DE69512858T2

DE69512858T2 - Selbstbeblasener Lastschalter mit halbbeweglichem Kolben

Info

Publication number: DE69512858T2
Application number: DE69512858T
Authority: DE
Inventors: Michel Perret
Original assignee: GEC Alsthom T&D SA
Current assignee: Grid Solutions SAS
Priority date: 1994-09-06
Filing date: 1995-09-01
Publication date: 2000-05-04
Anticipated expiration: 2015-09-02
Also published as: EP0701264A1; FR2724259A1; ES2138168T3; ATE185924T1; DE69512858D1; EP0701264B1; FR2724259B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen selbstblasenden Trennschalter mit halbbeweglichem Kolben.
Sie betrifft genauer gesagt einen Trennschalter vom selbstblasenden Typ, der eine Hülle, die mit einem unter Druck stehenden dielektrischen Gas gefüllt ist, zwei Bogenkontakte, die miteinander zusammenwirken, wobei wenigstens einer Teil einer beweglichen Kontaktanordnung ist, die mit einem Betätigungsorgan fest verbunden ist und eingerichtet ist, um in der Hülle zwischen einer Schließposition und einer Öffnungsposition axial verschoben zu werden, umfaßt, wobei die bewegliche Kontaktanordnung durch ein erstes Rohr und ein zweites Rohr gebildet ist, das zu dem ersten Rohr koaxial ist, um beiderseits eines ersten Kranzes, der das erste und das zweite Rohr verbindet, eine Blaskammer und eine Kompressionskammer zu begrenzen, die mit der Blaskammer in Verbindung steht und durch eine Druckwand eines halbbeweglichen Kolbens verschlossen ist, der durch wenigstens eine auf einem ortsfesten Flansch abgestützte Feder beaufschlagt ist. (EP-A-0 591 039).
Während einer Öffnungsoperation wird das Gas in der Kompressionskammer komprimiert, weil der Abstand zwischen dem Kolben und dem Kranz, der die Kompressionskammer von der Blaskammer trennt, abnimmt. Während dieser Verschiebung hält die Feder den halbbeweglichen Kolben in ortsfester Position gegen den Druck des Gases an seiner Druckwand in der Kompressionskammer. Es ist deshalb notwendig, eine ausreichend kräftige Feder vorzusehen. Diese Kraft überträgt sich in der Kinematik des Gerätes und wird im allgemeinen von dem Stellorgan, im allgemeinen einem Stellhebel, und von mit diesem zusammenwirkenden Hebeln aufgenommen. Eine Öffnungsoperation erfordert daher einen gewissen Energieverbrauch.
Ziel der Erfindung ist, den Energieverbrauch des Trennschalters während einer Öffnungsoperation zu verringern.
Zu diesem Zweck besteht erfindungsgemäß der Kolben aus zwei Bereichen, einem ersten Bereich, der eine erste Druckwand umfaßt und einem zweiten Bereich, der eine zweite Druckwand mit kleinerer Stirnfläche als der der ersten Druckwand umfaßt, wobei diese zwei benachbarten Wände die Druckwand des Kolbens bilden und der erste Bereich in der gleichen Richtung wie die Öffnungsrichtung am zweiten Bereich entlang einer schrägen Oberfläche in geschlossener Position des Trennschalters anliegt.
Einer bevorzugten Ausgestaltung zufolge besteht der erste Bereich aus einem Zylinder, der an dem ersten Rohr gleitet und an seinem von den Kontakten abgewandten Ende mit einem ringförmigen Flansch, der vorgesehen ist, um in geschlossener Position des Trennschalters an dem ortsfesten Flansch anzuschlagen, an seinem anderen Ende mit der mit dem Zylinder fest verbundenen ringförmigen Druckwand und mit einem zu dem Zylinder koaxialen zylindrischen Bereich versehen ist, der mit der Druckwand durch eines seiner Enden fest verbunden ist und an seinem anderen Ende eine schräge Oberfläche aufweist.
Vorteilhafterweise ist der zweite Bereich durch ein zu dem Zylinder koaxiales Zylinderstück, das an seinem von den Kontakten abgewandten Ende mit einer zu der schrägen Oberfläche des ersten Bereichs komplementären schrägen Oberfläche versehen ist, und durch die mit dem anderen Ende des Zylinderstücks fest verbundene zweite Druckwand gebildet.
Vorteilhafterweise besteht das Zylinderstück aus einer gefingerten Muffe und die zweite Druckwand springt in geschlossener Position des Trennschalters über die erste Druckwand hinaus in die Kompressionskammer vor.
Außerdem wird der zweite Bereich durch eine Feder beaufschlagt, die sich mit ihrem von den Kontakten abgewandten Ende auf den ortsfesten Flansch abstützt, und vorzugsweise ist dieser erste Bereich außerdem durch eine Feder beaufschlagt, die sich mit ihrem von den Kontakten abgewandten Ende auf dem ortsfesten Flansch abstützt.
Die Funktionen und Vorteile dieser Merkmale werden deutlich anhand der Lektüre der nachfolgenden Beschreibung, wo die Erfindung im folgenden detailliert anhand von Figuren dargestellt wird, die lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen.
Die Fig. 1 ist eine Ansicht im Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Trennschalters in geschlossener Position.
Die Fig. 2 ist eine Ansicht im Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Trennschalters während des Öffnens.
Die Fig. 3 ist eine Ansicht im Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Trennschalters in offener Position.
Im folgenden wird eine Trennkammer beschrieben, wobei sich versteht, daß ein Hochspannungstrennschalter für jede Phase mehrere Trennkammern der nachfolgend beschriebenen Art aufweisen kann.
In den Fig. 1 bis 3 bezeichnen gleiche Bezugszeichen identische Elemente.
In den Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine vorzugsweise isolierende Hülle, z. B. aus Porzellan, die mit einem Gas mit guten dielektrischen Eigenschaften, z. B. Schwefelhexafluorid unter einem Druck von einigen Bar gefüllt ist.
Der Trennschalter umfaßt eine ortsfeste Anordnung und eine bewegliche Kontaktanordnung.
Die ortsfeste Anordnung umfaßt einen Bogenkontakt 3, der aus einem Metallrohr besteht, dessen Ende 3A aus einem gegen die Wirkungen des Bogens beständigen Material, z. B. einer Legierung auf Wolframgrundlage, hergestellt ist. Die ortsfeste Anordnung umfaßt auch einen ortsfesten permanenten Kontakt 4, der aus Fingern besteht. Der Bogenkontakt und der ortsfeste permanente Kontakt sind elektrisch mit einer nicht dargestellten ersten Anschlußdose verbunden.
Die bewegliche Kontaktanordnung umfaßt ein Betätigungsteil 6, das die Kammer luftdicht durchquert und mit einem nicht dargestellten Mechanismus verbunden ist. Mit dem Teil 6 ist eine metallische Anordnung verbunden, die zwei koaxiale Rohre 7 und 8 umfaßt, wobei das Rohr 8 einen größeren Durchmesser als das Rohr 7 hat. Die zwei Rohre 7, 8 sind miteinander durch einen metallischen Kranz 9 verbunden. Diese Rohre und dieser Kranz sind vorzugsweise aus einem Stück gearbeitet.
Das Rohr 7 bildet den beweglichen Bogenkontakt. Sein Ende 7A ist aus einem gegen die Wirkungen des Bogens beständigen Material gefertigt und wirkt mit dem Kontakt 3, 3A zusammen. Das Rohr 8 besitzt ein Ende 8A, das eine Blasdüse 10 aus isolierendem Material trägt. Der rohrförmige Abschnitt 8A bildet den permanenten beweglichen Kontakt des Trennschalters und wirkt, wenn der Trennschalter in eingerasteter Position (Schließposition) ist, mit den Fingern 4 zusammen, wie die Fig. 1 zeigt.
Das Ende 8A des Rohres 8, die Blasdüse 10, das Rohr 7 und der Kranz 9 begrenzen eine Blaskammer 17. Der Kranz 9, die Rohre 7 und 8 und ein Kolben 11 begrenzen eine Kompressionskammer 18, die von der Blaskammer 17 durch den Kranz 9 getrennt ist. Der Kolben gleitet axial und dicht zwischen den Rohren 7 und 8.
Das Rohr 8 gleitet an einem ortsfesten Zylinder 10, der einen ringförmigen inneren Flansch 10A hat.
Erfindungsgemäß besteht der Kolben 11 aus zwei Bereichen 12, 13, einem ersten Bereich 12, der eine große Druckwand 12A, als erste Druckwand bezeichnet, umfaßt, und einen zweiten Bereich 13, der eine kleine Druckwand 13A, als zweite Druckwand bezeichnet, umfaßt, wobei diese zwei benachbarten Wände die Druckwand des Kolbens 11 bilden. Diese zwei Bereiche 12, 13 befinden sich in gegenseitiger Anlage entlang einer geneigten Oberfläche in geschlossener Position des Trennschalters, wobei der erste Bereich 12 am zweiten Bereich 13 in der gleichen Richtung wie die Öffnungsrichtung anliegt.
Der erste Bereich 12 besteht aus einem Zylinder 12B, der an dem ersten Rohr 7 gleitet und an seinem den Kontakten entgegengesetztem Ende mit einem ringförmigen Flansch 12C, der dazu bestimmt ist, an dem ortsfesten Flansch 10A in geschlossener Position des Trennschalters in Anlage zu kommen, mit der ringförmigen Druckwand 12A, die mit dem Zylinder 12B an seinem anderen Ende fest verbunden ist, und mit einem zu dem Zylinder 12B koaxialen zylindrischen Bereich 12D versehen ist, der mit der Druckwand 12A an einem seiner Enden verbunden ist und eine geneigte Oberfläche 12E an seinem anderen Ende umfaßt. Dieser erste Bereich 12 wird durch eine Feder 15 an seinem den Kontakten am ortsfesten Flansch 10A entgegengesetzten Ende druckbelastet und gleitet an dem Rohr 7. Der zweite Bereich 13 besteht aus einem zu dem Zylinder koaxialen Zylinderstück B und ist an seinem zu den Kontakten entgegengesetzten Ende mit einer geneigten Oberfläche 13C, die zu der geneigten Oberfläche 12E des ersten Bereiches 12 komplementär ist und mit der zweiten Druckwand 12A versehen, die mit dem anderen Ende des Zylinderstücks 13B fest verbunden ist. Das Zylinderstück 13B besteht vorzugsweise aus einer Muffe mit Armen. Dieser zweite Bereich 13 ist durch eine Feder 14 an seinem zu den Kontakten am ortsfesten Flansch 14A entgegengesetzten Ende druckbeaufschlagt und gleitet an dem Rohr 8 und an dem Zylinder 10.
Gemäß der bevorzugten Ausgestaltung ist der Neigungswinkel der geneigten Oberflächen zur Horizontalen kleiner als 30º.
Mit Hilfe der Anordnung von geneigten Oberflächen gemäß der Erfindung wird, wie in Fig. 2 zu sehen, die vom Druckgas in der Kompressionskammer 18 auf die Druckwand 12A des ersten Bereiches 12 des Kolbens 11 ausgeübte Druckkraft R auf der geneigten Oberfläche 13C in eine verringerte horizontale Komponente F, die von den Federn 14 und 15 aufgenommen wird, zerlegt. Da die Druckwand 13A des zweiten Bereiches 13 klein ist, ist die von dem Druckgas in der Kompressionskammer 18 auf diese Druckwand 13A ausgeübte Druckkraft verringert und wird von der Feder 14 aufgenommen. Die zwei Federn 14 und 15 können daher schwache Stellfedern mit einer deutlich kleineren Kraft als bei den herkömmlichen Federn von einstückigen halbbeweglichen Kolben sein.
Die vertikale Komponente N auf der Oberfläche 13C hingegen ist groß und neigt dazu, die Finger des zylindrischen Abschnitts 13B gegen den ortsfesten Zylinder 10 zu pressen und damit den zweiten Bereich 13 in ortsfester Position zu blockieren, wodurch der Kolben 11 immobilisiert wird. Die Druckwand 13A steht außerdem in die Kompressionskammer 18 in Bezug auf die Druckwand 12A über. Wenn der Kranz 9 die Wand 13A erreicht, wie in der Fig. 2 dargestellt, schiebt er diese Wand 13A, was die geneigten Oberflächen 12E und 13C trennt und die vertikale Komponente N aufhebt, und der Kolben 11 wird als Ganzes am Ende der Öffnungsbewegung leicht mitgenommen.
Vorteilhafterweise ist, wie in den Fig. 2 und 3 zu sehen, das Gas in der Kompressionskammer 18 nicht während der gesam ten Verschiebung der beweglichen Kontaktanordnung komprimiert. Ab dem Zeitpunkt, wo der Kolben sich mit der beweglichen Kontaktanordnung bewegt und seine Druckwand in Anschlag an dem Kranz 9 kommt, ist die zum Verstellen der beweglichen Kontaktanordnung erforderliche Energiemenge stark verringert, weil keine Gaskompression mehr vorliegt.

Claims

1. Trennschalter mit automatischer Ausblasung, mit einer Hülle, die mit einem unter Druck stehenden dielektrischen Gas gefüllt ist, zwei Bogenkontakten (3A, 7A), die miteinander zusammenwirken, wobei wenigstens einer Teil einer beweglichen Kontaktanordnung ist, die mit einem Betätigungsorgan (6) fest verbunden ist und eingerichtet ist, um in der Hülle (1) zwischen einer Schließposition und einer Öffnungsposition axial verschoben zu werden, wobei die bewegliche Kontaktanordnung durch ein erstes Rohr (7) und ein zweites Rohr (8) gebildet ist, das zu dem ersten Rohr koaxial ist, um beiderseits eines ersten Kranzes (9), der das erste und das zweite Rohr verbindet, eine Blaskammer (17) und eine Kompressionskammer (18) zu begrenzen, die mit der Blaskammer (17) in Verbindung steht und durch eine Druckwand eines halbbeweglichen Kolbens (11) verschlossen ist, der durch wenigstens eine auf einem ortsfesten Flansch abgestützte Feder beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben durch zwei Bereiche (12, 13) gebildet ist, wobei ein erster Bereich (12) eine erste Druckwand (12A) und ein zweiter Bereich eine zweite Druckwand (13A) mit einer kleineren Stirnfläche als der der ersten Druckwand aufweist, wobei diese zwei benachbarten Wände die Druckwand des Kolbens (11) bilden und der erste Bereich (12) in der gleichen Richtung wie der Öffnungsrichtung am zweiten Bereich (13) entlang einer schrägen Oberfläche in geschlossener Stellung des Trennschalters anliegt.

2. Trennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bereich (12) durch einen Zylinder (12B) gebildet ist, der an dem ersten Rohr (7) gleitet und an seinem von den Kontakten abgewandten Ende mit einem ringförmigen Flansch, der vorgesehen ist, um in geschlossener Position des Trennschalters an dem ortsfesten Flansch (10A) anzuschlagen, an seinem anderen Ende mit der mit dem Zylinder (12B) fest verbundenen ringförmigen Druckwand (12A) und mit einem zu dem Zylinder (12B) koaxialen zylindrischen Bereich (12D) versehen ist, der mit der Druckwand (12A) durch eines seiner Enden fest verbunden ist und an seinem anderen Ende eine schräge Oberfläche (12E) aufweist.

3. Trennschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Bereich (13) durch ein zu dem Zylinder koaxiales Zylinderstück (13B), das an seinem von den Kontakten abgewandten Ende mit einer zu der schrägen Oberfläche (12E) des ersten Bereichs (12) komplementären schrägen Oberfläche (13C) versehen ist, und durch die mit dem anderen Ende des Zylinderstücks (13B) fest verbundene zweite Druckwand (13A) gebildet ist.

4. Trennschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zylinderstück (13B) durch eine gefingerte Muffe gebildet ist.

5. Trennschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Druckwand (13A) in geschlossener Position des Trennschalters über die erste Druckwand (12A) hinaus in die Kompressionskammer (18) vorspringt.

6. Trennschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Bereich (13) durch eine Feder (14) beaufschlagt ist, die an ihrem von den Kontakten abgewandten Ende an dem ortsfesten Flansch (10A) abgestützt ist.

7. Trennschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bereich (12) durch eine Feder (15) beaufschlagt ist, die an ihrem von den Kontakten abgewandten Ende an dem ortsfesten Flansch (10A) abgestützt ist.