DE3431015C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Aus der DE-OS 27 08 349 ist ein Druckgas-Leistungsschalter mit einer Druck­ entlastungsöffnung bekannt, welche mittels einer Brechmembran verschlossen ist, die bei höheren Drücken als dem Betriebsdruck zerstört wird. Eine Kunststoffschicht dient als Splitterschutz.

Hochspannungsleistungsschalter können - abhängig von der Betriebsspannung und den Einsatzbedingungen - mit Einschaltwiderständen ausgerüstet werden, die beispielsweise innerhalb der Isolatoren der Schalter angeordnet sein können. Diese Einschalt-Widerstände haben die Aufgabe, beim Einschalten von Freileitungen die Schaltspannungen zu begrenzen. Die Einschaltdauer liegt im Bereich von 10 ms.

Bei einem Schalter in "Aus"-Stellung kann bei einem inneren Überschlag über die Einschalt-Widerstände ein Kurzschlußstrom auftreten, der sehr schnell zu einem den Isolator gefährdenden Innendruck führt. Eine Explosion kann durch die bekannte Berstscheibe verhindert werden, die den Druck in be­ kannter Weise auf unschädliche Werte begrenzt.

Im Falle einer Belastung des Einschalt-Widerstandes über längere Zeit, beispielsweise durch Innenüberschlag über die Widerstandsschaltstrecke, würde der Widerstand zunehmend erwärmt. Bei hohen Temperaturen kann der Porzellan-Isolator, der den Einschalt-Widerstand umhüllt, platzen. Die Druckerhöhung ist dabei vergleichsweise klein, so daß der Isolator durch eine oben beschriebene Berstscheibe nicht geschützt werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schutzvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die auch im Falle eines verhältnismäßig kleinen, den Einschalt-Widerstand überlastenden Stromes ein Zerstören des unter Innendruck eines Isolier- bzw. Löschgases stehenden Isolators wegen unzulässiger Temperaturerhöhung verhindert.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 be­ schrieben.

Der besondere Vorteil der Erfindung wird darin gesehen, daß für die er­ findungsgemäßen Ziele eine bereits vorhandene, ein Bersten des Isolators aufgrund eines Überdruckes des Isolier- bzw. Löschgases verhindernde Berst­ scheibe verwendet werden kann, da neben dieser lediglich eine zusätzliche Einrichtung benötigt wird. Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht somit vorteilhafterweise einen Schutz des Isolators gegen Bersten bei Über­ drücken des Isolier- bzw. Löschgases als auch gegen Platzen bei unzuläs­ sigen Temperaturerhöhungen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung darge­ stellt, und zwar zeigt die einzige Figur den Endbereich eines Isolators im Halbschnitt sowie den zugehörenden Abschlußdeckel im Teilschnitt.

Ein unter dem Innendruck eines Isolier- bzw. Löschgases stehender Isolator eines Hochspannungsleistungsschalters weist eine zylinderförmige Außen­ wandung 17, z. B. aus Porzellan auf. Diese Außenwandung 17 wird durch eine elektrisch leitende Anschlußplatte 13 verschlossen, die über einen Befesti­ gungsflansch 18, Gewindeschrauben 19 und 20 sowie eine Ringdichtung 21 gas­ dicht an der Außenwandung 17 befestigt ist. Im Innenraum des Isolators ist ein Einschalt-Widerstand 14 vorgesehen, der parallel zur Mittelachse des Isolators liegt, teilweise durch eine in der Anschlußplatte 13 vorhandenen Bohrung 22 hindurchragt und mittels einer Platte 9 und isolierten Gewinde­ bolzen 12 an der Anschlußplatte 13 befestigt ist. Auf der Anschlußplatte ist der etwa halbkugelförmige ausgebildete Abschlußdeckel 8 beispielsweise mit Hilfe der Gewindeschrauben 20 befestigt, wobei eine Ringdichtung 23 eine gasdichte Verbindung zwischen diesen beiden Bauteilen sicherstellt.

In seinem Stirnbereich weist der Abschlußdeckel 8 eine Öffnung 24 auf, die durch eine innen liegende Berstscheibe 1 gasdicht verschlossen ist und bei Auftritt eines unzulässigen Überdruckes im Innenraum des Isolators zer­ bricht und somit die Öffnung 24 freigibt. Im Innenraum des Abschlußdeckels 8 ist in unmittelbarer Nähe der Berstscheibe 1 eine Einrichtung 25 ange­ ordnet, die einen Kolben 2 mit einer in Richtung der Berstscheibe 1 wei­ senden Spitze 5 aufweist. Der Kolben 2 ist in einem ortsfesten Zylinder 4 axial verschiebbar gelagert, der über Befestigungsstreben 26 an dem Ab­ schlußdeckel 8 mechanisch befestigt ist. Der Kolben 2 wird durch eine Ver­ riegelungseinrichtung bei vorgegebenen Temperaturwerten des Einschalt-Wider­ standes 14 in einer vorgegebenen Stellung gehalten, wobei die Überschrei­ tung der vorgegebenen Temperaturwerte der Kolben 2 entriegelt wird, in Richtung der Berstscheibe 1 beschleunigt wird und die Berstscheibe 1 zer­ stört. Die Beschleunigung erfolgt durch eine im Zylinder 4 angeordnete, auf den Kolben 2 wirkende vorgespannte Feder 15.

Ein in eine Öffnung des Kolbens 2 entgegen der Federkraft einer Druck­ feder 7 eingreifender Verriegelungsstößel 6 ist Teil der Verriegelungsein­ richtung. Die Öffnung ist als eine am äußeren Umfang des Kolbens 2 angeord­ nete Ringnut ausgebildet, in der sich ein einen radialen, durchgehenden Schlitz aufweisender Kolbenring 3 befindet. Der Verriegelungsstößel 6 greift im Verriegelungszustand in den radial liegenden Schlitz unter Auf­ weitung des Kolbenringes 3 ein, daß eine über den ganzen Umfang des Kolben­ ringes 3 wirkende Anlage an einer Ringschulter, die durch einen konischen Übergang zu einem etwas geringeren Innendurchmesser als im übrigen Bereich gebildet wird, des Zylinders 4 und dem Kolben 2 hergestellt ist.

In der Verriegelungsstellung wird der Verriegelungsstößel 6 durch einen ent­ gegen der Federkraft der Feder 7 gespannten Stahldraht 10 gehalten, der mit jeweils einem Ende an einer Außenwandung des Zylinders 4 sowie an einem Kopf 16 des Verriegelungsstößels 6 befestigt ist. Der Kopf 16 bildet das Gegenlager für die Druckfeder 7. Der Stahldraht 10 steht mit einem an dem Einschalt-Widerstand 14 angeschlossenen Leiter 11, der über den Stahl­ draht 10, die Zylinderstreben 26 und den Abschlußdeckel 8 mit der Anschluß­ platte 13 derart elektrisch leitend verbunden ist, daß er bei einem unzu­ lässigen Strom im Einschalt-Widerstand 14 erhitzt und entfestigt wird. Der Verriegelungsstößel 6 wird dann von der Druckfeder 7 aus dem Schlitz des Kolbenringes 3 herausgedrückt, was zu einer Entriegelung des Kolbens 2 und einer Beschleunigung des Kolbens 2 mit zugehörender Spitze 5 in Richtung der Berstscheibe 1 führt. Unter der Kraft der Feder 15 schlägt die Spitze 5 des Kolbens 2 gegen die Berstscheibe 1 und führt zu ihrer Zerstörung: Der Isolator wird druckentlastet. Bei Strömen, die zu einem schnellen Druckauf­ bau führen, dient die Berstscheibe als Druckentlastungseinrichtung.

Claims (5)

1. Hochspannungsleistungsschalter mit

• a) einem einen Einschaltwiderstand (14) enthaltenden Isolator (17), der mit unter Druck stehendem Isolier- bzw. Löschgas gefüllt ist,
• b) einem Abschlußdeckel (8) für den Isolator (17), der eine von einer auf Überdruck ansprechenden Berstscheibe (1) verschlossene Öffnung aufweist,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• c) im Innenraum des Isolators (17) ist in der Nähe der Berstscheibe eine Einrichtung (25) angeordnet, die ein Auslöseelement aufweist,
• d) die Einrichtung (25) weist eine Verriegelungseinrichtung (3, 6, 7, 27) auf, die bis zu einem vorbestimmten Temperaturwert des Einschaltwiderstandes (14) das Auslöseelement unter Vorspannung festlegt,
• e) nach Überschreiten der vorbestimmten Temperatur wird das Auslöse­ element durch die Verriegelungseinrichtung (3, 6, 7, 27) freige­ geben, in Richtung auf die Berstscheibe (1) beschleunigt und zer­ stört diese beim Aufprall.

2. Hochspannungsleistungsschalter nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) das Auslöseelement ist als ein von einer Feder (15) belasteter Kolben (2) ausgebildet, der eine in Richtung auf die Berst­ scheibe (1) weisende Spitze (5) aufweist und der in einem orts­ festen Zylinder (4) axial verschiebbar gelagert ist,
• b) der Kolben (2) wird durch einen Verriegelungsstößel (6), der in der Verriegelungsstellung entgegen der Kraft einer Druckfeder (7) in eine Öffnung des Kolbens (2) eingreift, festgelegt,
• c) der Verriegelungsstößel (6) wird durch einen gespannten Stahl­ draht (10) entgegen der Kraft der Druckfeder (7) in Eingriff mit dem Kolben (2) gehalten, der mit jeweils einem Ende an einer Außenwand des Zylinders (4) sowie an einem das Gegenlager für die Druckfeder (2) bildenden Kopf (16) des Verriegelungsstößels (6) befestigt ist,
• d) der Stahldraht (10) ist mit einem an den Einschaltwiderstand (14) in Reihe angeschlossenen Leiter (11) in Reihe geschaltet und wird bei einem der vorbestimmten Temperatur entsprechenden Strom im Einschaltwiderstand (14) lokal so erhitzt, daß er entfestigt wird und den Verriegelungsstößel (6) freigibt, der von der Druck­ feder (7) aus dem Schlitz des Kolbenringes (3) herausgezogen wird.

3. Hochspannungsleistungsschalter nach Patentanspruch 2, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) die Öffnung ist als eine am äußeren Umfang des Kolbens (2) ange­ ordnete Ringnut ausgebildet,
• b) in der Ringnut ist ein Kolbenring mit einem radialen, durch­ gehenden Schlitz angeordnet,
• c) der Verriegelungsstößel (6) greift im Verriegelungszustand so in den Schlitz des Kolbenringes (3) ein, daß der Kolbenring (3) aufgeweitet wird und unter der Kraft der Feder (15) an einer Ring­ schulter an der Innenwand des Zylinders (4) anliegt.

4. Hochspannungsleistungsschalter nach einem der Patentansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (11) über den Stahldraht (10), den Zylinder (4), eine den Zylinder tragende Zylinderstrebe (6), den Abschlußdeckel (8) mit einer zwischen Isolator (17) und Abschlußdeckel (8) angeordneten An­ schlußplatte (13) in elektrisch leitender Verbindung steht.