DE69709219T2

DE69709219T2 - Steuerung mit gradlinigen Federn für Hochspannungsleistungsschalter

Info

Publication number: DE69709219T2
Application number: DE69709219T
Authority: DE
Inventors: Edmond Thuries
Original assignee: GEC Alsthom T&D SA
Current assignee: Grid Solutions SAS
Priority date: 1996-04-10
Filing date: 1997-04-01
Publication date: 2002-08-08
Anticipated expiration: 2017-04-02
Also published as: MX9702519A; CA2202294A1; DE69709219D1; FR2747502A1; CN1168532A; EP0801406A1; ES2167689T3; ID16599A; US5756952A; EP0801406B1; ATE211298T1; CN1059049C; FR2747502B1; CA2202294C

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung für die Betätigung eines Lasttrennschalters.
Im spezielleren betrifft die Erfindung eine Steuerung, die geradlinige Federn umfasst und die es ermöglicht, Öffnungs- und Schließzyklen durchzuführen, die gewöhnlicherweise von den Benutzern gewünscht werden.
Der im allgemeinen gewünschte Zyklus ist ein Zyklus mit einer Öffnung, einem Wiederverschließen nach 0,3 sek, gefolgt von einem Öffnen mit einer Verzögerung von 0,2 sek, wenn der Fehler nicht verschwunden ist. Ein derartiger Zyklus wird im allgemeinen bezeichnet mit der Abkürzung: 0- 0,3sF-0,02s0.
Gefordert wird darüber hinaus ein Schalter, der einen 0- 0,3sF-0,02s0 Zyklus bewirkt, welcher in der Lage ist, sich nach einer maximalen Verzögerung von 15 sek wieder zu verschließen, wobei dieses Verschließen von einer Öffnung mit einer Verzögerung von 0,02 sek gefolgt sein kann, wenn der Fehler bestehen bleibt.
In dem Patent Nr. FR 85 15 751, hinterlegt im Namen der Gesellschaft Alsthom, wurde eine Steuerung mit geradlinigen Federn für Hochspannungslasttrennschalter beschrieben, die in der Lage ist, die oben genannten Zyklen durchzuführen.
Diese Steuerung hat mehrere Nachteile.
Die Einrichtung zur Wiederspannung der Federn ist komplex; sie umfasst eine große Anzahl von Teilen und insbesondere ein Sperrklinkenrad, welches einer schnellen Abnutzung unterliegt und ein häufiges Austauschen nötig macht.
Ein Ziel der Erfindung ist es, eine Steuerung zu realisieren, die robuster ist und weniger Wartung benötigt.
Die Einrichtung zur erneuten Spannung der Steuerung, wie in dem genannten Patent beschrieben, nimmt viel Raum ein.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist es eine kompaktere Steuerung zu realisieren, welche vorzugsweise eine axiale Symmetrie zeigt, die es ermöglicht, sie unter den Polen des Lasttrennschalters anzuordnen.
Die Erfindung hat eine Steuerung für ein Lasttrennschalter zum Ziel, welche die schnelle Durchführung eines Zyklus zum Öffnen, des Schließens und des Wiederöffnens des Lasttrennschalters (Zyklus O-F-O) ermöglicht, wobei die Steuerung einen Stab umfasst, der mit einem Betätigungsgestänge des Lasttrennschalters verbunden ist, wobei der Stab unter der Wirkung einer ersten Feder bewegbar ist, die als Auskopplungsfeder bezeichnet ist, wobei die Steuerung darüber hinaus eine zweite Feder umfasst, die als Einkopplungsfeder bezeichnet wird, welche in der Achse der ersten Feder angeordnet ist, deren Endspannung die Kompression der Auskopplungsfeder bewirkt, wobei die Steuerung andererseits Einrichtungen zur Kompression der Auskopplungsfeder nach einem Auskopplungsvorgang umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressionseinrichtungen einen Motor umfassen, der auf der Achse der Federn angeordnet ist und einen Stab entlang seiner Achse in Translation versetzt, angeordnet gemäß der Achse der Federn, wobei der Stab mit einem Arm versehen ist, der mit einem Anschlagkranz der Einkopplungsfeder zusammenwirkt.
Vorteilhafterweise ist der Anschlagkranz der Einkopplungsfeder mit einem beweglichen Zylinder versehen, dessen eines Ende mit einer Anschlagscheibe der Auskopplungsfeder während der Kompression der Auskopplungsfeder zusammenwirkt.
Gemäß der Erfindung umfasst das Ende des beweglichen Zylinders einen Kranz mit schwenkbaren Fingern, die mit Schultern versehen sind, auf denen die Anschlagscheibe der Auskopplungsfeder während der Kompression der letzteren zu liegen kommt, wobei die Finger zum Ende der Bewegung des Zylinders mit einem festen Zylinder in Kontakt kommen und sich öffnen, wodurch die Scheibe gelöst wird.
Vorteilhafterweise überschreitet die Bewegung des beweglichen Zylinders die normale Position in Anlage gegen die Anschlagscheibe der Auskopplungsfeder, um eine Repositionierung der Wiederlager der Scheibe zu ermöglichen.
Das Ende des Armes ist an einer allgemeinen Krone befestigt, die während einer Rekompression einer Einkopplungsfeder in Anlage gegen den Anschlagkranz der Einkopplungsfeder kommt.
Der Weg des Armes überschreitet die Normalposition in Anschlag gegen den Anschlagkranz der Einkopplungsfeder, um eine Repositionierung der Wiederlager des Kranzes 'zu ermöglichen.
Die schwenkbaren Arme umfassen eine Vorrichtung für den Durchgang durch den Totpunkt, um es dem Fingerkranz zu ermöglichen, zwei feste Positionen einzunehmen.
Der Fuß eines jeden Fingers besitzt einen externen Bereich, der mit einem Festzylinder zusammenwirkt, um zur Betätigung der Rekompression der Einkopplungsfeder den Übergang des Kranzes aus beweglichen Fingern aus der geöffneten Position in die inverse Position zu ermöglichen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun beschrieben, mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen; darin zeigt:
Fig. 1 eine schematische Teilschnittansicht eines Poles des Lasttrennschalters, versehen mit der Steuerung der Erfindung,
Fig. 2 eine schematische Axialschnittansicht der Steuerung der Erfindung, in der Konfiguration, die dem geschlossenen Zustand des Lasttrennschalters entspricht,
Fig. 3 und 4 einen Wiedereinkopplungsfinger in zwei Verwendungspositionen,
Fig. 5 eine axiale Schnittansicht der Steuerung in der Konfiguration, welche auf eine Öffnung folgt,
Fig. 6 eine axiale Schnittansicht der Steuerung in einer Konfiguration, die auf ein Schließen folgt,
Fig. 7 eine axiale Schnittansicht der Steuerung in der Konfiguration, die auf die zweite Öffnung eines zweiten Zyklus O-F-O folgt.
Das beschriebene Beispiel betrifft einen Lasttrennschalter mit einer Kammer zur Trennung über Pole; es ist offensichtlich, dass die Steuerung der Erfindung auf einen Lasttrennschalter mit mehreren Kammern zur Unterbrechung durch Pole angewendet wird, beispielsweise mit zwei T- förmigen Kammern.
In der Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine isolierende Säule eines Lasttrennschalterpoles. Die Säule ruht auf einem Chassis 2, das am Boden fixiert ist.
Ein fester Kontakt 3 ist in der Unterbrechungskammer 4 angeordnet, welche mit einem isolierenden Gas, wie z. B. Schwefelhexafluorid SF6 gefüllt ist.
Die Kammer 4 wird in ihrem oberen Teil durch einen ersten Flansch 5 begrenzt, an dem ein erster Stromanschluss 5A fixiert ist, und, in ihrem unteren Teil, durch einen zweiten Flansch 7, an dem ein zweiter Stromanschluss 7A fixiert ist.
Das Bezugszeichen 8 bezeichnet einen festen Blaskolben. Die bewegliche Anordnung umfasst die Kontakte 9 und eine Düse 10, die an einem Zylinder 11 befestigt ist, der mit dem Kolben 8 zusammenwirkt. Der Zylinder ist mit einem Betätigungsstab 12 versehen, der in dichter Art und Weise den Flansch 7 durchdringt.
Der Stab 12 ist mit einem Stab 13 verbunden, der einen Teil der Steuerung bildet, welche in der Fig. 1 durch das Rechteck 14 dargestellt ist.
Die Steuerung ist an dem Chassis 2 über nicht dargestellte Einrichtungen fixiert; sie ist unmittelbar unterhalb des zu betätigenden Poles angeordnet.
Weiter wird Bezug genommen auf die Fig. 2, welche in einem Axialschnitt eine Steuerung nach Maßgabe der Erfindung zeigt, in der Konfiguration, die dem eingekoppelten Lasttrennschalter bei normaler Funktion entspricht.
Die Steuerung umfasst ein metallisches Gehäuse 20, welches vorzugsweise zylindrisch mit der Achse xx ist, das fest an der Unterbrechungskammer des Lasttrennschalters mit nicht dargestellten Einrichtungen befestigt ist. Ein Boden 20A schließt den Zylinder 20. Die Spitze des Gehäuses umfasst eine Abdeckung 21, die mit einer Öffnung versehen ist, durch welche das Betätigungsgestänge 12 des Lasttrennschalterpoles hindurchgeht; mit dem Gestänge 12 ist ein Stab 13 verbunden, der an seinem Ende mit einer Scheibe 24 versehen ist, die als Anschlag für eine erste Feder 25 dient, die koaxial zu dem Stab 13 ist und ist zur Betätigung der Auskopplung des Lasttrennschalters bestimmt; aus diesem Grund wird die Feder 25 als Auskopplungsfeder bezeichnet. Die Feder 25 ist von einem Zylinder 26 umgeben, der koaxial zu dem Stab 13 ist und eine Höhe aufweist, die im wesentlichen derjenigen der Feder 25 entspricht, wenn diese gewickelt ist. Die Rolle des Zylinders wird weiter unten erklärt. Die Feder wird durch zumindest einen schwenkbaren Anschlag 27 in Wicklung gehalten, der über eine Öffnungsspule 28 betätigt werden kann, welche durch nicht dargestellte Einrichtungen zur Betätigung und/oder zum Schutz des Lasttrennschalters versorgt wird. Es können auch mehrere, gleichzeitig zu betätigende Anschläge vorgesehen sein, wobei in der Folge, aus Gründen der Klarheit der Darstellung, nur auf einen Anschlag Bezug genommen wird.
Die Steuerung umfasst eine bewegliche Anordnung mit einem Zylinder 30 mit der Achse xx, der an einer Scheibe 31 befestigt ist, gegen die ein erstes Ende einer zweiten Feder 32 in Anlage kommt, welche für das Einkoppeln des Lasttrennschalters verwendet wird, und aus diesem Grunde Entkopplungsfeder genannt wird. Das zweite Ende der Feder 32 kommt in Anlage gegen den Boden 33 des Gehäuses 20.
Die Feder 32 wird durch zumindest einen schwenkbaren Anschlag 34 in Wicklung gehalten, der über eine Schließspule 35 betätigt werden kann, welche durch nicht dargestellte Einrichtungen zur Betätigung und/oder zum Schutz des Lasttrennschalters versorgt wird.
Der Zylinder 30 wird über eine Reihe von schwenkbaren Fingern 36 verlängert, die einen Kragen bilden und sich in übereinstimmender Art und Weise öffnen können. Diese Finger, die zur Wiederspannung der Einkopplungsfeder dienen, werden in der Folge Wiedereinkopplungsfinger genannt.
Weiterhin wird Bezug genommen auf die Fig. 3 und 4.
Jeder Finger 36 besitzt ungefähr auf einem Drittel der Länge ausgehend vom oberen Ende, eine Mitnehmerschulter 37, die zur Achse xx gerichtet ist. Jeder Finger 36, angelenkt um den Punkt O am Ende des Zylinders 30, ist mit einer Feder 38 versehen, die mit einem ersten Ende an dem Finger selbst und mit dem zweiten Ende am Zylinder 30 befestigt ist. Die Feder bildet eine Einrichtung zum Durchgang durch den Totpunkt oder "Umkippen", was es dem Finger 36 ermöglicht, zwei feste Positionen beiderseits der Gelenkachse O des Fingers einzunehmen. Schließlich wirkt der externe Teil 39 des Fußes des Fingers mit einem festen. Mantel 30A koaxial zum Zylinder 30 zusammen, um die Finger aus der trompetenförmigen Position in die inverse Position zu bringen, wenn der Zylinder 30 in seiner unteren Position ankommt.
Nunmehr kehren wir zu Fig. 2 zurück.
Wenn die Feder 32 entspannt ist, kann sie aufs Neue durch eine Einrichtung gewickelt werden, die die Arme 40, parallel zur Achse xx, umfasst, angeordnet regulär um diese Achse, mit den Nummern 2 und 3 beispielsweise. Die Arme durchdringen den Boden 33 durch geeignete Öffnungen. An ihren oberen Enden sind die Arme durch eine horizontale Krone 41 vereint. An ihrem anderen Ende sind die Arme 40 an einer Platte 42 (einer Variante der Arme) befestigt, an der das Ende eines mit einem Gewinde versehenen Stabes 43 fixiert ist, mit der Achse xx, der entlang der Achse xx mittels eines elektrischen Motors 44 in Translation versetzt werden kann, welcher in beide Richtungen drehen kann.
Der Motor 44 und der Stab 43 sind in einer zylindrischen Aufnahme 45 angeordnet, die mit dem Boden 33 verbunden ist und durch eine Platte 46 verschlossen ist, welche mit einer Bohrung für den Durchgang des Stabes 43 versehen ist. Der Zylinder 45 dient andererseits zur Führung des Zylinders 30.
Die Funktion der Steuerung ist die folgende.
Wenn der Lasttrennschalter in eingekoppelter Position normal arbeitet, sind die Federn 25 und 32 aufgewickelt, jeweils gehalten durch die Anschläge 27 und 34 (Fig. 2).
Wenn ein Öffnungsbefehl erfolgt, wird die Öffnungsspule 28 versorgt und provoziert ein Kippen der Anschläge 27, die in Richtung des Pfeiles F1 verschwenken. Die Auskopplungsfeder 25 entspannt sich, wobei sie das Betätigungsgestänge des Lasttrennschalters (Fig. 5) in Bewegung setzt. Am Ende des Weges ruht die Platte 24 auf den Schultern der Finger 36.
Ein Einkopplungsbefehl, erteilt 0,3 sek nach der Öffnung des Lasttrennschalters, führt zu einer Versorgung der Schließspule 35, welche das Verkippen der Anschläge 34 antreibt, die sich in Richtung des Pfeiles F2 bewegen.
Die Feder 32 entspannt sich, was einen Versatz des Zylinders 30 provoziert. Die Finger 36 bewegen die Scheibe 24, was ein Einkoppeln des Lasttrennschalters wie auch die Kompression der Auskopplungsfeder 25 provoziert. Die Normalposition der Scheibe 24 wird um einige Millimeter überschritten, was es dem Anschlag 27 ermöglicht, seine Stellung einzunehmen, wenn die Enden der Finger 36 in Kontakt mit dem Zylinder 26 kommen, dessen Ende facettenartig abgeschrägt ist, wobei die Finger 36 sich öffnen (Fig. 4) und die Scheibe 24 freigeben, welche auf den Anschlag 27 zurückfällt. Aufgrund der Feder 38 verbleiben die Finger 36 in einer trompetenförmigen Position. Nach dem Einkoppeln hat die Steuerung die Konfiguration wie in Fig. 6 dargestellt. Man erkennt, dass am Ende des Einkopplungsvorganges der Kranz 31 in Kontakt mit der Krone 41 kommt.
Die Feder 32 hat eine größere Kraft als diejenige der Feder 25, um gleichzeitig die Einkopplungsbewegung der beweglichen Anordnung und die Kompression der Feder 25 sicherzustellen.
Ein zweites Öffnen, im Falle des Bestehenbleibens des Fehlers, kann erfolgen. Es wird erreicht, wie vorhergehend, durch die Versorgung der Öffnungsspule 28, welche das Verschwenken des Anschlags 27 und die Entspannung der Feder 25 bewirkt.
Zum Ende des zweiten Öffnens entspricht die zweite Konfiguration der Steuerung derjenigen der Fig. 7.
Gemäß den geltenden Normen muss der Lasttrennschalter mit einer gegebenen Verzögerung wieder eingekoppelt werden können, beispielsweise in 10 sek. Die Steuerung der Erfindung ermöglicht dies: mit dem Ende der zweiten Öffnung des Lasttrennschalters wird der Motor 44 in Bewegung gesetzt. Er dreht den mit einem Gewinde versehenen Stab 43, der die Scheibe 42 und die Arme 40 bewegt. Die Krone 41 bewegt den Kranz 31 und den Zylinder 30, an dem sie befestigt ist. Die Feder 32 wird durch diesen Vorgang komprimiert. Wie vorhergehend ist eine leichte Überbewegung des Stabes 43 vorgesehen, um es dem Anschlag zu ermöglichen, sich auf dem Kranz 31 zu repositionieren. Der Motor 44 wird arretiert und in diesem Moment ist die Konfiguration diejenige der Fig. 8. Der Motor wird unmittelbar im gegenüber dem vorhergehenden umgekehrten Sinne in Bewegung gesetzt, um die Steuerung wieder in die Konfiguration der Fig. 2 zu bringen, d. h. mit der Krone 41 in oberer Position.
Die Dauer von 10 sek für die Durchführung dieses Vorganges ist ausreichend lang, um die Verwendung eines Motors mit geringer Leistung, wie beispielsweise im Bereich von 150 W zu verwenden.
Die Erfindung ermöglicht ein Umgehen der Nachteile, wie in der Einleitung genannt, insbesondere der Schwierigkeit, die durch die Klinkenräder verursacht werden. Die Steuerung ist kompakt und vollständig rotationssymmetrisch, was ihr verringerte Abmessungen verleiht.

Claims

1. Steuerung für einen Lasttrennschalter, der es ermöglicht schnelle Zyklen der Öffnung, des Schließens und der Wiederöffnung des Lasttrennschalters (Zyklus O-F-O) durchzuführen, wobei die Steuerung einen Stab (13) umfasst, der mit einem Betätigungsgestänge des Lasttrennschalters (12) verbunden ist, wobei die Stange unter der Wirkung einer ersten Feder (25) versetzbar ist, die als Auskopplungsfeder bezeichnet wird, wobei die Steuerung andererseits eine zweite Feder (32) umfasst, die als Einkoppelfeder bezeichnet wird, die in der Achse (xx) der ersten Feder angeordnet ist und deren Entspannung die Kompression der Auskopplungsfeder (25) bewirkt, wobei die Steuerung weiterhin Kompressionseinrichtungen der Auskopplungsfeder (25), nach einem Auskopplungsvorgang umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressionseinrichtungen einen Motor (44) umfassen, der auf der Achse der Federn (25, 32) angeordnet ist und entlang seiner Achse einen Stab (43) in Translation versetzt, der entlang der Achse (xx) der Federn angeordnet ist, wobei der Stab mit einem Arm (40) versehen ist, der mit einem Anschlagkranz (31) der Einkopplungsfeder (32) zusammenwirkt.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagkranz (31) der Einkopplungsfeder (32) mit einem beweglichen Zylinder (30) versehen ist, dessen eines Ende mit einer Anschlagscheibe (24) der Auskopplungsfeder (25), während der Kompression der Auskopplungsfeder (25) zusammenwirkt.

3. Steuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende des beweglichen Zylinders (30) einen Kranz mit schwenkbaren Fingern (36) umfasst, die mit Schultern (37) versehen sind, auf denen die Anschlagscheibe (34) der Auskopplungsfeder (25) während der Kompression der letzteren zu liegen kommt, wobei die Finger zum Ende der Bewegung des Zylinders (30) mit einem festen Zylinder (26) in Kontakt kommen und sich öffnen, wodurch die Scheibe (24) gelöst wird.

4. Steuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des beweglichen Zylinders (30) die normale Position in Anlage gegen die Anschlagscheibe (24) der Auskopplungsfeder überschreitet, um eine Repositionierung der Widerlager (27) der Scheibe (24) zu ermöglichen.

5. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende des Arms (40) an einer allgemeinen Krone (41) befestigt ist, die während einer Rekompression einer Einkopplungsfeder (32) in Anlage gegen den Anschlagkranz (31) der Einkopplungsfeder (32) kommt.

6. Steuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Weg des Armes (40) die Normalposition in Anschlag gegen den Anschlagkranz (31) der Einkopplungsfeder (32) überschreitet, um eine Repositionierung der Widerlager (34) des Kranzes zu ermöglichen.

7. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die schwenkbaren Arme (36) eine Vorrichtung (38) für einen Durchgang durch den Totpunkt umfassen, um es dem Fingerkranz (36) zu ermöglichen, zwei feste Positionen einzunehmen.

8. Steuerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Fuß eines jeden Fingers (36) einen externen Bereich (39) besitzt, der mit einem Festzylinder (30A) zusammenwirkt, um zur Betätigung der Rekompression der Einkopplungsfeder (32) den Übergang des Kranzes aus beweglichen Fingern (36) aus der geöffneten Position in die inverse Position zu ermöglichen.

9. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kompression der Einkopplungsfeder (32) unmittelbar gefolgt ist durch Eine Betätigung des Motors (44) im umgekehrten Sinne, von einer Repositionierung der allgemeinen Krone (41) des Armes (40) in hoher Position.