System nicht wirksam werden kann.
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Es ist aus dem VDI-Forschungsheft 575, Seiten 28 bis 48 bekannt, zum
Abbau von Schwingungen Dämpfungselemente vorzusehen, wobei als einfachste Möglichkeit
zur Minderung von Förderstromimpulsen einer Pumpe der Einbau einer Einzelkammer
in die Druckleitung direkt hinter der Pumpe
beschrieben ist. Dabei
wird davon ausgegangen, daß die Wirksamkeit einer Dämpfungskammer sich dadurch ergibt,
daß die Ungleichförmigkeit des Förderstromes durch die Speicherwirkung des kompressiblen
Flüssigkeitsvolumens abgebaut wird.
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Bei einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung für elektrische Hochspannungs-Leistungsschalter
steht jedoch der notwendige Hydraulikspeicher mit seinem für mehrere Aus- und Einschaltungen
versehenden Speichervolumen zugleich ein großes Dämpfungsglied dar, das an sich
den Einbau einer besonderen Dämpfungskammer entbehrlich machen sollte, zumal dieser
Speicher in aller Regel zwischen einer Hydraulikflüssigkeit fördernden Pumpe und
der den Antrieb steuernden Ventileinrichtung liegt. Dennoch können sich bei Hochspannungs-Leistungsschaltern
mit Betätigungsvorrichtungen der eingangs genannten Art im Rohrleitungssystem der
Hydraulikflüssigkeit Schwingungen ergeben. Erst die Anordnung einer Dämpfungskamer
zwischen dem Speicher und der die Antriebe steuernden Ventileinrichtung führt zu
einer wirksamen Verringerung der Schwingungskräfte.
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Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Dämpfungskammer
von einer zwischen dem Speicher und der Ventileinrichtung angeordneten Rohrleitung
gebildet, die von den Rohrdurchmesser reduzierenden Lochblenden begrenzt ist.
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Durch die Benutzung einer ohnehin vorhandenen Rohrleitung zwischen
dem Speicher und der Ventileinrichtung als Dämpfungskammer können bestehende hydraulische
Betätigungsvorrichtungen durch nachträglichen Einbau von den Durchflußquerschnitt
der Rohrleitung reduzierenden Lochblenden in einfacher Weise umgerüstet werden,
d. h. ohne Veränderung der mechanischen Antriebsteile zu Schalterausführungsformen
mit kürzeren Ausschaltzeiten ertüchtigt werden. Der Hydraulikdruck im System läßt
sich nämlich steigern, ohne
daß die mechanischen Antriebsteile durch
Schwingungskräfte zusätzlich belastet werden.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist der
Lochblendendurchmesser annähernd halb so groß wie der Rohrdurchmesser. So kann beispielsweise
der Lochblendendurchmesser 22 mm und der Rohrdurchmesser 38 mm betragen.
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Eine übliche Länge bei Hochspannungs-Leistungsschaltern für 240 bis
800 kV beträgt etwa 1,5 bis 3 m.
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Anhand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer hydraulischen
Betätigungsvorrichtung für elektrische Hochspannungs-Leistungsschalter beschrieben
und die Wirkungsweise erläutert.
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In der Figur ist eine hydraulische Betätigungsvorrichtung schematisch
dargestellt, die zwei zu einer Phase R gehörende Schaltstellen 1 und 2 eines elektrischen
Hochspannungs-Leistungsschalters aufweist. Die Schaltstellen 1, 2 werden über elektrisch
isolierende Schaltstangen 3, 4 von Antrieben 5 betätigt, die je einen Zylinder 6
und einen Kolben 7 haben. An den Zylinder 5 sind Rohrleitungen 8, 9 angeschlossen,
in denen Hydraulikflüssigkeit geführt ist.
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Die Rohrleitungen 8 sind mit einem Hydraulikspeicher 10 ständig verbunden,
der seinerseits aus einem Zylinder 11 mit einem freilaufenden Kolben 12 besteht.
Der Kolben 12 trennt im Zylinderinnenraum 13 Gas, insbesondere Stickstoff, von der
Hydraulikflüssigkeit, die in den Zylinderinnenraum 13 mittels einer Pumpe 14 aus
einem Reservoir 15 gepumpt und auf einem Druck von beispielsweise 350 bar gehalten
wird.
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Sinkt der Druck im System ab, so läuft die Pumpe an und fördert soviel
Hydraulikflüssigkeit aus dem Reservoir 15 in den Speicher 10, daß das Gas im Zylinderinnenraum
13 verdichtet und -auf den erforderlichen Druckwert gebracht wird.
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Die Kolben 7 der Antriebe 5 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel
als Differentialkolben ausgebildet, deren kleinflächige Seite ständig mit dem Speicherdruck
über die Rohrleitungen 8 belastet ist. Die großflächige Seite, die den Rohrleitungen
9 zugewandt ist, wird über eine Ventileinrichtung 16 wahlweise mit Druck beaufschlagt
oder von Druck entlastet. In der dargestellten Position ist die großflächige Seite
der Kolben 7 entlastet, d. h. die Rohrleitungen 9 stehen über die Ventileinrichtung
16 mit dem Reservoir 15 (Niederdruck) in Verbindung.
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Zum Umsteuern der Schaltstellen 1, 2 wird unter dem Speicherdruck
stehende Hydraulikflüssigkeit über eine Rohr leitung 17 und die umgesteuerte Ventileinrichtung
16 mit den Rohrleitungen 9 in Verbindung gebracht, so daß der Hydraulikdruck die
großflächigen Seiten der Kolben 7 belastet.
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Dadurch überwiegt die auf die großflächige Kolbenseite ausgeübte Kraft,
so daß der Kolben 7 die Schaltstellen 1 und 2 mittels der Schaltstangen 3, 4 schließt.
Hierbei werden die elektrisch isolierenden Schaltstangen 3, 4 auf Stoß beansprucht.
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Zur Unterdrückung von Schwingungen im hydraulischen Rohrleitungssystem
ist zwischen dem Speicher 10 und der Ventileinrichtung 16 eine Dämpfungskammer 18
angeordnet, die von der zwischen dem Speicher 10 und der Ventileinrichtung 16 angeordneten
Rohrleitung 17 gebildet ist. Diese Rohrleitung 17 wird dabei von den Rohrdurchmesser
reduzierenden Lochblenden 19 begrenzt. Der Durchmesser der Lochblenden 19 ist im
dargestellten Ausführungsbeispiel annähernd halb so groß wie der Rohrdurchmesser.
Der Lochblendendurchmesser kann 22 mm bei einem Rohrdurchmesser von 38 mm betragen.
Die zwischen den beiden begrenzenden Lochblenden 19 liegende Rohrlänge beträgt etwa
1,5 bis 3 m.
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Die dargestellte Dämpfungskammer 18 führt zu einer gleichmäßigen Belastung
der Druckkräfte auf die elektrisch isolierenden Schaltstangen 3, 4 während des Einschaltens.
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Zum Ausschalten ist die Dämpfungskammer im wesentlichen unwirksam,
weil die den Durchflußquerschnitt der Rohrleitung 17 reduzierenden Lochblenden keine
Ölströmung während des Ausschaltens führen. Hierzu werden nämlich die Rohrleitungen
9 von der Ventileinrichtung 16 geöffnet und die großflächige Seite der Kolben 7
drucklos gemacht.
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Nur im Augenblick des Umsteuerns der als Dreiwegeventil ausgebildeten
Ventileinrichtung 16, wenn die Rohrleitungen 17 und 9 kurzzeitig mit dem Reservoir
15 (Niederdruck) verbunden sind, ergibt sich eine Reduzierung der abströmende, auf
Hochdruck stehenden Ölmenge, so daß es möglich ist, mittels der bei der Erfindung
vorgesehenden Dämpfungskammer die beim Betätigen hydraulischer Antriebe für Hochspannungs-Leistungsschalter
vorzusehende Menge der Hydraulikflüssigkeit zu reduzieren oder bei gleichem Speicherinhalt
mehr gespeicherte Energie zur Verfügung zu stellen.
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1 Figur 5 Ansprüche
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