DE3530960C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Lasttrenn
schalter einer Hochspannungsschalteinheit (Dreh
stromschalter) gemäß dem Oberbegriff des Anspruches
1.
Ein Lasttrennschalter der gattungsgemäßen Art ist
aus der DE-PS 22 40 492 vorbekannt. Die spezielle
Ausbildung der einzelnen Schaltelemente dieses
Lasttrennschalters ist in der DE-PS 22 29 865 näher
beschrieben. Die einzelnen Schaltelemente des Last
trennschalters werden mittels des Einsetz- und
Abziehwerkzeuges (Handsprungantrieb) einzeln nach
einander ein- bzw. ausgeschaltet. Der Nachteil
dieses einpoligen Schaltens liegt darin, daß unter
bestimmten Gegebenheiten eines Versorgungsnetzes
das einpolige Schalten zu verhältnismäßig hohen
Überspannungen infolge des Schaltvorganges führt.
Insbesondere in Versorgungsnetzen, deren Sternpunkt
über Erdschluß-Löschspulen geerdet ist, kann es
beim Abschalten von großen Anteilen des Versor
gungsnetzes zu diesen Überspannugen kommen, z. B.
wenn bei einem Schaltvorgang nur 80% oder 90% der
Versorgungsleistung des Versorgungsnetzes abge
schaltet werden. Ein weiterer Nachteil des einpoli
gen Schaltens besteht darin, daß z. B. an das Ver
sorgungsnetz angeschlossene, nicht ausreichend über
Motorschutz-Schalter abgesicherte Elektromotoren
nach dem Ausschalten einer Phase bei dem zwischen
zeitlichen Betrieb über nur zwei Phasen beschädigt
werden können.
Es sind zwar z. B. aus der DE-PS 29 07 559 drei
polig schaltbare Lasttrennschalter für Hochspan
nungsschalter vorbekannt. Diese sind jedoch von
gattungsfremder Bauart.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Lasttrennschalter einer Hochspannungsschalteinheit
(Drehstromschalter), der gattungsgemäßen Art dahin
gehend weiterzubilden, daß alle drei Schaltelemente
und somit alle drei Phasen des Versorgungsnetzes
gleichzeitig ein- bzw. ausschaltbar sind.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den
kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1. Durch
die Verbindung aller drei Schaltelemente unter
einander über die Isolierstoffbrücke wird erfin
dungsgemäß erreicht, daß bei Betätigung nur eines
der Schaltelemente, vorzugsweise des mittleren
Schaltelementes, alle drei Schaltelemente gemeinsam
schaltbar sind. Dabei wird die gattungsgemäß vor
ausgesetzte Bauart des Lasttrennschalters einer
Hochspannungsschalteinheit beibehalten. Die vorhan
denen Schaltelemente werden nur geringfügig geän
dert, so daß aus dem einpolig schaltbaren Last
trennschalter, bei welchem alle drei Phasen nach
einander geschaltet werden müssen, ein dreipolig
schaltbarer Lasttrennschalter hergestellt wird, bei
welchem alle drei Phasen gleichzeitig geschaltet
werden. Hierbei werden die Vorteile des an sich be
bekannten dreipoligen Schaltens mit der bekannten
und bewährten Konstruktion eines einpolig zu schal
tenden Lasttrennschalters verbunden. Besonders vor
teilhaft ist es, daß eine nachträgliche Umrüstung
bereits bestehender Lasttrennschalter sehr leicht
möglich ist. Es müssen lediglich die Schaltelemente
ausgetauscht werden. An den ortsfesten Teilen der
Hochspannungschalteinheit sind keine Änderungen
erforderlich.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
ergeben sich aus den Unteransprüchen. So ist ins
besondere vorgesehen, die Rasteinrichtung für die
Schaltelemente nur in das mittlere der drei Schalt
elemente einzubauen, wohingegen die beiden äußeren
Schaltelemente im Gegensatz zum Stand der Technik
gemäß DE-PS 22 40 492 keine Rasteinrichtung auf
weisen. Die beim Ein- oder Ausschalten mittels des
Einsetz- und Abziehwerkzeuges (Handsprungantrieb)
zu überwindende Rastkraft ist damit nicht größer
als beim einpoligen Schalten.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den
Zeichnungen näher dargestellten Ausführungsbei
spieles eines Lasttrennschalters einer Hochspan
nungsschalteinheit (Drehstromschalter) näher er
läutert.
Es zeigen:
Fig. 1 Die Hochspannungsschalteinheit
(Drehstromschalter) mit einge
setztem Lasttrennschalter in der
Einschaltstellung,
Fig. 2 die Vergrößerung des Details A
aus Fig. 1 mit der Rasteinrich
tung im mittleren Schaltelement,
Fig. 3 eine Draufsicht auf den Last
trennschalter,
Fig. 4 den in die Hochspannungsschalt
einheit eingeführten, noch nicht
eingeschalteten Lasttrennschal
ter,
Fig. 5 eine Seitenansicht des Lasttrenn
schalters,
Fig. 6 eine teilweise geschnittenen Sei
tenansicht des Einsetz- und Ab
ziehwerkzeuges (Handsprungan
trieb),
Fig. 7 die Hochspannungsschalteinheit
mit einer Prinzipdarstellung des
mit der Rasteinrichtung ver
sehenen mittleren rohrförmigen
Schaltelements,
Fig. 8 eine prinzipielle Stirnansicht
gemäß Pfeil Z in Fig. 7.
Die in Fig. 1 dargestellte Hochspannungsschaltein
heit 63 entspricht in ihrem Grundaufbau der Hoch
spannungsschalteinheit gemäß DE-PS 22 40 492. Die
Hochspannungsschalteinheit 63 besitzt drei Schalt
elemente 11, 12, 13, die über die Isolierstoff
brücke 10 miteinander verbunden sind. Die Hoch
spannungschalteinheit 63 trägt auf seiner Untersei
te drei Anschlußklemmen 64, 65, 66 für die drei
Phasen R, S, T eines Hochspannungs-Drehstromnetzes.
Diese sind im Innern des Gehäuses über Stromschie
nen 42 mit je einem Hauptkontaktstück 33 verbunden,
wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Zum Betätigen der
Schaltelemente 11, 12, 13 wird ein in der Fig. 6
dargestelltes Werkzeug 50 (Handsprungantrieb) auf
das mittlere Schaltelement 12 aufgesetzt, wie
später noch näher erläutert werden wird.
In Fig. 2 sind die Schaltelemente 11, 12 als Ver
größerung des Details A aus Fig. 1 dargestellt. Nur
im mittleren der drei Schaltelemente 11, 12, 13 ist
eine Rasteinrichtung 44 vorgesehen. Die Rastein
richtung 44 besteht aus federbelasteten Stiften 45
und 46, die im Metallrohr 14 gelagert sind. Die
Stifte 45 und 46 greifen in Ausnehmungen 47, 48 der
Isolierstoffbuchse 74 des feststehenden Anlage
teiles 78 der Hochspannungsschalteinheit 63 ein.
Die Fig. 3 zeigt die Draufsicht auf die Hochspan
nungsschalteinheit 63 mit den über eine Isolier
stoffbrücke 10 verbundenen Schaltelementen 11, 12
und 13. Zur Spannungsprüfung mit herkömmlichen
Spannungsprüfern sind in der Isolierstoffbrücke 10
Öffnungen 73 vorgesehen, in die der nicht darge
stellte Spannungsprüfer einsteckbar ist.
In der Fig. 4 sind die einzelnen Bauteile des
Schaltelementes 12 näher dargestellt. Die Haupt
strombahn wird durch ein Metallrohr 14 gebildet.
Im Metallrohr 14 ist eine Löschkammer 16 über eine
eingeschraubte Isolierstoffbuchse 15 arretiert. Die
Löschkammer 16 besteht in üblicher Weise aus einem
unter Lichtbogeneinwirkung gasabgebenden Isolier
stoff. In die Löschkammer 16 hinein reicht eine
Isolierstoffbuchse 15, die beim Ausschaltvorgang
als Anschlag für das am anderen Ende der Löschkam
mer 16 erkennbare Lastschaltkontaktstück 19 dient,
das eine Hartmetallauflage 20 trägt. Am Innenumfang
der Löschkammer 16 liegt eine Druckfeder 21 an, die
vom Lastschaltkontaktstück 19 bis zur Isolierstoff
buchse 15 reicht, wobei sie in diese eingreift. In
der Achse der Isolierstoffbuchse 15 und damit der
Löschkammer 16 befindet sich eine von einem Iso
lierstoffrohr 22 umgebene Kuppelstange 23, in deren
zum Hauptkontakt-Einführende des Metallrohres 14
weisenden Verlängerung der Rastkopf 24 zum Ein
rasten im Last-Rastkontaktstück 35 des Hauptkon
taktstückes 33 sitzt. Zwischen dem Rastkopf 24 und
der Isolierstoffbuchse 15 trägt die Kuppelstange 23
eine Isolierstoffanschlagscheibe 25, die mit einer
Mutter 17 gesichert ist. Das Lastschaltkontaktstück
19 wird an seiner Umfangfläche von unter Einwirkung
der Blattfedern 26 stehenden Kontaktplättchen 27
berührt. An der dem Hauptkontakt-Einführende ent
gegengesetzten Seite des Lastschaltkontaktstückes
19 folgen der Löschstift 28 und die mit Gasaus
trittsöffnungen 29 versehene Isolierstoffkammer 30,
die von einer Isolierstoffhaube 31 umgeben sind,
welche als Isolierung des Schaltelements, zur Um
lenkung der Schaltgase und zum Betätigen des
Schaltelements dient, wobei an ihrem äußeren Ende
eine Raste 32 für das Werkzeug 50 (Handsprungan
trieb) vorgesehen ist, welches noch näher erläutert
werden wird.
Darüber hinaus zeigt die Fig. 4 das Hauptkontakt
stück 33, das einen äußeren Kontaktring 34 für die
Dauerstromübertragung und ein in dessen Mitte zur
Aufnahme des Rastkopfes 24 angeordnetes, Last-
Rastkontaktstück 35 aufweist, das von einem am
Sockelende des Last-Rastkontaktstücks festgelegten
Rohr 36 umgeben ist. Das Last-Rastkontaktstück 35
enthält einen Dämpfungskörper 37 und wird von einer
Stellfeder 38 a zusammengedrückt, die innerhalb des
Rohres sitzt. In der Nähe seines Randes wird der
laminierte äußere Kontaktring 34 von einer
Ringfeder 38 zusammengedrückt. Unter dem Dämpfungs
körper 37 sind darüber hinaus eine Schraube 39 und
Federringe 40, 41 vorgesehen.
Die Isolierstoffhaube 31 ist in der Isolierstoff
brücke 10 drehbar gelagert und sitzt über das
Paßstück 18 im Sektor von 90 Grad Anschläge am
oberen Rand. Das Paßstück 18 hält gleichzeitig das
Schaltelement 12 in der Isolierstoffbrücke fest.
Wie bereits erwähnt, besitzen die Schaltelemente 11
und 13 keine Rasteinrichtung. Die Schaltelemente 11
und 13 sind drehbar in einer Bohrung 77 der
Isolierstoffbrücke 10 gelagert und werden in ihrer
Lage durch ein Rohr 76 gehalten, das über ein
Paßstück 18 gehalten ist. Die Bohrungen 77 der
Isolierstoffbrücke 10 für die Schaltelemente 11, 13
sind größer als der Durchmesser der Schaltelemente
11, 13, somit können die Schaltelemente 11, 13
oxial ausweichen. Verklemmung und zu hohe Reibungen
werden dadurch vermieden. Der Funktionsablauf,
Einschalten, Löschphase und bereit zum Einschalten,
wird nun anhand der Fig. 4 näher erläutert:
Zustand "Ein": Der Strom fließt über die Schiene
42; fließt über den Kontaktring 34 des Hauptkon
taktstückes 33 über das Metallrohr 14 zum Gegen
kontakt 43.
Zustand "Löschphase": Das Schaltelement 12 wird
über das in der Fig. 6 dargestellte Werkzeug 50 be
tätigt. Nach Überwindung der Rasteinrichtung 44
verläßt das Metallrohr 14 das Hauptkontaktstück 33.
Der Löschstift 28 wird über den Rastkopf 24 und die
Stellfeder 38 a des Hauptkontaktstückes 33 weiterhin
festgehalten. Der Strom kommutiert auf das Lösch
system über den Rastkopf 24, die Kuppelstange 23
das Lastkontaktstück 19, die Kontaktplättchen 27,
die Blattfedern 26 und dem Metallrohr 14 wird eine
Hilfsstrombahn gebildet. Zwischen den Kontaktplätt
chen 27 und dem Lastkontaktstück 19 entsteht beim
Ausschalten ein Lichtbogen, der im Ringspalt
zwischen dem Lastkontaktstück 19 und dem Löschstift
28 gelöscht wird. Die heißen Gase können am Ende
des Löschstiftes 28 über die Gasaustrittsöffnungen
29 aus der Isolierstoffkammer 30 austreten, werden
von der Isolierstoffhaube 31 umgelegt und weiter
abgekühlt. Nach Verlöschen des Lichtbogens läuft
das Löschsystem, von einer Druckfeder 21 getrieben,
wieder in die Ausgangsstellung zurück.
Zustand "Bereit zum Einschalten": Das Schaltelement
12 ist noch in der Rasteinrichtung 44 festgehalten.
Nach Betätigen des Werkzeuges 50 schnellt das
Metallrohr 14 nach Überwindung der Rasteinrichtung
44 vor. Beim möglichen Einschalten auf einen Kurz
schluß wird der Überschlag zwischen dem Hauptkon
taktstück 33 und dem Metallrohr 14 eingeleitet.
In Fig. 5 ist eine Seitenansicht auf das Schaltele
ment 11 dargestellt, wobei zu erkennen ist, daß die
Isolierstoffbrücke 10 im Querschnitt U-förmig aus
gebildet ist.
In Fig. 6 ist das Werkzeug 50 (Handsprungantrieb)
dargestellt. Das Werkzeug 50 besteht im wesent
lichen aus zwei parallel geschalteten Druckfedern
53, 54, die jeweils in zwei Hülsen 51, 61; 52, 62
aufgenommen und über zwei Platten 59, 60 mechanisch
miteinander verbunden sind. Die Druckfedern 53, 54
werden sowohl zum Einschalten als auch zum Aus
schalten benutzt. Das Werkzeug 50 wird mit dem
Kupplungsteil 55 in das mittlere Schaltelement 12
eingehängt. Das Kupplungsteil 55 ist mittels Druck
federn 68, 69 federnd in der Platte 59 gelagert.
Über eine Druckfeder 67 ist ein Federstift 57 ge
lagert.
Anhand der Fig. 2, 4, 6, 7 und 8 wird nun die
Betätigung der Isolierstoffbrücke 10 mit dem Werk
zeug 50 erläutert. Das Kupplungsteil 55 des in der
Fig. 6 dargestellten Werkzeuges 50 wird in die
Raste 32 eingesteckt. Dabei verriegelt die Hülse 56
des Werkzeuges 50 mit der Isolierstoffbrücke 10.
Durch die Befestigungen 71 der Isolierstoffhaube 31
wird das Einsetzen eines einpoligen Handsprungan
triebes und durch die Einrichtung 72 am Kupplungs
teil 45 die Betätigung eines einpoligen Schaltele
mentes verhindert.
Wie die Fig. 7 und 8 zeigen, wird nach Ein
stecken des Werkzeuges 50 die Isolierstoffbrücke 10
in den feststehenden Anlagenteil 78 der Hochspan
nungsschalteinheit 63 eingesteckt und bis zum
festen Anschlag 79 eingeschoben. Die Stifte 45, 46
der Rasteinrichtung 44 treffen auf den Anschlag 79,
womit die Position A nach Fig. 8 eingenommen ist.
In dieser Schaltstellung kann kein Einschaltvorgang
durchgeführt werden. Die Position A stellt sicher,
daß beim Einschieben die Rasteinrichtung nicht
überwunden werden kann. Durch Drehen des Hand
griffes 58 am Werkzeug 50 um 90 Grad wird die Rast
einrichtung 44 in die einschaltfähige Stellung -
Position B nach Fig. 8 - gebracht. Durch Spannen
bzw. Drücken des Werkzeuges 50 wird die Isolier
stoffbrücke 10 nach Erreichen einer festgelegten
Kraft freigegeben und schaltet dreipolig nach Fig.
7 und Fig. 2. Hierbei werden die Hülsen 61 und 62
über die Hülsen 51 und 52 teleskopartig geschoben,
so daß sich das Werkzeug 50 in seiner Gesamtlänge
verkleinert.
Durch die parallel geschalteten Druckfedern 53, 54
wird die Druckkraft vergrößert, die beim mehrpo
ligen Schalten entstehenden höheren Reibungskräfte
werden dadurch ausgeglichen.
Nach dem Einschaltvorgang wird das Werkzeug 50
(Handsprungantrieb) abgenommen. Dazu wird die Hülse
56 zurückgezogen und das Kupplungsteil 55 aus der
Raste 32 entfernt.
Der Ausschaltvorgang beginnt in umgekehrter Reihen
folge. Das Werkzeug 50 wird durch Ziehen am Hand
griff 58 gespannt, bis die Kraft groß genug ist, um
die Rasteinrichtung 44 zu überwinden. Ist die Iso
lierstoffbrücke 10 aus dem feststehenden Anlageteil
78 herausgezogen, wird das mittlere Schaltelement
12 unter Wirkung der Rückstellfeder 75 in die Aus
gangslage (Position C) zurückgedreht.
Claims (6)
1. Lasttrennschalter einer Hochspannungs
schalteinheit (Drehstromschalter), aus drei,
jeweils zwei elektrische Kontakte verbinden
den, mit einer Rasteinrichtung versehenen
Schaltelementen, die mittels eines Einsetz
und Abziehwerkzeuges (Handsprungantrieb) ein
und ausschaltbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die drei Schaltelemente (11 bis 13) mittels einer Isolierstoffbrücke (10) mit einander verbunden sind,
daß die drei Schaltelemente (11 bis 13) in ih rer Achsrichtung formschlüssig (Paßstücke (18)) mit der Isolierstoffbrücke (10) verbun den und drehbar in der Isolierstoffbrücke (10) gelagert sind,
daß nur das mittlere Schaltelement (12) mit der Rasteinrichtung (44) versehen ist und
daß bei Betätigung des mittleren Schaltelemen tes (12) mittels des Werkzeuges (50) alle drei Schaltelemente (11 bis 13) gemeinsam schaltbar sind.
daß die drei Schaltelemente (11 bis 13) mittels einer Isolierstoffbrücke (10) mit einander verbunden sind,
daß die drei Schaltelemente (11 bis 13) in ih rer Achsrichtung formschlüssig (Paßstücke (18)) mit der Isolierstoffbrücke (10) verbun den und drehbar in der Isolierstoffbrücke (10) gelagert sind,
daß nur das mittlere Schaltelement (12) mit der Rasteinrichtung (44) versehen ist und
daß bei Betätigung des mittleren Schaltelemen tes (12) mittels des Werkzeuges (50) alle drei Schaltelemente (11 bis 13) gemeinsam schaltbar sind.
2. Lasttrennschalter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das mittlere Schaltelement (12) mit einer
an der Isolierstoffbrücke (10) angreifenden
Rückstellfeder (75) versehen ist.
3. Lasttrennschalter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß Befestigungsschrauben (71) der Schaltele
mente (11 bis 13) für Keile (18) das Einsetzen
eines Werkzeuges für einpoliges Schalten ver
hindern.
4. Lasttrennschalter nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Isolierstoffbrücke (10) Öffnungen
(73) zur Durchführung von Spannungsprüfern zu
jedem der drei Spannungselemente (11 bis 13)
ausgebildet sind.
5. Lasttrennschalter nach einem der Ansprüche
1 bis 3, der mit einem Werkzeug (Handsprungan
trieb) (50) aus einem Handgriff (58), aus zwei
ineinander greifende Hülsen (51, 61) mit in
diesen angeordneten Druckfedern (53, 54) und
aus einem Kupplungsteil (50) betätigt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erhöhung der Federenergie des Werk
zeuges (50) beim Einschalt- und Abschaltvor
gang den mit einer eingebauten Druckfeder (53)
versehenen zwei Hülsen (51, 61) zwei weitere
ineinander greifende Hülsen (52, 62) parallel
geschaltet sind.
6. Lasttrennschalter nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Kupplungsteil (55) des Werkzeuges (50)
mit einem achsparallelen Stift (72) versehen
ist, der ein Einhängen des Kupplungsteiles
(55) in ein Schaltelement für einpoliges
Schalten verhindert.
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