DE4201956A1 - Kontaktanordnung fuer vakuumschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontaktanordnung für Va­ kuumschalter mit koaxial zueinander angeordneten Kontakten, von denen wenigstens einer in Achsrichtung beweglich und mit einer Stromzuführung versehen ist, die über eine Koppelstange mit einem Schalterantrieb verbunden ist.

Schaltkontakte von Vakuumschaltern neigen bekanntlich zum Ver­ schweißen beim Einschaltvorgang unter Last. Dadurch wird die spätere Kontakttrennung behindert und die Funktionsfähigkeit dieser Schalter entsprechend beeinträchtigt. Ursache dieses unerwünschten Effektes können Lichtbögen sein, die bei ver­ hältnismäßig kleinen Kontaktabständen zünden und insbesondere wiederholt neu zünden und zu einer Kontaktverschweißung führen können, wenn die Kontakte besonders bei hohen Stromstärken, insbesondere im Kurzschlußspalt, beim Schließen prellen.

In einer bekannten Anordnung für Vakuumschalter mit koaxial zueinander angeordneten Kontakten, von denen einer beweglich und mit einer Stromzuführung versehen ist, hat man deshalb eine Stoßdämpfung vorgesehen. Sie enthält eine Dämpfermasse, die wie eine Dämpfungsflüssigkeit in eine elastische Hülle eingeschlossen ist und nach einer Volumenverminderung durch Stoßbelastung eine elastische Rückdeformation bewirkt. Diese Stoßdämpfung ist zwischen der Stromzuführung und dem bewegli­ chen Kontakt angeordnet und hat somit praktisch keine Wirkung auf die Bewegung der Kontakte beim Ausschaltvorgang (DE-OS 41 19 706).

Bei Vakuumschaltern können bekanntlich nach einem Ausschalt­ vorgang Spätentladungen auftreten, die bis zu einer Zeit von etwa 1 s nach Stromnull registriert werden können. Im allge­ meinen löscht der Vakuumschalter nach dem Zünden einer der­ artigen Entladung den Lichtbogen wieder im nächsten Stromnull­ durchgang der eintretenden hochfrequenten Schwingung, die auf­ grund der Entladung der schalternahen Kapazitäten einsetzt. Sollte dann noch keine Löschung des Lichtbogens erfolgen, so kann er im nächsten netzfrequenten Stromnulldurchgang löschen. Beim Schalten von kapazitiver Last können, wenn die Spätent­ ladung in einer ungünstigen Phasenlage auftritt, verhältnis­ mäßig hohe Überspannungen auftreten, die den zulässigen Iso­ lationspegel gegenüber Masse überschreiten. Auf diese Art können Außenüberschläge entstehen, die in der Lage sind, den Schalter zu zerstören.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Kon­ taktanordnung für Vakuumschalter so zu gestalten, daß Spätent­ ladungen nach dem Öffnen der Kontakte vermieden werden.

Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß Stoßwellen, die vom Antriebsgestänge für den beweglichen Kontakt, insbe­ sondere vom Abbremsanschlag am Ende der Koppelstange ausgehen und die zu Schwingungen am Kontaktsystem sowie gegebenenfalls auch an einem Dampfschirm führen können, als Ursachen für Spätentladungen in Frage kommen. Durch diese Stoßwellen können nämlich Partikel von den metallischen Kontakt- oder Schirmober­ flächen gelöst werden, die dann im elektrischen Feld beschleu­ nigt und beim Auftreffen auf den anderen Kontakt oder den Schirm Spätentladungen auslösen können.

Zur Lösung der genannten Aufgabe sind deshalb gemäß der Er­ findung zwischen der Stromzuführung und einer Koppelstange des Antriebsgestänges des Schalterantriebs Mittel zur Stoßdämpfung beim Öffnen der Kontakte vorgesehen. In einer besonders ein­ fachen Ausführungsform kann zwischen der Stromzuführung und der Koppelstange eine elastische Kupplung angeordnet werden, welche sowohl die stoßartige Zugspannung beim Öffnen der Kon­ takte als auch die stoßartige Druckspannung beim Erreichen eines Anschlages für die Koppelstange in der Endstellung der Kontakte begrenzt und die Auslösung hochfrequenter Schwingun­ gen beim Erreichen der Endstellung verhindert.

Ferner kann die Kupplung als Dämpfungskörper beispielsweise Tellerfedern enthalten.

In einer besonders einfachen Ausführungsform der Kontaktanord­ nung kann zwischen der Stromzuführung und der Koppelstange eine in Achsrichtung elastische Kupplung vorgesehen sein. Die­ se Kupplung kann beispielweise einen Mitnehmer enthalten, der am Ende der Koppelstange oder der Stromzuführung befestigt ist. Dieser Mitnehmer ist dann von einer Greifvorrichtung um­ geben, die an der Stromzuführung befestigt ist, jedoch auch an der Koppelstange 18 befestigt sein kann. Der Zwischenraum wird derartig mit einer Dämpfermasse gefüllt, daß im Falle einer Stoßbelastung in Druck- oder Zugrichtung eine Fortpflanzung von Stoßwellen durch beide Körper in Achsrichtung nicht mög­ lich ist.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der elastischen Kupplung besteht darin, daß die einander gegenüberstehenden Enden der Stromzuführung und der Koppelstange jeweils mit einem Flansch versehen sind, zwischen denen eine Dämpfungsmas­ se angeordnet ist und die in Achsrichtung elastisch miteinan­ der verbunden sind. Vorzugsweise kann eine Schraubverbindung vorgesehen sein und jeweils zwischen dem Kopf der Schrauben und den Flanschen ein Dämpfungskörper angeordnet sein. Mit dieser Ausführungsform erhält man eine Stoßdämpfung sowohl in Zug- als auch in Druckrichtung.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Kontaktanordnung für Vakuumschalter gemäß der Erfindung sche­ matisch veranschaulicht ist. Eine besondere Ausführungsform der elastischen Kupplung ist in Fig. 2 dargestellt.

In der Ausführungsform gemäß eines Vakuumschalters für eine Betriebsspannung von beispielsweise 20 kV und einen Nennstrom von beispielsweise 20 kA sind zwei Kontakte 2 und 3, die je­ weils mit einer Stromzuführung 4 bzw. 5 versehen sind, in einem Schaltergehäuse 6 koaxial zueinander angeordnet, das im wesentlichen aus zwei Isolatoren 7 und 8 besteht, die über einen Dampfschirm 10 miteinander verbunden sind und von denen der Isolator 8 über einen Faltenbalg 9 vakuumdicht mit der Stromzuführung 5 derart verbunden ist, daß der Kontakt 3 in Achsrichtung beweglich ist. Ein Stromanschluß für den beweg­ lichen Kontakt 3 ist in der Figur mit 12 bezeichnet.

Die Antriebskraft eines Schalterantriebs 14 wird über ein An­ triebsgestänge 16 und eine Koppelstange 18 sowie eine elasti­ sche Kupplung 20 und die Stromzuführung 5 auf den beweglichen Kontakt 3 übertragen. Ein in der Figur nicht näher bezeichne­ ter Winkelhebel des Antriebsgestänges 16 wandelt die waagrech­ te Antriebskraft des Schalterantriebs 14 um in eine senkrecht in Achsrichtung wirkende Antriebskraft für den beweglichen Schalter 3. In der praktischen Ausführungsform im allgemeinen noch vorhandene Führungsglieder für die Koppelstange 18 sind in der Figur nicht dargestellt. Ein Dämpferanschlag für das obere Ende der Koppelstange 18 ist in der Figur mit 19 be­ zeichnet.

Die elastische Kupplung 20 besteht in der dargestellten, be­ sonders einfachen Ausführungsform aus einem Mitnehmer 22, der am unteren Ende der Koppelstange 18 befestigt ist und einem Greifer 24, der am oberen Ende der Stromzuführung 5 befestigt ist. Die innere Oberfläche des Greifers 24 und die Flachseiten des Mitnehmers 22 sind mit einer Dämpfermasse 26 versehen, die bei der Übertragung der Antriebskraft des Schalterantriebs 14 auf den beweglichen Kontakt 3 ein Aneinanderstoßen metalli­ scher Oberflächen verhindert und damit zur Stoßdämpfung dient. Der Zwischenraum zwischen der inneren Oberfläche des Greifers 24 und den Flachseiten des Mitnehmers 26 ist vorzugsweise we­ nigstens zum Teil mit der Dämpfermasse 26 ausgefüllt. Diese Ausführungsform besteht darin, daß die elastische Kupplung 20 sowohl beim Öffnen der Kontakte als Stoßdämpfer wirkt und da­ durch die Ausbreitung hochfrequenter mechanischer Schwingungen verhindert, die eine Rückzündung auslösen können, als auch beim Einschaltvorgang des Vakuumschalters ein Prellen der Kontakte 2 und 3 und damit eine Verschweißung der Kontakte verhindert.

Die Dämpfungsmasse besteht aus einem elastischen Material, beispielsweise Gummi, vorzugsweise Hartgummi oder auch Sili­ kon-Kautschuk, und kann ferner auch aus einem elastischen Kunststoff bestehen.

Abweichend von der dargestellten Ausführungsform der elasti­ schen Kupplung 20 kann es unter Umständen zweckmäßig sein, nicht nur das Ende der Koppelstange 18, sondern auch das Ende der Stromzuführung 5 mit einem Mitnehmer zu versehen, zwischen denen eine elastische Zwischenlage angeordnet wird und die in Achsrichtung beweglich miteinander verbunden werden.

Zur Verbindung solcher Flansche 32 und 33, die an der Stromzu­ führung 5 bzw. an der Koppelstange 18 befestigt sind und die durch eine Zwischenlage 29 aus Dämpfungsmasse voneinander ge­ trennt sind, kann vorzugsweise eine Schraubverbindung vorge­ sehen sein, die aus mehreren Schrauben besteht, von denen in der Figur zur Vereinfachung nur zwei dargestellt und mit 34 und 35 bezeichnet sind. Die Zwischenlage 28 dämpft stoßartige Bewegungen der Stromzuführung 5 und der Koppelstange 18 beim Auftreffen auf den Dämpferanschlag 19. In einer besonderen Ausführungsform dieser elastischen Kupplung können zwischen den nicht näher bezeichneten Köpfen der Schrauben 34 und 35 und dem zugeordneten Flansch 32 und gegebenenfalls auch noch zusätzlich zwischen den nicht näher bezeichneten Muttern der Schrauben 34 und 35 und dem zugeordneten Flansch 33 jeweils Zwischenlagen 36 und 37 aus Dämpfungsmasse vorgesehen sein, die mit ringförmigen metallischen Abdeckungen 38 und 39 ver­ sehen sind. Die Bohrungen der Flansche 32 und 33 sowie der Ab­ deckungen 38 und 39 werden zweckmäßig so groß gewählt, daß an den Schrauben 34 und 35 keine Reibungskräfte entstehen. Durch die Zwischenlagen wird auch noch eine Übertragung von stoßar­ tigen Zugbelastungen auf den beweglichen Kontakt 3 verhindert.

Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, die Auslösung von hochfrequenten Schwingungen im Metall des Dampfschirmes 10 bei der Übertragung von Erschütterungen vom Schaltergehäuse 6 zum Dampfschirm 10 zu verhindern. Zu diesem Zweck kann entweder ausschließlich oder zusätzlich der Dampfschirm 10 an seiner Außenseite mit einem Überzug 30 aus Dämpfungsmasse versehen werden, wie es in der Figur strichpunktiert angedeutet ist. Durch diesen Überzug 30 werden hochfrequente Bewegungen des Dampfschirmes 10 derart gedämpft, daß metallische Partikel auf der Innenseite des Dampfschirmes 10 nicht gelöst werden und somit auch keine Spätzündungen nach dem Öffnen der Kontakte 2 und 3 auslösen können. Als Dämpfungsmasse für den Überzug 30 ist beispielsweise Kautschuk, Blei oder ein mit Blei getränk­ ter Kautschuk oder Kunststoff geeignet.

Claims (7)

1. Kontaktanordnung für Vakuumschalter mit koaxial zueinander angeordneten Kontakten, von denen wenigstens einer in Achs­ richtung beweglich und mit einer Stoßdämpfung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Stromzuführung (5) zum beweglichen Kontakt (3) und einer Koppelstange (18) des Antriebsgestänges (16) Mittel zur Stoß­ dämpfung beim Öffnen der Kontakte (2, 3) vorgesehen sind.

2. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen der Stromzuführung (5) und der Koppelstange (18) eine in Achsrichtung elastische Kupplung (20) vorgesehen ist.

3. Kontaktanordnung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kupplung (20) als Dämpfungskörper Tellerfedern enthält.

4. Kontaktanordnung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kupplung (20) einen Mit­ nehmer (22) enthält, der in einer Greifvorrichtung (24) an­ geordnet ist und deren Zwischenraum eine Dämpfungsmasse (26) enthält.

5. Kontaktanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einander gegenüberste­ henden Enden der Stromzuführung (5) und der Koppelstange (18) jeweils mit einem Flansch (32, 33) versehen sind, zwischen denen eine Zwischenlage (29) aus Dämpfungsmasse angeordnet ist und die in Achsrichtung beweglich miteinander verbunden sind.

6. Kontaktanordnung nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Schraubverbindung vorge­ sehen ist und jeweils eine Zwischenlage (36 bis 39) aus Dämpfungsmasse zwischen dem Kopf der Schrauben (34, 35) und den Flanschen (32, 33) angeordnet sind.

7. Kontaktanordnung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6 für Vakuumschalter mit einem Dampfschirm (10), da­ durch gekennzeichnet, daß der Dampf­ schirm (10) mit einem Überzug (30) aus Dämpfungsmasse versehen ist.