DE60129450T2 - BREAKER SWITCH - Google Patents
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Abstract
Description
Technisches FeldTechnical field
Die vorliegende Erfindung bezieht sich in einem ersten Aspekt auf einen Unterbrecherschalter des Typs, welcher in der Einleitung des Anspruchs 1 beschrieben wurde. Der Unterbrecher wird folglich durch einen Elektromotor betätigt. In zweiten, dritten, vierten und fünften Aspekten bezieht sich die Erfindung auf eine elektrische Anlage, die mit einem solchen Unterbrecherschalter ausgestattet ist, auf die Verwendung eines solchen Unterbrecherschalters, auf ein Verfahren zum Trennen eines elektrischen Stroms und auf ein Verfahren zum Herstellen eines entsprechenden Unterbrecherschalters.The The present invention relates in a first aspect to a Breaker switch of the type which in the preamble of claim 1 has been described. The breaker is thus replaced by a Electric motor operated. In the second, third, fourth and fifth aspects refers The invention relates to an electrical system with such Breaker switch is equipped to use a Such a breaker switch, a method for separating a electric current and a method for producing a corresponding Circuit breaker.
Unterbrecherschalter dieses Typs werden in elektrischen Anlagen wie Schalteinrichtungsstationen verwendet, um, wenn erforderlich, den Strom zu trennen. Ein Unterbrecherschalter soll imstande sein normale Lastströme zu trennen und zu verbinden, aber als Wichtigstes, sollte er imstande sein, die Kurzschlussströme, die in dem Fall eines Fehlers in dem System auftreten, sehr schnell zu unterbrechen bzw. zu trennen. Die Hauptkomponenten eines Unterbrecherschalters sind die Unterbrecherkammer und die Betätigungsmittel. Die Trennung und Verbindung des Stroms erfolgt durch Kontakte in der Unterbrecherkammer, wobei einer der Kontakte gewöhnlich ortsfest und der andere beweglich ist. Der bewegliche Kontakt, wird in Kontakt gebracht mit, oder getrennt von dem ortsfesten Kontakt, mittels der Betriebsmittel, welche den Motor und Mittel umfassen, die zur Übertragung der Bewegung damit verbunden sind. Die Unterbrecherkammer kann aus verschiedenen Typen bestehen wie einem Vakuumunterbrecher, einem SF6-Unterbrecherschalter oder einem Öl-Minimumunterbrecher (oil minimum breaker). Die Unterbrecherschalter sind gemäß der Erfindung für Mittel- und Hochspannung, d.h. von ca. einem kV bis zu mehreren hundert kV bestimmt.Breaker switches of this type are used in electrical installations such as switchgear stations to disconnect the power when required. A breaker switch should be able to disconnect and connect normal load currents, but most importantly, it should be able to break very quickly the short circuit currents that occur in the event of a fault in the system. The main components of a breaker switch are the breaker chamber and the actuating means. The separation and connection of the current is effected by contacts in the breaker chamber, wherein one of the contacts is usually stationary and the other is movable. The movable contact is brought into contact with, or separate from, the stationary contact by means of the operating means which comprise the motor and means connected thereto for transmitting the movement. The breaker chamber may be of various types such as a vacuum interrupter, an SF 6 breaker switch or an oil minimum breaker. The breaker switches are according to the invention for medium and high voltage, ie determined from about one kV to several hundred kV.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Üblicherweise umfassen die Betriebsmittel einen Unterbrecherschalter, gewöhnlicherweise Aus- und An-Federn (off- and on-springs), welche ausreichend gespeicherte Energie aufweisen, um die Unterbrechungs- und Schließungsverfahren durchzuführen. Die Auslösung kann automatisch oder auf eine manuelle Bedienung erfolgen. Die Funktion der Ein-Feder ist, um den Unterbrecher zu schließen und die Aus-Feder unter Spannung zu setzen. Die Aus-Feder kommt beim Unterbrechen zum Einsatz. Die An-Feder wird durch einen Elektromotor zugbeansprucht (tensioned). Allerdings hat ein federbetriebener Unterbrecherschalter einige Nachteile.Usually the resources comprise a breaker switch, usually off and on An-springs (off and on springs), which sufficiently stored Have energy to the interruption and closure procedures perform. The trigger can be done automatically or on a manual operation. The Function of the single-spring is to close the breaker and the To put out spring under tension. The off-spring comes when interrupting for use. The spring is tensioned by an electric motor (Tensioned). However, has a spring-operated breaker switch some disadvantages.
Um
die Nachteile, die mit den üblichen
federbetriebenen Unterbrechern verbunden sind, zu beseitigen, wurde
stattdessen die Verwendung eines Elektromotors als Antriebsmittel
vorgeschlagen.
Die
Unterbrecherkammer, d.h. der Raum in dem die ortsfesten und die
beweglichen Kontakte miteinander in Kontakt gebracht werden oder
voneinander getrennt werden, ist luftdicht von der Umgebung durch
ein gasdichtes Gehäuse
abgeschlossen, welches normalerweise in der Form eines Isolierzapfens
(pin insulator) aus Porzellan ist, und ein Unterbrechermedium z.B.
SF6-Gas enthält. Der abgedichtete Raum enthält auch
das Mittel zum Übertragen der
Bewegung, welches mit dem beweglichen Kontakt verbunden ist, um
den Letzteren zu betreiben, wobei die Mittel zum Übertragen
der Bewegung auch in dem Porzellan angeordnet sind, wie in
Die Betätigungsbewegung, die von dem Elektromotor an die Mittel zum Übertragen der Bewegung übertragen wird, schließt ein bewegliches mechanisches Element, wie einen Schaft bzw. Welle ein, welcher eine Wand in Richtung der abgedichteten Gerätekammer durchlaufen muss. Dies stellt große Anforderungen an die Abdichtung bei dem Wellenlager. Da die Gerätekammer komplett gasdicht sein muss, wird irgendeine Form einer eng anliegenden mechanischen Kontaktdichtung erforderlich. Dies verursacht erhebliche Reibungsverluste. Da die Betätigungsbewegung, wenn der Unterbrecher ausgeschaltet wird, extrem kurz ist, und zwar in dem Bereich von 40-60 ms, ist das Leistungserfordernis während des Betriebs bzw. der Betätigung relativ groß. Je größer die erforderte Leistung ist, desto größer müssen der Elektromotor und der statische Stromwechsler (static current changer), welche zwischen dem Motor und der Stromquelle angeordnet sind, die den Strom an den Motor liefert, dimensioniert sein. Folglich erhöhen sich auch ihre Kosten. Um allerdings einen wettbewerbsfähigen Unterbrecherschalter bereitzustellen, welcher durch einen Elektromotor angetrieben wird, ist es wichtig die Kosten dieser Komponenten zu begrenzen.The Actuating movement, transmitted from the electric motor to the means for transmitting the movement will close a movable mechanical element, such as a shaft, which is a wall in the direction of the sealed device chamber has to go through. This places great demands on the seal at the shaft bearing. Because the device chamber must be completely gastight, some form of tight fitting mechanical contact gasket required. This causes considerable Friction losses. Since the actuating movement, when the breaker is turned off, it is extremely short, namely in the range of 40-60 ms, the power requirement is during the Operation or operation relatively large. The bigger the required power, the larger the electric motor and the static current changer, which between the motor and the power source are arranged, the current to the motor supplies, be dimensioned. Consequently, increase also their costs. However, a competitive breaker switch to be provided, which is driven by an electric motor, It is important to limit the cost of these components.
Ein
anderer Nachteil des Motors welcher in
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Gegenüber diesem Hintergrund, ist das Ziel der Erfindung, die Leistungsverluste in einem Unterbrecherschalter zu reduzieren, welcher durch einen Elektromotor angetrieben ist, und eine größere Sicherheit gegen Gaslecks zu erzielen, während die oben genannten Probleme gelöst werden. Dieses Ziel ist gemäß der Erfindung durch einen Unterbrecherschalter des Typs erreicht worden, welcher in der Einleitung des Anspruchs 1 beschrieben ist, und welcher die speziellen Eigenschaften, die in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs definiert sind aufweist.Opposite this Background, the goal of the invention is to reduce the power losses in to reduce a breaker switch, which by an electric motor is driven, and greater safety to achieve against gas leaks while solved the above problems become. This goal is in accordance with the invention has been achieved by a breaker switch of the type which is described in the preamble of claim 1, and which the special characteristics that in the characterizing part of the claim are defined.
Dadurch, dass der gesamte Motor in demselben gasdichten Gehäuse, welches die Kontakte umgibt angeordnet ist, wurden das oben beschriebene Problem, welches die Abdichtung um den Schaft, der die Motorbewegung an den beweglichen Kontakt überträgt, und das Risiko eines Lecks beseitigt. Die einzige Buchse, die luftdicht abgeschlossen werden muss, ist das Elektrokabel, welches dem Motor Strom bereitstellt. Da sich dies nicht bewegt, ist die Abdichtung komplett problemfrei und verursacht keinen Leistungsverlust. Der Unterbrecherschalter gemäß der Erfindung ermöglicht es folglich den Leistungsverlust zu reduzieren oder zu beseitigen, und den Motor und den Wandler kleiner herzustellen. Die oben erwähnten Probleme, welche sich auf die gegenwärtig bekannte Technologie beziehen, werden folglich gelöst.Thereby, that the entire engine in the same gas-tight housing, which the contacts surrounding it have been the problem described above, which seals around the shaft, which stops the motor movement moving contact transfers, and eliminates the risk of a leak. The only socket that is airtight must be completed, is the electric cable, which is the motor current provides. Since this does not move, the seal is complete problem-free and causes no loss of performance. The breaker switch according to the invention allows consequently reducing or eliminating the power loss and make the motor and the converter smaller. The problems mentioned above, which focuses on the present known technology are thus solved.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wird das erste Gehäuse aus isolierendem Material hergestellt und gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Gehäuse, welches den Motor umgibt, auch aus isolierendem Material hergestellt. Es ist besonders vorteilhaft für das Gerätegehäuse und das zweite Gehäuse, das heißt das Gehäuse in dem der Motor angeordnet ist, so miteinander integriert zu werden, dass ein gemeinsames Aggregatgehäuse gebildet wird. In der Praxis resultiert das sowohl darin, dass die Kontakte und die Mittel zum Übertragen der Bewegung, als auch der Motor alle in dem Porzellan des Zapfenisolierers angeordnet werden können.According to one preferred embodiment of Invention, becomes the first case made of insulating material and according to another preferred embodiment invention, the housing, which surrounds the engine, also made of insulating material. It is especially beneficial for the device housing and the second housing, this means the housing in which the motor is arranged so as to be integrated with each other a common aggregate housing is formed. In practice this results both in the fact that the Contacts and the means of transmission movement, as well as the engine all in porcelain of a truss isolator can be arranged.
Obwohl verschiedenen Typen von Elektromotoren innerhalb des Bereichs der Erfindung verwendet werden können, wäre in dem meisten Fällen ein rotierender Elektromotor die geeigneteste Alternative. Folglich bildet dies dennoch eine andere bevorzugte Ausführungsform des Unterbrecherschalters gemäß der Erfindung. In dieser Ausführungsform umfasst das Mittel zum Übertragen der Bewegung, Mittel zum Wandeln der Bewegung, die eine Rotationsbewegung des Rotors in eine Translationsbewegung in dem beweglichen Kontakt wandelt.Even though various types of electric motors within the range of Invention can be used would be in most cases rotating electric motor the most suitable alternative. consequently This still forms another preferred embodiment of the breaker switch according to the invention. In this embodiment the means of transmission the movement, means of transforming the movement, the rotation movement of the rotor in a translational movement in the movable contact converts.
Gemäß noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform, umfasst der Unterbrecherschalter der Erfindung eine Vielzahl von Unterbrecherpolen, vorzugsweise drei, in denen die Mittel zum Übertragen der Bewegung zu dem Unterbrecherpol gehören, der mechanisch mit dem beweglichen Teil eines Motors, gemeinsam mit allen Unterbrecherpolen verbunden ist. Die zweite Kammer, d.h. die in der der Motor angeordnet ist, steht folglich in Verbindung mit der Gerätekammer jedes Unterbrecherpols. Dies ist eine sinnvolle Anwendung des Konzeptes der Erfindung in dem Fall einer Multi-Pol-Unterbrechung (multi-pol breaking). Das gesamte Aggregat mit allen Polen und ihren Mitteln zum Übertragen der Bewegung, und der Motor sind folglich in einem gemeinsamen abgedichteten Raum untergebracht.According to one more another preferred embodiment, The breaker switch of the invention comprises a plurality of Breaker poles, preferably three, in which the means for transmitting belonging to the movement to the breaker pole, which mechanically with the moving part of a motor, together with all breaker poles connected is. The second chamber, i. which arranged in the the engine is thus in communication with the device chamber of each breaker pole. This is a meaningful application of the concept of the invention in in the case of a multi-pole interruption (multi-pole breaking). The entire aggregate with all poles and their means of transmission the movement, and the engine are therefore in a joint sealed Room accommodated.
Der Unterbrecherschalter gemäß der Erfindung ist insbesondere geeignet zum Unterbrechen von Hochspannungsstrom. Ein Unterbrecher für eine solche Anwendung bildet folglich eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Die Vorteile des Unterbrechers sind insbesondere von Interesse für Spannungen in dem Bereich von 72 bis 420 kV.Of the Breaker switch according to the invention is particularly suitable for interrupting high voltage current. A breaker for such an application thus forms a preferred embodiment the invention. The advantages of the breaker are in particular of interest for tensions in the range of 72 to 420 kV.
Die oben bevorzugten Ausführungsformen des Unterbrecherschalters gemäß der Erfindung sind in den Ansprüchen, welche abhängig von Anspruch 1 sind, definiert.The above preferred embodiments of the Breaker switch according to the invention are in the claims, which depends of claim 1 are defined.
Eine elektrische Anlage gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung, Verwendungen des Unterbrecherschalters gemäß einem dritten Aspekt, ein Verfahren zum Unterbrechen eines elektrischen Stroms gemäß einem vierten Aspekt, und ein Verfahren zur Herstellung eines Unterbrecherschalters gemäß einem fünften Aspekt, sind entsprechend in den Ansprüchen 6, 7, 8, 9 bzw. 10 definiert.A electrical system according to a second aspect of the invention, uses of the breaker switch according to one Third aspect, a method for interrupting an electric current according to one Fourth aspect, and a method of manufacturing a breaker switch according to one fifth Aspect are correspondingly defined in claims 6, 7, 8, 9 and 10, respectively.
Die elektrische Anlage, die Verwendung und die Verfahren gemäß der Erfindung umfassen folglich Vorteile, die denen entsprechen, welche im Bezug auf den Unterbrecherschalter gemäß der Erfindung erklärt wurden.The electrical installation, use and methods according to the invention Thus, benefits corresponding to those relating to the breaker switch according to the invention have been explained.
Die Erfindung wird in größerem Detail in der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen davon, mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.The Invention will be in more detail in the following detailed description of the preferred embodiments thereof, with reference to the attached Drawings described.
Beschreibung der bevorzugten AusführungsformenDescription of the preferred embodiments
Die
Unterbrecherkammer
Die
Ein
Wandlungsmechanismus ist angeordnet, um Rotationsbewegung des Rotors
Der
Rotor
Eine
Schraube
Eine
Führungshülse
Die
Wenn
der Unterbrecherschalter aktiviert werden soll, um den Strom zu
trennen, wird der Motor
Wenn
die Trennung ausgeführt
ist, wird der Motor gestoppt und in dieser Position ist das Ende der
Schraube
Der
Unterbrechungsprozess muss extrem schnell geschehen. Dafür ist es
notwendig eine hohe Rotationsgeschwindigkeit für den Motor einzurichten, da
der Abstand der Schraube nicht zu groß sein darf. Deshalb treten
auch beachtliche Beschleunigungs- und Verzögerungskräfte auf. Dafür ist es
wichtig, dass die Masse dieser Komponenten, die Massenkräften ausgesetzt
sind, so klein wie möglich
ist. Die Betätigungsstange
Die Schraube weist eine Anzahl von Gewindeansätzen bzw. -eingängen (threat entrys) auf. Dies ermöglicht einen großen Abstand der Gewinde, ohne dass sie überlastet sind. Folglich kann mit einem Abstand von 3mm/Umdrehung eine Translationsbewegung von 3mm für jede Umdrehung des Motors für den Unterbrecher erreicht werden. Mit acht Ansätzen und einem entsprechend größerem Abstand, wird die Translationsbewegung 24mm/Umdrehung sein, und mit 12 Ansätzen, wird sie 36/Umdrehung sein. Mit einer Hublänge von 120 mm für die Unterbrechungsbewegung, werden 3.33 Umdrehungen des Motors für die Unterbrechungsbewegung in dem Fall von 12 Gewindeansätzen benötigt.The Screw has a number of threaded tabs (threat entrys). this makes possible a big Distance of the threads without being overloaded. Consequently, can with a distance of 3mm / turn a translational movement of 3mm for every turn of the engine for the Breaker can be achieved. With eight approaches and one accordingly greater distance, the translational movement will be 24mm / turn, and with 12 approaches, will she will be 36 / turn. With a stroke length of 120 mm for the interruption movement, 3.33 revolutions of the motor for the interruption movement in the case of 12 threaded lugs needed.
Die
Abdeckung
Das
Kabel
Die
Die
beweglichen Kontakte
Der
Motor
Die
Claims (10)
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