DE4430579A1 - All weather gas-encapsulated HV switch - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungsschalter mit einem Hauptschaltkontakt und einer Hilfsschalteinrich tung, die den Hauptschaltkontakt beim Einschaltvorgang kurz vor Erreichen seines Einschaltzustandes unter Zwischenschal tung eines Einschaltwiderstandes überbrückt und deren Kon takttrennung beim Ausschalten vor der Kontakttrennung des Hauptschaltkontaktes erfolgt, wobei die Bewegung der Hilfs schalteinrichtung wenigstens während des Ausschaltvorganges durch ein Fluid verlangsamt ist, welches in einer mit einem ersten Kontaktstück der Hilfsschalteinrichtung verbundenen ersten Kolben/Zylinderanordnung bewegt wird.The invention relates to a high voltage switch with a main switching contact and an auxiliary switching device device that briefly switches the main switch contact when switching on before reaching its switch-on state under the intermediate scarf device bridged a switch-on resistor and their Kon clock separation when switching off before the contact separation of the Main switch contact takes place, the movement of the auxiliary switching device at least during the switch-off process is slowed down by a fluid which is in one with a connected first contact piece of the auxiliary switching device first piston / cylinder assembly is moved.
Ein derartiger Hochspannungsschalter ist beispielsweise aus dem Prospekt "All Weather SF₆ Circuit Breaker - 50°Cá + 40°C 72.5kVto 800 kV" der Firma GEC Alsthom Energie bekannt.Such a high-voltage switch is off, for example the brochure "All Weather SF₆ Circuit Breaker - 50 ° Cá + 40 ° C 72.5kVto 800 kV "from GEC Alsthom Energie.
Bei dem dort dargestellten Hochspannungs-Leistungsschalter wird der Hauptschaltkontakt während des Einschaltens durch eine Hilfsschalteinrichtung unter Zwischenschaltung eines Einschaltwiderstandes überbrückt. Eines der Kontaktstücke der Hilfsschalteinrichtung ist mit einem Kolben verbunden, der zusammen mit einem Zylinder eine Dämpfungseinrichtung bildet. Hierdurch wird beim Ausschalten des Schalters das Nacheilen dieses Kontaktstücks der Hilfsschalteinrichtung hinter dem angetriebenen Gegenkontaktstück verzögert, so daß die Kon takttrennung der Hilfsschalteinrichtung beim Ausschalten früher erfolgt als die des Hauptschaltkontaktes.In the high-voltage circuit breaker shown there the main switch contact is switched on during the switch-on an auxiliary switching device with the interposition of a Starting resistance bridged. One of the contact pieces of the Auxiliary switching device is connected to a piston which forms a damping device together with a cylinder. This will cause lagging when the switch is turned off this contact piece of the auxiliary switching device behind the driven counter contact piece delayed so that the Kon Clock separation of the auxiliary switching device when switching off takes place earlier than that of the main switch contact.
Aus der DE-OS 33 18 873 ist ein Hochspannungsschalter be kannt, bei dem die Kontakte einer Hilfsschalteinrichtung zwar nicht mittels eines Fluids verzögert werden, bei dem jedoch die Masse des nachlaufenden Kontaktes der Hilfsschaltein richtung so groß und die Federkonstante der dieses treibenden Rückstellfeder so klein ist, daß dieses Kontaktstück der Hilfsschalteinrichtung dem angetriebenen Gegenkontaktstück während des Ausschaltvorganges nicht schnell genug folgen kann und dementsprechend die Kontakttrennung der Hilfsschalt einrichtung dort ebenfalls vor der Kontakttrennung des Haupt schaltkontaktes stattfindet.From DE-OS 33 18 873 a high voltage switch is be knows, in which the contacts of an auxiliary switching device not be delayed by means of a fluid, but in the case of the mass of the trailing contact of the auxiliary switch direction so big and the spring constant of this driving Return spring is so small that this contact piece Auxiliary switching device the driven mating contact piece do not follow fast enough during the switch-off process can and accordingly the contact separation of the auxiliary switch also set up there before the main disconnects switching contact takes place.
Aus der DE-PS 32 42 012 ist ein Hochspannungsschalter be kannt, bei dem die Bewegungsgeschwindigkeit eines Lichtbogen kontaktstückes mittels einer mit einem Fluid füllbaren Kol ben/Zylindereinrichtung steuerbar ist.From DE-PS 32 42 012 a high voltage switch is be knows the speed of movement of an arc contact piece by means of a fluid fillable Kol ben / cylinder device is controllable.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochspannungsschalter der eingangs genannten Art konstruktiv einfach so auszubilden, daß ein möglichst prellfreies Ein- und Ausschalten gewährleistet ist.The present invention has for its object a High-voltage switch of the type mentioned in the design simply to be trained in such a way that the and switching off is guaranteed.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Teil der ersten Kolben/Zylinderanordnung das erste Kontaktstück unter Zwischenschaltung einer Prellschutzfeder trägt.The object is achieved in that a part the first piston / cylinder arrangement, the first contact piece with the interposition of an impact protection spring.
Durch die Prellschutzfeder wird ein Prellen des Kontaktes der Hilfsschalteinrichtung unmittelbar nach der ersten Kontakt gabe beim Einschaltvorgang effektiv verhindert.The bounce protection spring makes the contact bounce Auxiliary switching device immediately after the first contact effectively prevented when switching on.
Es kann außerdem vorteilhaft vorgesehen sein, daß das erste Kontaktstück mit einem Teil einer zweiten Kolben/Zylinder anordnung verbunden ist, die eine Dämpfung der Bewegung des ersten Kontaktstücks während des Einschaltvorganges bewirkt.It can also be advantageously provided that the first Contact piece with part of a second piston / cylinder Arrangement is connected, which dampens the movement of the causes the first contact piece during the switch-on process.
Zwar ist das erste Kontaktstück der Hilfsschalteinrichtung bereits durch die Verbindung mit der ersten Kolben/Zylinder anordnung gedämpft, jedoch ist diese Dämpfungseinrichtung in bezug auf den Dämpfungswiderstand nicht auf die Erfordernisse des ersten Kontaktstücks zur Verhinderung des Kontaktprellens ausgelegt, sondern dient vielmehr lediglich der Verzögerung des Nachlaufens des ersten Kontaktstücks beim Ausschaltvor gang. Es ist daher durchaus vorteilhaft, eine weitere Dämp fungsvorrichtung vorzusehen, die aus der genannten zweiten Kolben/Zylinderanordnung besteht und die in bezug auf die Dämpfungskonstante so ausgelegt und mit etwaigen Drossel bohrungen versehen ist, daß der erste Kontakt prellfrei gelagert ist.The first contact piece is the auxiliary switching device already through the connection with the first piston / cylinder arrangement damped, but this damping device is in with respect to the damping resistance not to the requirements of the first contact piece to prevent contact bouncing designed, but rather serves only the delay the overrun of the first contact piece when switching off gear. It is therefore quite advantageous to add another damper tion device to be provided, which from said second Piston / cylinder arrangement exists and with respect to the Damping constant designed in this way and with any choke holes is provided that the first contact bounce-free is stored.
Es kann außerdem vorteilhaft vorgesehen sein, daß der Kolben oder Zylinder der ersten Kolben/Zylinderanordnung mit dem Kolben oder Zylinder der zweiten Kolben/Zylinderanordnung fest verbunden ist.It can also be advantageously provided that the piston or cylinder of the first piston / cylinder arrangement with the Piston or cylinder of the second piston / cylinder arrangement is firmly connected.
Die beiden Kolben/Zylinderanordnungen sind mechanisch in Reihe geschaltet, so daß das erste Kontaktstück der Hilfs schalteinrichtung mittels der zweiten Kolben/Zylinderanord nung mit der ersten Kolben/Zylinderanordnung verbunden ist. Es ergibt sich bei der genannten Ausgestaltung ein besonders einfacher und kostengünstiger Aufbau.The two piston / cylinder arrangements are mechanically in Series connected so that the first contact piece of the auxiliary switching device by means of the second piston / cylinder arrangement voltage is connected to the first piston / cylinder arrangement. There is a particular result in the embodiment mentioned simple and inexpensive construction.
Es kann außerdem vorteilhaft vorgesehen sein, daß die erste Kolben/Zylinderanordnung eine Rückstellfeder aufweist, die das erste Kontaktstück nach dem Ausschalten des Hauptschalt kontaktes in seine Ausschaltstellung bringt und deren Feder konstante wesentlich kleiner ist als die der Prellschutz feder.It can also be advantageously provided that the first Piston / cylinder assembly has a return spring which the first contact after switching off the main switch brings contact into its switch-off position and its spring constant is significantly smaller than that of the bump guard feather.
Im Einschaltzustand ist die Rückstellfeder weit komprimiert, so daß sie sich während des Ausschaltens gegen die Kraft des der ersten Kolben/Zylinderanordnung langsam streckt. Es ist vorteilhaft, wenn die Rückstellfeder nicht zu kräftig ist, damit das erste Kontaktstück während des Ausschaltens nicht zu schnell bewegt wird. Für die Prellschutzfeder ist es dage gen vorteilhaft, wenn sie auch während des Einschaltzustandes fast gestreckt ist, so daß beim Ausschaltvorgang keine wei tere Streckung der Prellschutzfeder stattfinden kann, durch die das erste Kontaktstück der Hilfsschalteinrichtung stark beschleunigt würde und dementsprechend zu spät eine Kontakt trennung der Hilfsschalteinrichtung erfolgen würde.When switched on, the return spring is compressed to a great extent, so that they turn against the power of the of the first piston / cylinder assembly slowly stretches. It is advantageous if the return spring is not too strong, so that the first contact piece does not turn off is moved too quickly. It is the same for the impact protection spring gene advantageous if they are also during the switch-on state is almost stretched so that when switching off no white tere extension of the impact protection spring can take place by which the first contact piece of the auxiliary switching device strong would accelerate and accordingly a contact too late separation of the auxiliary switching device would take place.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die erste Kolben/Zylinderanordnung auf beiden Seiten des Kolbens Druckausgleichsöffnungen aufweist.A further advantageous embodiment of the invention provides before that the first piston / cylinder assembly on both sides of the piston has pressure equalization openings.
Auf diese Weise ist vermieden, daß die erste Kolben/Zylin deranordnung in einem der Ruhezustände, sei es im Einschalt zustand oder im Ausschaltzustand, einen erhöhten Fluiddruck aufweist. Außerdem ist somit insbesondere beim Einschalten verhindert, daß die erste Kolben/Zylinderanordnung dem Ein schaltvorgang einen zu hohen Widerstand entgegensetzt.In this way it is avoided that the first piston / cylin the arrangement in one of the idle states, be it on state or in the off state, an increased fluid pressure having. In addition, this is especially when switching on prevents the first piston / cylinder assembly from engaging switching process opposes too high a resistance.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß mit den miteinander fest verbundenen Teilen der er sten und der zweiten Kolben/Zylinderanordnung eine Feldelek trode verbunden ist.A further advantageous embodiment of the invention provides before that with the parts of the he firmly connected most and the second piston / cylinder arrangement a field electrode trode is connected.
Diese Ausgestaltung stellt eine einfache und kostengünstige Konstruktion dar, die auch einfach zu montieren ist.This configuration represents a simple and inexpensive Construction that is also easy to assemble.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei spiels in einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrie ben.In the following, the invention is illustrated by means of an embodiment shown in a drawing and then described ben.
Dabei zeigt
die Figur schematisch eine Hilfsschalteinrichtung, die paral
lel zu einem Hauptschaltkontakt geschaltet ist.It shows
the figure schematically shows an auxiliary switching device which is connected in parallel to a main switching contact.
Der Hauptschaltkontakt 1 ist durch eine an sich bekannte Un terbrechereinheit mit zwei elektrischen Anschlüssen 2, 3 ge bildet. Die Unterbrechereinheit weist ein antreibbares Kon taktstück 4 auf, das mittels eines an sich bekannten, nicht dargestellten mechanischen Antriebes über das Antriebs gestänge 5 antreibbar ist. Das antreibbare Kontaktstück 4 ist mittels eines Gleitkontaktes 22 mit dem elektrischen Anschluß 3 verbunden. Der Hauptschaltkontakt weist außerdem ein fest stehendes Kontaktstück 7 auf, das als Tulpenkontaktstück ausgebildet und mit dem elektrischen Anschluß 2 verbunden ist.The main switch contact 1 is ge by a known Un interrupter unit with two electrical connections 2 , 3 forms. The interrupter unit has a drivable con contact piece 4 , the rod 5 can be driven by means of a known mechanical drive mechanism, not shown, via the drive. The drivable contact piece 4 is connected to the electrical connection 3 by means of a sliding contact 22 . The main switch contact also has a fixed contact piece 7 , which is designed as a tulip contact piece and is connected to the electrical connection 2 .
Zu dem Hauptschaltkontakt 1 ist die Hilfsschalteinrichtung 7 elektrisch parallel geschaltet. Auch die Hilfsschalteinrich tung 7 ist mittels des Antriebsgestänges 5 betätigbar. Es ist ein antreibbares Kontaktstück 8 vorgesehen, das mit dem An triebsgestänge 5 verbunden und mittels des Gleitkontaktes 9 mit dem elektrischen Anschluß 3 des Hauptschaltkontaktes lei tend verbunden ist. Zur dielektrischen Abschirmung ist das antreibbare Kontaktstück 8 von einer feststehenden Feldelek trode 10 umgeben.The auxiliary switching device 7 is electrically connected in parallel with the main switch contact 1 . The auxiliary switch device 7 can be actuated by means of the drive linkage 5 . There is a drivable contact piece 8 is provided, which is connected to the drive linkage 5 and is connected by means of the sliding contact 9 to the electrical connection 3 of the main switching contact lei tend. For dielectric shielding, the drivable contact piece 8 is surrounded by a fixed field electrode 10 .
Das Gegenkontaktstück zu dem antreibbaren Kontaktstück 8 ist durch das erste Kontaktstück 11 gebildet. Das erste Kontakt stück 11 bildet einen Kolben der in einem Zylinder 12 axial verschiebbar und durch die Prellschutzfeder 13 in Richtung auf das antreibbare Kontaktstück 8 federbelastet ist. Das er ste Kontaktstück 11 und der Zylinder 12 bilden zusammen die zweite Kolben/Zylinderanordnung, die die Prellfreiheit bei der Kontaktgabe zwischen dem ersten Kontaktstück 11 und dem antreibbaren Kontaktstück 8 während des Einschaltvorganges gewährleisten soll. Der Zylinder 12 ist dabei mit einem Schaltgas, insbesondere SF₆ gefüllt, da die gesamte Hilfs schalteinrichtung von diesem Gas umgeben ist. Der Zylinder 12 weist eine den gewünschten Dämpfungseigenschaften entspre chende Drosselbohrung 23 auf.The counter contact piece to the drivable contact piece 8 is formed by the first contact piece 11 . The first contact piece 11 forms a piston which is axially displaceable in a cylinder 12 and is spring-loaded by the impact protection spring 13 in the direction of the drivable contact piece 8 . The first contact piece 11 and the cylinder 12 together form the second piston / cylinder arrangement, which is intended to ensure the freedom from bounce when making contact between the first contact piece 11 and the drivable contact piece 8 during the switch-on process. The cylinder 12 is filled with a switching gas, in particular SF₆, since the entire auxiliary switching device is surrounded by this gas. The cylinder 12 has a throttle bore 23 corresponding to the desired damping properties.
Wenn beim Einschalten das antreibbare Kontaktstück 8 das er ste Kontaktstück 11 berührt, so werden durch die Prellschutz feder 13 Überschläge solange verhindert, bis daß der Zylinder 12 entsprechend der Geschwindigkeit des antreibbaren Kontakt stücks 8 beschleunigt ist. Wenn dieser Zustand erreicht ist, ist ein Prellen nicht mehr zu befürchten.If when you turn on the drivable contact piece 8 he touches the contact piece 11 , 13 is prevented by the impact protection spring 13 flashovers until the cylinder 12 is accelerated according to the speed of the drivable contact piece 8 . When this condition is reached, there is no longer any fear of bouncing.
Mit dem Zylinder 12 ist eine bewegliche Feldelektrode 14 fest verbunden, die sich somit gemeinsam mit dem ersten Kontakt stück 11 bewegt und dieses in jeder Position effektiv ab schirmt.With the cylinder 12 , a movable field electrode 14 is firmly connected, which thus moves together with the first contact piece 11 and this shields effectively in any position.
Mit dem Zylinder 12 ist ein Kolben 15 fest verbunden, der in einem weiteren Zylinder 16 axial verschiebbar ist. Der Kolben 15 und der weitere Zylinder 16 bilden zusammen die erste Kolben/Zylinderanordnung.A piston 15 is fixedly connected to the cylinder 12 and is axially displaceable in a further cylinder 16 . The piston 15 and the further cylinder 16 together form the first piston / cylinder arrangement.
Der Kolben 15 ist in Richtung auf das antreibbare Kontakt stück 8 hin durch die Rückstellfeder 17 belastet.The piston 15 is loaded in the direction of the drivable contact piece 8 by the return spring 17 .
Beim Einschalten wird der Kolben 15 zusammen mit dem Zylinder 12 und dem ersten Kontaktstück 11 sowie der Feldelektrode 14 durch das antreibbare Kontaktstück 8 zurückgetrieben, wobei das in dem weiteren Zylinder 16 befindliche Fluid, beispiels weise SF₆ durch eine Drosselbohrung 18 entweichen kann. Die Drosselbohrung 18 ist so groß gewählt, daß keine wesentliche Behinderung der Bewegung des antreibbaren Kontaktstücks 8 er folgt. Auf der der Drosselbohrung 18 gegenüberliegenden Seite des Kolbens 15 sind ebenfalls Drosselbohrungen 19, 20 vorge sehen, die das Einströmen von SF₆ in den weiteren Zylinder 16 ermöglichen.When switched on, the piston 15 is driven back together with the cylinder 12 and the first contact piece 11 and the field electrode 14 by the drivable contact piece 8 , the fluid in the further cylinder 16 , for example SF₆, being able to escape through a throttle bore 18 . The throttle bore 18 is chosen so large that no significant hindrance to the movement of the drivable contact piece 8 it follows. On the throttle bore 18 opposite side of the piston 15 throttle bores 19 , 20 are also easily seen, which allow the inflow of SF₆ in the other cylinder 16 .
Der Abstand zwischen dem antreibbaren Kontaktstück 8 und dem ersten Kontaktstück 11 im Ausschaltzustand ist so groß ge wählt, daß beim Einschalten diese beiden Kontaktstücke 8, 11 früher in Kontakt kommen als die Kontaktstücke 4, 6 des Hauptschaltkontaktes. The distance between the drivable contact piece 8 and the first contact piece 11 in the switched-off state is so large that, when switched on, these two contact pieces 8 , 11 come into contact earlier than the contact pieces 4 , 6 of the main switching contact.
Durch eine Kontaktgabe der Hilfsschalteinrichtung werden die elektrischen Anschlüsse 2, 3 des Hauptschaltkontaktes über einen mit dem weiteren Zylinder 16 verbundenen Einschaltwi derstand 21 miteinander leitend verbunden. Die leitende Ver bindung wird über den weiteren Zylinder 16, die Rückstellfe der 17, den Kolben 15, die Prellschutzfeder 13 und das erste Kontaktstück 11 zu dem antreibbaren Kontaktstück 8 und über den Gleitkontakt 9 zu dem elektrischen Anschluß 3 herge stellt.By making contact with the auxiliary switching device, the electrical connections 2 , 3 of the main switching contact are conductively connected to one another via a switch-on resistor 21 connected to the further cylinder 16 . The conductive United connection is via the further cylinder 16 , the Rückstellfe the 17 , the piston 15 , the anti-bounce spring 13 and the first contact piece 11 to the drivable contact piece 8 and the sliding contact 9 to the electrical connection 3 Herge provides.
Erst danach kommen die Kontaktstücke 4, 6 des Hauptschaltkon taktes miteinander in Berührung. Etwaige Überspannungen sind dann jedoch schon mittels der Hilfsschalteinrichtung 7 abge baut, so daß die Kontaktstücke des Hauptschaltkontakts 1 ge schont werden.Only then do the contact pieces 4 , 6 of the main switching contact come into contact with one another. Any surges are then already abge builds by means of the auxiliary switching device 7 , so that the contact pieces of the main switching contact 1 are protected.
Beim Ausschaltvorgang wird das antreibbare Kontaktstück 8 von dem ersten Kontaktstück 11 weg beschleunigt. Dabei wird die Prellschutzfeder 13 ein kleines Stück weit gestreckt, bis daß der erste Kontakt 11 an der Feldelektrode 14 anschlägt.During the switching-off process, the drivable contact piece 8 is accelerated away from the first contact piece 11 . The impact protection spring 13 is stretched a little way until the first contact 11 strikes the field electrode 14 .
Die Rückstellfeder 17 beschleunigt den Kolben 15 mit dem Zy linder 12 und dem ersten Kontaktstück 11 in Richtung des an treibbaren Kontaktes 8, jedoch wird diese Bewegung durch das zu verdrängende Fluid in den weiteren Zylinder 16 soweit ver langsamt, daß der erste Kontakt 11 dem antreibbaren Kontakt 8 nicht mit gleicher Geschwindigkeit folgen kann und dement sprechend sehr bald eine Kontakttrennung in der Hilfsschalt einrichtung 7 stattfindet.The return spring 17 accelerates the piston 15 with the cylinder 12 and the first contact piece 11 in the direction of the drivable contact 8 , but this movement is slowed down by the fluid to be displaced in the further cylinder 16 so far that the first contact 11 is the drivable Contact 8 can not follow at the same speed and accordingly a contact separation in the auxiliary switching device 7 takes place very soon.
Der Hauptschaltkontakt 1 ist derart gestaltet, daß bei der Kontakttrennung der Hilfsschalteinrichtung während des Aus schaltvorgangs die beiden Kontaktstücke 4, 6 noch in Kontakt sind und die eigentliche Trennung zwischen den elektrischen Anschlüssen 2, 3 innerhalb des Hauptschaltkontaktes 1 stattfindet.The main switch contact 1 is designed such that the two contact pieces 4 , 6 are still in contact with the contact separation of the auxiliary switching device during the switching process and the actual separation between the electrical connections 2 , 3 takes place within the main switch contact 1 .
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