DE60030032T2

DE60030032T2 - Hochspannungstrennschalter mit schnellbeweglichem Kontakt

Info

Publication number: DE60030032T2
Application number: DE60030032T
Authority: DE
Inventors: Olivier Chuniaud; Henri Jouard; Jean Marmonier; Bernard Regnier
Original assignee: Areva T&D SAS
Current assignee: Grid Solutions SAS
Priority date: 1999-05-17
Filing date: 2000-05-12
Publication date: 2007-02-15
Anticipated expiration: 2020-05-13
Also published as: CN1285604A; TW476080B; EP1054419A1; DE60030032D1; US6466420B1; FR2793945A1; EP1054419B1; FR2793945B1; CN1171264C; JP2000353457A; KR20010020851A; ID26059A

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Trennschalter mit einem ersten Kontakt, der in einer axialen Richtung gegenüber einem feststehenden zweiten Kontakt beweglich gelagert ist und mit letzterem zusammenwirkt, um eine elektrische Verbindung herzustellen, und einer Stange, die in der axialen Richtung verläuft und betätigt wird, um den ersten Kontakt relativ zum zweiten Kontakt zu verlagern.
Sie findet insbesondere bei einem elektrischen Hochspannungstrennschalter Anwendung, der einen Metallmantel enthält, in welchem der bewegliche und der feststehende Kontakt angeordnet sind, wobei dieser Mantel mit einem dielektrischen Gas, wie etwa SF6, gefüllt ist. Die Stange zum Betätigen des beweglichen Kontakts erstreckt sich in dichter Weise durch den Metallmantel und wird gewöhnlich über eine mechanische Steuerung translatorisch verschoben.
In der Patentanmeldung EP348645 ist ein Trennschalter mit zwei beweglichen Kontakten offenbart, die aus zwei koaxialen Zylindern bestehen und verlagert werden, um aufeinanderfolgend einen feststehenden Lichtbogenkontakt und einen feststehenden Dauerstromkontakt (der das Fließen des Dauerstroms gewährleistet) zu kontaktieren. Der Mechanismus zum Steuern der beweglichen Kontakte verwendet zwei fluchtende Spiralfedern, die durch einen Bund getrennt sind, der an einem Schaltstift befestigt ist, welcher koaxial zu diesen verläuft. Die offenbarte Trennschalteranordnung ermöglicht es, eine Verlagerungsgeschwindigkeit der beweglichen Kontakte bereitzustellen, die deutlich höher ist als die des Schaltstifts während der Schließ- und Öffnungsphasen der elektrischen Verbindung.
Allgemein entstehen bei der Betätigung eines Trennschalters mit kapazitivem Strom (mit geringer Stromstärke unter sehr hoher Spannung) Lichtbögen zwischen dem beweglichen Kontakt und dem feststehenden Kontakt und erzeugen vorübergehende Überspannungen mit sehr hoher Frequenz (in der Größenordnung von MHz), die für die angeschlossenen Einrichtungen schädlich sind. Je schneller ein Trennschalter arbeitet, desto weniger Lichtbogenzündungen treten auf. Dazu wird bei der vorgenannten Patentanmeldung ein beweglicher Lichtbogenkontakt verwendet, der mit hoher Geschwindigkeit verlagert wird, um einen feststehenden Lichtbogenkontakt zu kontaktieren bzw. zu dekontaktieren, der auch Übergangsstromkontakt genannt werden kann. Gerade nach der Verbindung dieser Lichtbogenkontakte können die Dauerstromkontakte ohne Zünden von Lichtbögen angenähert und verbunden werden.
Jedoch ermöglicht bei einer solchen Vorrichtung die über die beiden beweglichen Kontakte gewährleistete zweistufige Verbindung nicht, bestimmte Probleme zu beseitigen:
Zunächst bleibt trotz Verminderung der Anzahl von Lichtbogenzündungen aufgrund der hohen Schaltgeschwindigkeit dennoch jede Spannungsanstiegsflanke für die angeschlossenen Einrichtungen schädlich. Um die Steigung und das Niveau dieser Flanken zu vermindern, ist es bekannt, Widerstände zu verwenden, die an den feststehenden Lichtbogenkontakt angeschlossen sind. Wenn der bei Zündung der Lichtbögen erzeugte Strom vollständig durch diese Widerstände fließt, werden die Flanken beträchtlich gedämpft.
Die genannte Vorrichtung ermöglicht aufgrund der Anordnung ihrer feststehenden Kontakte nicht, dass die Lichtbögen nur am feststehenden Lichtbogenkontakt zünden. Die Schlagweite zwischen dem beweglichen Lichtbogenkontakt und dem feststehenden Dauerstromkontakt kann unzureichend werden, wenn die Spannung einen bestimmten Schwellwert übersteigt, wobei Lichtbogenzündungen zwischen diesen Kontakten auftreten können, woraus sich Überspannungen ergeben können, die schädlich, weil nicht durch eventuelle Widerstände vermindert sind.
Zudem impliziert eine derartige Vorrichtung mit zwei beweglichen Kontakten das Fließen eines Übergangsstroms, bis die Dauerstromkontakte verbunden sind. Aufgrund des begrenzten Querschnitts des beweglichen Lichtbogenkontakts muss der Übergangsstrom unterhalb eines kritischen Schwellwerts bleiben, über den hinaus die erzeugte Erwärmung schädlich für die Lichtbogenkontakte wäre, zumal die Dauer dieses Stroms bedeutend ist. Dieses Problem stellt sich insbesondere beim Schalten des Trennschalters in Übernahmestrom bei Stromschienen, wo die Stromstärke Tausende von Ampere erreichen kann.
Um den Nachteilen aus dem Stand der Technik Abhilfe zu schaffen, ist Gegenstand der Erfindung ein elektrischer Trennschalter mit einem ersten Kontakt, der in einer axialen Richtung gegenüber einem feststehenden zweiten Kontakt beweglich gelagert ist und mit letzterem zusammenwirkt, um eine elektrische Verbindung herzustellen, einer Stange, die in der axialen Richtung verläuft und betätigt wird, um den beweglichen Kontakt relativ zum feststehenden Kontakt zu verlagern, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Kontakt ein Hohlrohr ist, das ein dem feststehenden Kontakt gegenüberliegendes Ende und ein dem ersten Ende entgegengesetztes zweites Ende besitzt, dass er einen innerhalb des beweglichen Kontakts gleitbeweglichen Kolben enthält, wobei der Kolben an der Stange gelagert ist und mit einer ersten Seite zum feststehenden Kontakt hin ausgerichtet und eine der ersten Seite entgegengesetzte zweite Seite aufweist, dass eine erste Feder zwischen dem ersten Ende des beweglichen Kontakts und der ersten Seite des Kolbens eingefügt ist, dass eine zweite Feder zwischen dem zweiten Ende des beweglichen Kontakts und der zweiten Seite des Kolbens eingefügt ist, dass ein erstes Verriegelungssystem vorgesehen ist, um den beweglichen Kontakt in der axialen Richtung bei einem Schließvorgang des Trennschalters festzulegen und zugleich die erste Feder zwischen Kolben und erstem Ende des beweglichen Kontakts zusammenzudrücken, wobei dieses erste Verriegelungssystem nach einem gewissen Druck der ersten Feder nachgibt, so dass der bewegliche Kontakt mit dem feststehenden Kontakt unter der Wirkung der Entspannung der ersten Feder verbunden wird, und dass ein zweites Verriegelungssystem vorgesehen ist, um den beweglichen Kontakt in der axialen Richtung bei einem Öffnungsvorgang festzulegen und zugleich die zweite Feder zwischen Kolben und zweitem Ende des beweglichen Kontakts zusammenzudrücken, wobei dieses zweite Verriegelungssystem nach einem gewissen Druck der zweiten Feder nachgibt, so dass der bewegliche Kontakt von dem feststehenden Kontakt unter der Wirkung der Entspannung der zweiten Feder gelöst wird.
Diese Vorrichtung ermöglicht insbesondere das schnelle Schalten von Hochspannungen und gewährleistet dabei den Durchgang von starken Strömen.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich noch besser beim Lesen der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Trennschalters, der in den Zeichnungen dargestellt ist.
1a bis 1e zeigen schematisch den Betrieb des erfindungsgemäßen Trennschalters während einer Phase zum Schließen der elektrischen Verbindung.
2a bis 2e zeigen schematisch den Betrieb des erfindungsgemäßen Trennschalters während einer Phase zum Öffnen der elektrischen Verbindung.
3 ist eine Detaildarstellung im Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Trennschalters, bei dem die Betätigungsstange eine Schnecke ist.
4 zeigt eine Detaildarstellung im Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Trennschalters, bei dem der feststehende Kontakt mit Widerständen bestückt ist.
Der elektrische Trennschalter nach der Erfindung ist ein Hochspannungstrennschalter, der in einem zylindrischen Metallmantel (in den Zeichnungen nicht dargestellt), der sich in einer axialen Richtung A erstreckt und mit einem Isoliergas, wie etwa SF6, gefüllt ist, einen Kontakt 1 enthält, der feststehend gelagert ist und beispielsweise hohl ausgeführt ist, sowie und einen bezüglich des feststehenden Kontakts in der axialen Richtung beweglich gelagerten Kontakt 2. Der bewegliche Kontakt ist beispielsweise in Form einer Stange ausgeführt, verläuft koaxial zum feststehenden Kontakt 1 und fügt sich in den hohl ausgeführten feststehenden Kontakt ein, um eine elektrische Verbindung herzustellen.
Der Trennschalter enthält weiter eine koaxial zu den Kontakten 1 und 2 verlaufende Stange 3, die sich in der axialen Richtung A erstreckt und betätigt wird, um den Kontakt 2 gegenüber dem Kontakt 1 zu verlagern.
In 1 und 2 wird der bewegliche Kontakt 2 über ein feststehendes Rohr 4, das koaxial zur Betätigungsstange 3 verläuft, in der axialen Richtung verstellbar geführt.
Erfindungsgemäß ist der bewegliche Kontakt 2 ein zylinderförmiges Hohlrohr, das ein dem feststehenden Kontakt 1 gegenüberliegendes Ende 2A und ein dem Ende 2A entgegengesetztes zweites Ende 2B besitzt, das von der Betätigungsstange 3 durchsetzt wird. Ein Kolben 5 ist innerhalb des Kontakts 2 gleitbeweglich gelagert. Er ist mit einer ersten Seite 5A zum feststehenden Kontakt 1 hin ausgerichtet und weist eine der Seite 5A entgegengesetzte zweite Seite 5B auf.
In 1 und 2 ist der Kolben 5 am Ende der Stange 3 befestigt, die in dem Kontakt 2 gleitet. Wie anhand von 3 nachfolgend ersichtlich ist, kann die Stange 3 eine Schnecke und der Kolben 5 dabei eine Mutter sein.
Eine erste Feder 6, beispielsweise eine Spiralfeder, ist zwischen dem ersten Ende 2A des Kontakts 2 und der ersten Seite 5A des Kolbens eingefügt. Eine zweite Feder 7, beispielsweise eine Spiralfeder, ist zwischen dem zweiten Ende 2b des Kontakts 2 und der zweiten Seite 5B des Kolbens eingefügt.
Das andere Ende der Stange 3 ist mit der Steuerung des Trennschalters (nicht dargestellt) verbunden, die hier derart wirkt, dass die Stange 3 in der axialen Richtung A translatorisch verschoben wird. Insbesondere wirkt bei einem Schließvorgang des Trennschalters die Steuerung derart, dass die Stange 3 und damit der Kolben 5 zum feststehenden Kontakt 1 hin verschoben wird, und dass bei einem Öffnungsvorgang des Trennschalters die Steuerung derart wirkt, dass die Stange 3 und damit der Kolben 5 in die entgegengesetzte Richtung verschoben werden.
Weiterhin enthält der Trennschalter ein erstes Verriegelungssystem 8 vom Typ mit versenkbarer Kugel, das den Kontakt 2 in der axialen Richtung festlegt, wenn die Stange 3 bei einem Schließvorgang des Trennschalters betätigt wird und zugleich die erste Feder 6 zwischen Kolben und erstem Ende 2A des Kontakts zusammengedrückt wird. Dieses erste Verriegelungssystem gibt nach einem gewissen Druck der ersten Feder 6 nach, so dass der Kontakt 2 mit dem feststehenden Kontakt unter der Wirkung der Entspannung der am Kolben 5 abgestützten Feder mit großer Geschwindigkeit verbunden wird.
Der Trennschalter enthält ferner ein zweites Verriegelungssystem 9, das den Kontakt 2 in der axialen Richtung festlegt, wenn die Stange 3 bei einem Öffnungsvorgang des Trennschalters betätigt wird und zugleich die Feder 7 zwischen Kolben 5 und zweitem Ende 2B des Kontakts 2 zusammengedrückt wird. Dieses zweite Verriegelungssystem gibt nach einem gewissen Druck der Feder 7 nach, so dass der Kontakt 2 von dem Kontakt 1 unter der Wirkung der Entspannung der am Kolben 5 abgestützten Feder 7 mit hoher Geschwindigkeit gelöst wird.
Der Betrieb des erfindungsgemäßen Trennschalters wird nachfolgend bei einer Schließbetätigung anhand von 1a bis 1e und bei einer Öffnungsbetätigung anhand von 2a bis 2e beschrieben.
In 1a befindet sich der erfindungsgemäße Trennschalter in völliger Öffnungsstellung. Die Feder 7 wird zwischen Kolben 5 und Ende 2B des Kontakts 2 zusammengedrückt. Die Feder 6 ist zwischen dem Ende 2A des Kontakts 2 und dem Kolben 5 völlig entspannt. Der Kontakt 2 ist in axialer Richtung A in dem Führungsrohr 4 über das Verriegelungssystem mit versenkbarer Kugel 8 festgelegt, das hier gespannt ist.
In 1b wird die Stange 3 durch eine Verschiebebetätigung in Richtung des feststehenden Kontakts 1 verlagert, wie mit dem Pfeil am Kolben 5 angegeben ist. Sie nimmt den Kolben 5 in dieser Richtung mit, wodurch die Feder 6 über den Kolben 5 an das Ende 2A des Kontakts 2 gedrückt wird, während die Feder 7 entspannt ist.
In 1c wird nach einer gewissen Verlagerung des Kolbens 5 in dem Kontakt 2 und damit nach einem gewissen Zusammendrücken der Feder 6 das Kugelverriegelungssystem 8 versenkt, wodurch die Bewegung des Kontakts 2 in dem Rohr 4 freigegeben ist.
In 1d fügt sich der Kontakt 2 mit hoher Geschwindigkeit in den feststehenden Kontakt 1 unter der Wirkung der Feder 6 ein, die sich zwischen Kolben 5 und Ende 2A des Kontakts 2 entspannt. Der Kolben 5 wird weiter in Richtung des feststehenden Kontakts 1 verlagert und das zweite Kugelverriegelungssystem 9 wird gespannt, um den Kontakt 2 in der axialen Richtung A in dem Führungsrohr 4 festzulegen.
In 1e wird der Kolben 5 weiterhin in Richtung des feststehenden Kontakts 1 verlagert, wodurch die Feder 6 zwischen Kolben 5 und Ende 2A des Kontakts 2 zusammengedrückt wird. Der Trennschalter befindet sich in seiner vollständig geschlossenen Stellung, die in positiver Weise gewährleistet ist, da die Stange 3 und der Kolben 5 so weit verlagert wurden, bis die Feder 6 zusammengedrückt ist, und sich somit in einer Stellung befinden, in welcher der bewegliche Kontakt in den feststehenden Kontakt mechanisch eingefügt werden muss.
Während dieses Schließvorgangs hat sich der bewegliche Kontakt 2 somit unabhängig von Betätigungsstange 3 und Kolben 5 verschoben. Die Verschiebegeschwindigkeit der Betätigungsstange 3 und damit des Kolbens 5 kann somit wesentlich geringer sein als die Verschiebegeschwindigkeit des beweglichen Kontakts 2. Die Verschiebegeschwindigkeit der Betätigungsstange 3 und damit des Kolbens 5 kann auch konstant sein, im Gegensatz zur Verschiebegeschwindigkeit des beweglichen Kontakts 2. Die Beendigung des Schließvorgangs des Trennschalters kann durch Erfassen der Endstellung des Kolbens 5 und der Stange 3 kontrolliert werden.
In 2a befindet sich der erfindungsgemäße Trennschalter in völliger Schließstellung, die der in 1e dargestellten entspricht. Der Kontakt 2 ist in axialer Richtung A in dem Führungsrohr 4 verschiebefest festgelegt, da das Verriegelungssystem 9 gespannt ist.
In 2b wird die Stange 3 vom feststehenden Kontakt 1 weg verschoben, wie mit dem Pfeil am Kolben 5 angegeben ist. Sie nimmt den Kolben 5 in der gleichen Richtung mit, wodurch die Feder 7 über den Kolben 5 an das Ende 2B des Kontakts 2 gedrückt wird, während die Feder 6 entspannt ist.
In 2c wird nach einer gewissen Verlagerung des Kolbens 5 in dem Kontakt 2 und damit nach einem gewissen Zusammendrücken der Feder 7 das Kugelverriegelungssystem 9 versenkt, wodurch die Bewegung des Kontakts 2 in dem Rohr 4 freigegeben ist.
In 2d wird der Kontakt 2 mit hoher Geschwindigkeit von dem feststehenden Kontakt 1 unter der Wirkung der Feder 7 freigegeben, die sich zwischen Kolben 5 und Ende 2B des Kontakts 2 entspannt. Der Kolben 5 wird zugleich weiter vom feststehenden Kontakt 1 entfernt und das erste Kugelverriegelungssystem 8 wird gespannt, um den Kontakt 2 in der axialen Richtung A in dem Führungsrohr 4 festzulegen.
In 2e wird der Kolben 5 weiter vom feststehenden Kontakt 1 wegbewegt, wodurch die Feder 7 zwischen Kolben 5 und Ende 2B des Kontakts 2 zusammengedrückt wird. Der Trennschalter befindet sich in seiner vollständig geöffneten Stellung, die in positiver Weise gewährleistet ist, da die Stange 3 und der Kolben 5 so weit verlagert werden, bis die Feder 7 zusammengedrückt ist, und sich somit in einer Stellung befinden, in welcher der bewegliche Kontakt vom feststehenden Kontakt mechanisch zurückgezogen werden muss.
Während dieses Öffnungsvorgangs hat sich der bewegliche Kontakt 2 somit weiterhin unabhängig von Betätigungsstange 3 und Kolben 5 verschoben. Die Beendigung des Öffnungsvorgangs des Trennschalters kann durch Erfassen der Endstellung des Kolbens 5 und der Stange 3 kontrolliert werden.
3 zeigt näher einen Längsschnitt in der axialen Richtung A durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Trennschalters. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Betätigungsstange 3 eine drehbare Schnecke mit der Drehachse A. Der Kolben 5 ist eine Mutter, in welcher die Schnecke 3 eingreift. Je nach Drehrichtung der Schnecke 3 verschiebt sich die Mutter 5 (ohne sich verdrehen zu können) in der einen oder anderen Richtung entlang der axialen Richtung A innerhalb des beweglichen Kontakts 2. Beiderseits des Kopfes der Mutter 5 sind die Spiralfeder 6 und die Spiralfeder 7 angeordnet. 3 zeigt den Trennschalter in völliger Öffnungsstellung, wobei die Feder 7 zwischen Mutter 5 und Ende 2B des beweglichen Kontakts 2 zusammengedrückt ist.
Ein zylindrischer Schieber 10 ist innerhalb des Kontakts 2 koaxial zur Mutter 5 angeordnet. Dieser Schieber gleitet an der Mutter 5 und wirkt auf die versenkbaren Kugeln 8 und 9 des Verriegelungssystems ein, die in den radialen Öffnungen 11 des Kontakts 2 aufgenommen sind. Er besteht insbesondere aus zwei Halbschiebern 10A und 10B, die unabhängig voneinander in der axialen Richtung A verschiebbar sind.
Der Halbschieber 10A enthält eine endseitige radiale Rippe 12A, an welche die Mutter 5 anschlägt, wenn diese zum feststehenden Kontakt 1 hin verlagert wird. Der Halbschieber 10B enthält auch eine endseitige radiale Rippe 12B, an welche die Mutter 5 anschlägt, wenn diese von dem feststehenden Kontakt 1 wegbewegt wird. Ferner ist zwischen der endseitigen Rippe 12A des Halbschiebers 10A und einer am Ende 2A des Kontakts 2 vorgesehenen Schulter 2AA eine Spiralfeder 13 angeordnet, und zwischen der endseitigen Rippe 12B des Halbschiebers 10B und einer am Ende 2B des Kontakts 2 vorgesehenen Schulter 2BB ist eine weitere Spiralfeder 14 angeordnet. Diese Federn 13 und 14 dienen dazu, die Halbschieber 10A und 10B in ihre Stellung zurückzubringen, wenn die Mutter 5 sich in radialer Richtung zwischen den Rippen 12A und 12B befindet.
Wie aus 3 ersichtlich ist, enthält das Führungsrohr 4 eine erste Ausnehmung 15, in welche die Kugel 8 eingreifen kann, sowie eine zweite Ausnehmung 16, in welche die Kugel 9 eingreifen kann. Diese beiden Ausnehmungen 15 und 16 sind in der axialen Richtung A voneinander beabstandet. Ferner enthält der Halbschieber 10A eine erste Ausnehmung 17, in welche die Kugel 8 versenkt werden kann, und der Halbschieber 10B enthält eine zweite Ausnehmung 18, in welche die Kugel 9 versenkt werden kann. Diese beiden Ausnehmungen 17 und 18 sind in axialer Richtung A voneinander beabstandet.
Wenn die Kugel 8 in die Ausnehmung 15 des Rohrs 4 eingreift, sperrt sie die Verlagerung des Kontakts 2 in der axialen Richtung A, und wenn die Rippe 12A des Halbschiebers 10A von der Mutter 5 während der Schließphase des Trennschalters verschoben wird, gelangt die Kugel 8 in eine der Ausnehmung 17 gegenüberliegende Stellung, in welcher sie versenkt werden kann, um die Verlagerung des beweglichen Kontakts 2 freizugeben. Wenn ferner die Kugel 9 in die Ausnehmung 16 des Rohrs 4 eingreift, sperrt sie die Verlagerung des Kontakts 2 in der axialen Richtung A, und wenn die Rippe 12B des Halbschiebers 10B von der Mutter 5 während der Öffnungsphase des Trennschalters verschoben wird, gelangt die Kugel 9 in eine der Ausnehmung 18 gegenüberliegende Stellung, in welcher sie versenkbar ist, um die Verlagerung des beweglichen Kontakts 2 freizugeben.
In 3 greift die Kugel 8 in die Ausnehmung 15 des Rohrs 4 ein, wohingegen die Kugel 9 in der Ausnehmung 18 des Halbschiebers 10B versenkt ist. Diese Ausgestaltung des Trennschalters entspricht der aus 1a.
Wenn die Mutter 5 bei einem Schließvorgang in Richtung des Kontakts 1 verstellt wird, gelangt die Mutter 5 in Anschlag an die radiale Rippe 12A des Halbschiebers 10A und verschiebt den Halbschieber 10A, um die Ausnehmung 17 in eine der Kugel 8 gegenüberliegende Stellung zu bringen, so dass diese versenkt werden kann. Diese Stellung des Trennschalters entspricht der aus 1c. Wenn ferner die Kugel 9 gegenüber der Ausnehmung 16 zu liegen kommt, verschiebt die Rückstellfeder 14 den Halbschieber 10B, was dazu führt, dass die Kugel 9 in der Ausnehmung 16 versenkt wird und die Ausnehmung 18 über die Stellung der Kugel 9 hinaustritt und damit der Kontakt 2 mit dem Führungsrohr 4 verriegelt wird. Diese Stellung des Trennschalters entspricht der aus 1d.
Wenn nun ausgehend von einer Schließstellung des Trennschalters die Mutter 5 vom Kontakt 1 wegbewegt wird, gelangt sie in Anschlag an die Rippe 12B des Halbschiebers 10B und verlagert den Halbschieber 10B, um die Ausnehmung 18 in eine der Kugel 9 gegenüberliegende Stellung zu bringen, so dass diese versenkt werden kann. Diese Stellung des Trennschalters entspricht der aus 2c. Wenn ferner die Kugel 8 in eine der Ausnehmung 15 gegenüberliegende Stellung gelangt, verschiebt die Rückstellfeder 13 den Halbschieber 10A, was dazu führt, dass die Kugel 8 in die Ausnehmung 15 versenkt wird und die Ausnehmung 17 über die Stellung der Kugel 8 hinaustritt und damit der Kontakt 2 mit dem Führungsrohr 4 verriegelt wird. Diese Stellung des Trennschalters entspricht der aus 2d.
In 4, die eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Trennschalters zeigt, ist der feststehende Kontakt 1' mit Widerständen R bestückt, die es ermöglichen, eine besonderes effiziente Vorrichtung zum Schützen der angeschlossenen Einrichtungen vor vorübergehenden Überspannungen mit sehr hohen Frequenzen bei einem Schalten des Trennschalters mit kapazitivem Strom zu erhalten. Um einen Lichtbogen 20 zu leiten, enthält der feststehende Kontakt 1' einen Lichtbogenkontakt bzw. eine Kappe 21, der bzw. die direkt und ausschließlich mit den Widerständen R verbunden ist. Diese Kappe besitzt abgerundete Winkel, die einen Koronaentladungsschutzeffekt haben, und weist einen Innendurchmesser auf, der geringfügig größer ist als der Durchmesser des beweglichen Kontakts 2, so dass der bewegliche Kontakt beim Einführen nicht die Kappe berührt. Wenn ein Lichtbogen 20 zwischen dem Ende 2A des beweglichen Kontakts 2 und der Kappe 21 gezündet wird, wird er vollständig zu den Widerständen R geleitet und der Strom i durchfließt diese Widerstände, um zu einem Leiter 23 abgeleitet zu werden, der typischerweise mit einer Stromschiene verbunden ist. Diese Lichtbögen 20 werden somit von der Kappe 21 bis zur Verbindung mit dem Dauerstromkontakt 22 geführt.
Um auch das Schalten der hohen Stromschienenübernahmeströme ohne die Gefahr eines Durchschmelzens der Kontakte gewährleisten zu können, nimmt der Dauerstromkontakt 22 gewöhnlich entlang seiner Symmetrieachse einen einziehbaren Lichtbogenkontakt 24 auf, der aus einer mit einer Feder gekoppelten Leitstange besteht. Diese Stange, die auch in dem feststehenden Kontakt 1 in 3 dargestellt ist, besteht aus einem wärmeunempfindlichen Material und kann dann einem starken Strom standhalten, wenn der bewegliche Kontakt 2 sie verschiebt. Ferner wird die erzeugte Erwärmung dadurch begrenzt, dass die Verbindung des beweglichen Kontakts mit dem Dauerstromkontakt 22 sehr kurze Zeit danach erfolgt.

Claims

Elektrischer Trennschalter mit einem ersten Kontakt (2), der in einer axialen Richtung (A) gegenüber einem in dieser Richtung feststehenden zweiten Kontakt (1) beweglich gelagert ist und mit letzterem zusammenwirkt, um eine elektrische Verbindung herzustellen, einer Stange (3), die in der axialen Richtung verläuft und betätigt wird, um den beweglichen Kontakt relativ zum feststehenden Kontakt zu verlagern, wobei der bewegliche Kontakt ein Hohlrohr ist, das ein dem feststehenden Kontakt gegenüberliegendes Ende (2a) und ein dem ersten Ende entgegengesetztes zweites Ende (2b) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass er einen innerhalb des beweglichen Kontakts gleitbeweglichen Kolben (5) enthält, wobei der Kolben (5) an der Stange (3) gelagert ist und mit einer ersten Seite zum feststehenden Kontakt hin ausgerichtet und eine der ersten Seite entgegengesetzte zweite Seite aufweist, dass eine erste Feder (6) zwischen dem ersten Ende des beweglichen Kontakts und der ersten Seite des Kolbens eingefügt ist, dass eine zweite Feder (7) zwischen dem zweiten Ende des beweglichen Kontakts und der zweiten Seite des Kolben eingefügt ist, dass ein erstes Verriegelungssystem (8) vorgesehen ist, um den beweglichen Kontakt in der axialen Richtung bei einem Schließvorgang des Trennschalters festzulegen und zugleich die erste Feder zwischen Kolben und erstem Ende des beweglichen Kontakts zusammenzudrücken, wobei dieses erste Verriegelungssystem nach einem gewissen Druck der ersten Feder nachgibt, so dass der bewegliche Kontakt mit dem feststehenden Kontakt unter der Wirkung der Entspannung der ersten Feder verbunden wird, und dass ein zweites Verriegelungssystem (9) vorgesehen ist, um den beweglichen Kontakt in der axialen Richtung bei einem Öffnungsvorgang festzulegen und zugleich die zweite Feder zwischen Kolben und zweitem Ende des beweglichen Kontakts zusammenzudrücken, wobei dieses zweite Verriegelungssystem nach einem gewissen Druck der zweiten Feder nachgibt, so dass der bewegliche Kontakt von dem feststehenden Kontakt unter der Wirkung der Entspannung der zweiten Feder gelöst wird.
Trennschalter nach Anspruch 1, wobei das erste und das zweite Verriegelungssystem versenkbare Kugeln sind.
Trennschalter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Betätigungsstange eine Schnecke ist und der Kolben eine Mutter, in welche die Schnecke eingreift.
Trennschalter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Betätigungsstange translatorisch betätigt wird und der Kolben an einem Ende der Stange befestigt ist.
Trennschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der feststehende Kontakt einen Dauerstromkontakt (22) sowie einen Lichtbogenkontakt (21) enthält, der mit Widerständen verbunden ist, und wobei der durch Zünden von Lichtbögen (20) bei Annäherung des beweglichen Kontakts erzeugte Strom vollständig durch diese Widerstände tritt.