DE4411323C1 - Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem Antrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Hochspan­ nungs-Leistungsschalter mit einem auf Erdpotential liegenden Antrieb und mit wenigstens einer isolierenden Schaltstange zur Übermittlung der Antriebsbewegung zu einer auf Hochspan­ nungspotential liegenden Unterbrechereinheit durch axialen Druck oder Zug.

Hochspannungs-Leistungsschalter weisen üblicherweise zwei Schaltkontakte auf, die im Einschaltzustand galvanisch mit­ einander verbunden sind und bei einer Ausschaltbewegung von­ einander getrennt werden. Da die Ausschaltbewegung mit hoher Geschwindigkeit geschehen soll und gleichzeitig mit dem Tren­ nen der Schaltkontakte oft noch eine mechanische Kompressi­ onsvorrichtung zur Erzeugung einer Löschgasströmung betätigt werden soll, sind zur Betätigung eines solchen Hochspannungs- Leistungsschalters große Antriebskräfte notwendig. Wie zum Beispiel aus dem Fachartikel "Siemens Bk-Schalter, eine neue SF₆-Schalter-Generation", Siemens-Zeitschrift 47 (1973), Heft 4, S. 239ff bekannt ist, wird die Antriebseinrichtung eines Hochspannungs-Leistungsschalters üblicherweise auf Erdpoten­ tial angeordnet, während die eigentliche Unterbrechereinheit, die die Schaltkontakte enthält, normalerweise auf Hochspan­ nungspotential liegt. Zwischen diesen beiden Einheiten muß nun die Antriebskraft mittels eines isolierenden Mediums, üb­ licherweise einer Schaltstange übertragen werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem elektrischen Hochspannungs-Leistungsschalter der ein­ gangs genannten Art den Zustand der Schaltstange zu überwa­ chen, um ein sicheres Funktionieren des Leistungsschalters zu gewährleisten und eine Wartung zu veranlassen, wenn die Schaltstange defekt ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an dem der Unterbrechereinheit zugewandten ersten Ende der Schalt­ stange eine erste Vorrichtung vorgesehen ist, die bei einer Axialbewegung des ersten Endes der Schaltstange eine Drehbe­ wegung dieses Endes um die Längsachse der Schaltstange er­ zeugt und daß an dem dem Antrieb zugewandten zweiten Ende der Schaltstange eine zweite Vorrichtung zur Überwachung der Drehbewegung der Schaltstange vorgesehen ist.

Wenn die Schaltstange, sei es in Zug- oder Schubrichtung, be­ tätigt wird, so wird, sofern sie nicht defekt ist, das erste Ende durch die erste Vorrichtung ein Stück weit gedreht. So­ mit wird auf die Schaltstange ein Drehmoment ausgeübt, so daß sich diese je nach dem auf sie ausgeübten Gegenmoment auch an ihrem-zweiten Ende ein Stück weit dreht. Diese Drehung des zweiten Endes der Schaltstange zeigt erstens an, daß die Zug- bzw. Schubbewegung der Schaltstange sich von dem Antrieb bis zu deren erstem Ende fortgesetzt hat und daß zweitens die Drehbewegung des ersten Endes der Schaltstange bis zum zwei­ ten Ende der Schaltstange zurückübertragen worden ist.

Sobald die Schaltstange gebrochen oder auf andere Weise ernsthaft beschädigt ist, wird entweder bei einer Schub- oder Zugbewegung das erste Ende sich nicht mitbewegen oder die Drehbewegung des ersten Endes wird sich nicht bis zum zweiten Ende hin fortsetzen. Ein solches anomales Verhalten der Schaltstange beim Schalten wird durch die zweite Vorrichtung registriert und angezeigt. Somit ist eine Überwachung der Schaltstange möglich, ohne daß zusätzliche Elemente parallel zu der Schaltstange angeordnet werden müßten. Es ist auch keine elektrische oder optische Leiterführung an der Schalt­ stange entlang notwendig, was wegen des erheblichen Potenti­ algefälles zu Problemen führen würde. Eine optische Kontrolle der Schaltstange ist im Normalfall auch nicht möglich, da diese in einem geschlossenen Gasraum geführt ist.

Die zweite Vorrichtung kann im Bereich des Antriebs auf Erd­ potential angeordnet werden.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die erste Vorrichtung als Kulissenführung ausgebil­ det ist.

In diesem Fall kann entweder eine Kulisse ortsfest an dem Schaltergehäuse befestigt sein und das erste Ende der Schalt­ stange kann einen in der Kulisse geführten Bolzen tragen. Die Kulisse müßte dann wendelförmig ein Stück weit um die Schalt­ stange herumführen.

Es kann aber auch umgekehrt vorgesehen sein, daß die Kulisse mit dem ersten Ende der Schaltstange verbunden und ein ent­ sprechender Bolzen an der Kapselung des Leistungsschalters befestigt ist.

Es kann außerdem vorteilhaft vorgesehen sein, daß an dem er­ sten Ende der Schaltstange ein Außengewinde mit großer Stei­ gung vorgesehen ist und daß die erste Vorrichtung ein ent­ sprechendes Innengewinde aufweist.

Auch in diesem Fall würde sich automatisch bei einer Axialbe­ wegung des ersten Endes der Schaltstange eine Drehbewegung der Schaltstange ergeben.

Es kann außerdem vorteilhaft vorgesehen sein, daß ein von der zweiten Vorrichtung abgegebenes Signal betreffend die Stel­ lung der Schaltstange mit dem Sollzustand des Leistungsschal­ ters verglichen wird und daß bei einer Abweichung dieser Werte voneinander ein Signal abgegeben wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels in einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrie­ ben.

Dabei zeigt die Figur schematisch eine Unterbrechereinheit und einen Antrieb eines Hochspannungs-Leistungsschalters. Der Antrieb des Leistungsschalters weist eine hydraulische Antriebseinheit 1 mit einer Antriebsstange 2 auf. An der An­ triebsstange 2 ist ein Induktionselement 3 vorgesehen, das bei Bewegung der Antriebsstange 2 ein Signal an einen Nähe­ rungsschalter 4 abgibt. Der Näherungsschalter 4 ist mit einer Meßelektronik 5 verbunden, die durch das Ansprechen des Nähe­ rungsschalters 4 die Bewegung der Antriebsstange 2 regi­ striert und ein Signal über den Sollschaltzustand der Unter­ brechereinheit bildet.

Die Bewegung der Antriebsstange 2 wird über eine ortsfest ge­ lagerte Kurbel 6 in eine entsprechende Schub- bzw. Zugbewe­ gung der Schaltstange 7 umgesetzt. Die Kurbel 6 ist hierzu mit der Schaltstange 7 über eine Gelenkstange 22 verbunden.

Die Schub- bzw. Druckbewegung der Schaltstange 7 wird auf die Unterbrechereinheit 8 übertragen, wodurch der Kontakt zwi­ schen den Leitungen 9, 10 jeweils ein- bzw. ausgeschaltet wird.

Die Unterbrechereinheit 8 sowie die Schaltstange 7 und ggf. auch die Gelenkstange 22 sind von einer Kapselung 11 gasdicht umschlossen, die ein isolierendes Gas, beispielsweise SF₆ enthält. Es kann auch die Kurbel 6 innerhalb dieser Kapselung 11 angeordnet sein.

Die Schaltstange 7 ist an mehreren Stellen axial geführt, was beispielsweise durch die Axialführung 12 angedeutet ist.

Außerdem ist die Schaltstange 7 in drei Teile 13, 14, 15 un­ terteilt, die gegeneinander um die Längsachse der Schalt­ stange 7 drehbar sind. Hierzu sind zwischen den Teilen Wälz­ lager 16, 17 vorgesehen, die eine solche Drehung mit geringem Widerstand erlauben und gleichzeitig in der Lage sind, eine Zug- bzw. Druckkraft zu übertragen. An dem mittleren Teil 14 der Metallstange 7 ist ein Bolzen 18 befestigt, der von der Schaltstange 7 radial nach außen absteht und in einen Schlitz 19 eines Bleches eingreift, das mit dem Kapselung 11 fest verbunden ist. Der Schlitz 19 ist wendelförmig die Schaltstange 7 koaxial umgebend ausgebildet.

Bei einer Axialbewegung der Schaltstange 7 bilden Schlitz 19 und Bolzen 18 eine Kulissenführung, so daß dem mittleren Teil 14 der Schaltstange 7 gleichzeitig mit der Axialbewegung eine Drehbewegung aufgezwungen wird. Diese Drehbewegung überträgt sich nicht auf die äußeren Teile 13, 15 der Schaltstange, da diese nicht drehbar ausgebildet sind.

Am unteren Ende des mittleren Teils 14 der Schaltstange 7 ist ein Schwenkarm 20 mit einem Induktionselement befestigt, der bei Drehung der Schaltstange 7 eine entsprechende Schwenkbe­ wegung durchführt. Diese wird durch eine induktive Sonde 21 registriert, welche mit der Meßelektronik 5 verbunden ist.

Bei Registrierung einer Drehung der Schaltstange 7 durch die zweite Vorrichtung 20, 21 wird darauf geschlossen, daß das obere Ende des mittleren Teils 14 der Schaltstange 7 eine Axialbewegung durchgeführt hat. Auf diese Weise läßt sich am unteren Ende des mittleren Teils 14 der Schaltstange 7 regi­ strieren, daß die eigentliche axiale Schaltbewegung durch den mittleren Teil 14 der Schaltstange 7 übertragen wurde, ohne das direkter optischer Kontakt besteht.

Die erste Vorrichtung 18, 19 ist möglichst nah an der Unter­ brechereinheit 8 angeordnet, so daß bei der Übertragung der Schaltbewegung zwischen der Stelle der Kulissenführung 18, 19 und der Unterbrechereinheit 8 möglichst wenige Fehlerquellen liegen.

Die Meßelektronik 5 kann dann die von der Sonde 4 und der Sonde 21 eingegangenen Signale miteinander vergleichen und feststellen, ob der Sollzustand der Unterbrechereinheit 8 (Schaltzustand der Antriebseinheit) mit dem Istzustand über­ einstimmt. Ist dies nicht der Fall, so wird der Schalter stillgesetzt und muß gewartet werden.

Claims (4)

1. Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem auf Erdpotential liegenden Antrieb und mit wenigstens einer iso­ lierenden Schaltstange (7) zur Übermittlung der Antriebsbewe­ gung zu einer auf Hochspannungspotential liegenden Unterbre­ chereinheit (8) durch axialen Druck oder Zug, dadurch gekennzeichnet, daß an dem der Unterbrechereinheit (8) zugewandten ersten Ende der Schaltstange (7) eine erste Vorrichtung (18, 19) vorgese­ hen ist, die bei einer Axialbewegung des ersten Endes der Schaltstange (7) eine Drehbewegung dieses Endes um die Längs­ achse der Schaltstange (7) erzeugt und daß an dem dem Antrieb zugewandten zweiten Ende der Schaltstange eine zweite Vor­ richtung (20, 21) zur Überwachung der Drehbewegung der Schaltstange (7) vorgesehen ist.

2. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vorrichtung (18, 19) als Kulissenführung ausgebil­ det ist.

3. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem ersten Ende der Schaltstange (7) ein Außengewinde mit großer Steigung vorgesehen ist und daß die erste Vorrichtung ein entsprechendes Innengewinde aufweist.

4. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein von der zweiten Vorrichtung (20, 21) abgegebenes Signal betreffend die Stellung der Schaltstange (7) mit dem Sollzu­ stand des Leistungsschalters verglichen wird und daß bei ei­ ner Abweichung dieser Werte voneinander ein Signal abgegeben wird.