DE69929580T2

DE69929580T2 - Einfügungsmechanismus mit Kugelverriegelung für Einschaltwiderstand

Info

Publication number: DE69929580T2
Application number: DE69929580T
Authority: DE
Inventors: Roger Ledru
Original assignee: Areva T&D SAS
Current assignee: Grid Solutions SAS
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1999-11-23
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2019-11-24
Also published as: TW497111B; FR2786606A1; US6284993B1; CN1135585C; CA2290850A1; CN1258922A; FR2786606B1; CA2290850C; DE69929580D1; EP1006547B1; JP2000173413A; KR20000035746A; EP1006547A1; BR9907398A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Mechanismus zum Einfügen eines Widerstands in einen elektrischen Schalter bei einer Schließbetätigung desselben, so dass die Wirkungen kapazitiver Ströme, die in der Leitung des Schalters vorhanden sind, begrenzt werden. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Einfügemechanismus eines Schließwiderstands für einen gepanzerten bzw. gekapselten Hochspannungsschalter. Diese Art Schalter umfaßt einen Metallmantel, der sich in einer Axialrichtung erstreckt und allgemein aus Aluminiumblech ist und mit einem dielektrischen Gas gefüllt ist, in dem zwei Anordnungen von in der Axialrichtung beweglichen Kontakten angebracht sind, wobei jede Kontaktanordnung einen Gleichstromkontakt und einen Lichtbogenkontakt aufweist. Eine der beiden Kontaktanordnungen ist halb beweglich insofern, als ihre Ortsveränderung in der Axialrichtung mit der Ortsveränderung der anderen Kontaktanordnung mittels eines Kurbelgestänges oder eines Bewegungsumkehrsystems koordiniert ist. Um diese Art von Schalter mit einem Einfügemechanismus eines Schließwiderstands zu versehen, indem die Struktur der Trennkammer des Schalters so wenig wie möglich modifiziert wird, wird eine Verlängerung des halb beweglichen Bogenkontakts mit einer Metallstange vorgesehen, die sich in der Axialrichtung zwischen dem Bogenkontakt und dem Widerstand erstreckt.
Ein solcher bekannter Mechanismus umfaßt ein zu der Stange koaxiales Metallrohr, das in elektrischem Kontakt auf dieser gleitet und von dem ein Ende an einer Leiterklemme des Schalters angeschlossen ist, um den Widerstand kurzzuschließen. Das Ende des Rohrs, das an der Leiterklemme angeschlossen ist, ist aus einem Kranz flexibler Finger gebildet. Eine Feder ist zwischen einer an der Stange vorgesehenen ersten Schulter und einer an dem Rohr vorgesehenen zweiten Schulter derart angeordnet, dass es während einer ersten Phase einer Öffnungsbetätigung des Schalters komprimiert wird und bei einer zweiten Phase der Öffnungsbetätigung des Schalters nach der ersten Phase eine Rückholkraft auf das Rohr ausübt, um es in der genannten Richtung zu bewegen, damit es von der Klemme getrennt wird. Wenn der Schalter geschlossen wird, wird der Fingerkranz des Metallrohrs auf die Leiterklemme geschoben, die normalerweise mit einem Anschluß des Schalters verbunden ist. Bei einem Öffnungsvorgang ist es wichtig, dass der Fingerkranz des Metallrohrs nicht von der Leiterklemme vor der endgültigen Trennung der Kontakte des Schalters losgetrennt wird. Deshalb ist der Einfügemechanismus des Widerstands so gestaltet, dass die Kraft der komprimierten Feder immer noch unter der Kraft zur Lostrennung des Rohrs bleibt, wobei das Lostrennen des letzteren dadurch erfolgt, dass die Stange des halb beweglichen Kontakts gegen das Metallrohr in der Axialrichtung zum Anschlag gebracht wird.
Außer der Tatsache, dass die Bewältigung bzw. Beherrschung der Kraft an den flexiblen Fingern des Metallrohrs schwierig ist, führt der zeitliche Verschleiß dieser Finger zu einem Verlust der Zuverlässigkeit des Einfügemechanismus des Schließwiderstands.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile auszuschalten.
Zu diesem Zweck ist Gegenstand der Erfindung ein Mechanismus zum Einfügen eines Schließwiderstands für einen elektrischen Schalter mit einem in einer Axialrichtung halb-beweglichen Bogenkontakt, der mit einer Metallstange einstückig ist, welche sich in dieser Richtung zwischen dem Bogenkontakt und dem Widerstand erstreckt, wobei der Mechanismus ein Metallrohr umfaßt, das koaxial zu der Stange ist und in elektrischem Kontakt auf dieser gleitet, und von der ein Ende auf eine Leiterklemme des Schalters aufgesteckt ist, um den Widerstand kurzzuschließen, eine Feder, die zwischen einer ersten, an der Stange vorgesehenen Schulter und einer zweiten, am Rohr vorgesehenen Schulter so angeordnet ist, daß sie während einer ersten Öffnungsbetätigungsphase des Schalters zusammengedrückt wird und während einer zweiten, der ersten Phase folgenden Öffnungsbetätigungsphase des Schalters eine Rückstellkraft auf das Rohr ausübt, um sich in der genannten Richtung zu bewegen, um dieses von der Klemme zu trennen, dadurch gekennzeichnet, dass der Mechanismus außerdem ein System mit mindestens einer Kugel umfaßt, welche das Rohr bei der Bewegung in der genannten Richtung während der ersten Öffnungsphase verriegelt und sich während der zweiten Öffnungsphase zurückzieht, um das Rohr bei der Bewegung in der genannten Richtung freizugeben.
Der Einfügemechanismus eines Schließwiderstands gemäß der Erfindung wird nachstehend im Detail beschrieben und in den Zeichnungen dargestellt.
Die 1 bis 4 zeigen auf sehr schematische Weise den Einfügemechanismus des Widerstands während verschiedener Phasen einer Öffnungsbetätigung des Schalters.
Die 5 bis 7 zeigen auf sehr schematische Weise den Einfügemechanismus des Widerstands während verschiedener Phasen einer Schließbewegung des Schalters.
Der Einfügemechanismus eines Widerstands gemäß der Erfindung wird insbesondere vorgesehen, um einen gepanzerten Hochspannungsschalter auszustatten, der zwei Anordnungen zueinander in einer Axialrichtung A nach links in den Figuren beweglicher Kontakte umfaßt, die nicht dargestellt sind. Eine der Anordnungen ist in dieser Richtung halb beweglich und umfaßt einen Bogenkontakt, der um eine Metallstange 1 verlängert ist, welche sich zwischen dem Bogenkontakt und einem nicht dargestellten Schließwiderstand nach rechts in den Figuren erstreckt.
Der Einfügemechanismus gemäß der Erfindung ist in Reihe mit der Trennkammer des Schalters und hinter dem halb beweglichen Bogenkontakt angeordnet. In den Figuren umfaßt dieser Mechanismus ein Metallrohr 2, das koaxial zu der Stange 1 und gleitend auf dieser angebracht ist. Das Rohr 2 ist in elektrischem Kontakt mit der Stange 1 über die Stange 1 umgebende Gleitkontakte 3, die in einer ersten Bohrung 4 des Rohrs 2 angeordnet sind. Das Ende des Rohrs 2, welches der Trennkammer des Schalters zugewandt ist, trägt einen Kranz flexibler Finger 5, die an eine Leiterklemme 5' angeschlossen ist, welche elektrisch mit einem Stromanschluß des Schalters verbunden ist.
Von links nach rechts in den Figuren umfaßt das Rohr 2 also eine erste ringförmige Bohrung 4, dem eine erste ringförmige Schulter 6 folgt, welche sich radial in Richtung der Achse A erstreckt, gefolgt von einer zweiten ringförmigen Bohrung 7 mit einem zu der Achse A zurückführenden Abstufung bzw. Schrägfläche 8, gefolgt von einer zweiten ringförmigen Schulter 9, die sich in Richtung der Achse A erstreckt, worauf schließlich eine dritte ringförmige Bohrung 10 folgt, in der eine ringförmige Kehlung 11 vorgesehen ist.
Die Stange 1 umfaßt von links nach rechts einen Kragen 12, der eine Ringschulter bildet, die längs der Stange angeordnet ist, um zwischen der Schulter 6 des Rohrs 2 und der Abstufung 8 desselben bewegt zu werden, worauf eine ringförmige Kehlung 13 folgt, die längs der Stange angeordnet ist, um zwischen der Schulter 9 und der Kehlung 11 des Metallrohrs 2 bewegt zu werden.
Die Hinterkante der Kehlung 13 ist von dem Ende in Form einer Hohlkehlung eines im wesentlichen kegelstumpfartigen, rohrförmigen Teils 14 gebildet, der mit der Stange 1 koaxial ist und zwischen dieser und der Bohrung 10 des Rohrs 2 angeordnet ist. Das rohrförmige Teil 14 umfaßt eine ringförmige Bohrung 15, deren Unterseite dem Ende in Hohlkehlenform zugewandt ist, wobei diese Bohrung 15 an einer Ringschulter 16 des Endes der Stange 1 anliegt. Die Schulter 16 ist vorzugsweise von einem aufgebrachten Teil gebildet, welches die Anordnung der verschiedenen Elemente des Mechanismus um die Stange 1 herum erleichtert. Die Stange 1 zwischen der Kehlung 13 und der Schulter 16 weist außerdem eine Doppelschrägfläche 17 und 18 auf, wobei das Ende in Form einer Hohlkehlung des rohrförmigen Teils 14 auf der Oberfläche der ersten Schrägfläche 17 der Stange 1 in der Richtung A gleitet.
Ein weiteres Rohr 19, das in der Richtung A feststehend und koaxial zu der Stange 1 ist, ist zwischen der Bohrung 10 und dem rohrförmigen Teil 14 angeordnet. Das hintere Ende des Rohrs 2 ist durch eine koaxial von dem Rohr 19 durchsetzte Büchse 20 geschlossen. Gleitkontakte 21 sind zwischen der Büchse 20 und dem Rohr 19 angeordnet, um den Durchfluß von Strom von dem Rohr 2 zu dem Rohr 19 zu ermöglichen, welches elektrisch mit dem Widerstand verbunden ist.
Eine erste Druckfeder 22 ist zwischen der Schulter 12 der Stange 1 und der Schulter 9 des Rohrs 2 angeordnet. Eine zweite Druckfeder 23 ist zwischen dem Boden der Bohrung 15 des rohrförmigen Teils 14 und der Schulter 16 der Stange 1 angeordnet.
Bei dem Mechanismus zum Einfügen des Widerstands gemäß der Erfindung wird das Rohr 2 in seiner Verschiebung in der Richtung A durch ein System mit versenkbarer Kugel bzw. versenkbaren Kugeln 24 verriegelt. Genauer gesagt, wenn der Schalter geschlossen ist, ist jede Kugel 24 in Eingriff mit der Kehlung 11 des Rohrs 2 und mit einem Loch 25 des Rohrs 19, welches dieser Kehlung gegenüberliegt, wobei die Kugel 24 auf der zylindrischen Außenfläche des rohrförmigen Teils 14 aufliegt. In den Figuren ist nur eine einzige Kugel dargestellt, es versteht sich jedoch, dass der Anschlag vorzugsweise mehrere Kugeln umfaßt, die am Umfang der ringförmigen Kehlung 11 verteilt sind, wobei sie mehreren ebenfalls am Umfang des Rohrs 19 verteilten Löchern 25 gegenüberliegen. Bei einer Öffnungsbetätigung wird die Stange 1 in der Richtung A von links nach rechts in den Figuren bewegt, und wenn die Kehlung 13 an der Stange 1 dem Loch 25 im Rohr 19 gegenüberliegt, versenkt sich die Kugel 24 im Inneren der Kehlung 13, um das Rohr 2 in seiner Bewegung in der Richtung A freizugeben. Es versteht sich, dass die Entriegelung des Rohrs 2 nur nach einer vollständigen Trennung der Kontakte des entsprechenden Schalters bei einer bestimmten Bewegung der Stange 1 erfolgt. Bei dem System mit versenkbarer Kugel bzw. versenkbaren Kugeln gemäß der Erfindung ist es nicht notwendig, die Kraft zu steuern, welche die Finger 5 des Rohrs 2 auf die Klemme 5' ausüben. Die Anschlusstrennung erfolgt, wenn die Schulter 12 der Stange 1 das Rohr 2 über die Schulter 8 in einem ausreichenden Hub in der Axialrichtung A mitnimmt.
Die Funktionsweise des Einfügemechanismus eines Schließwiderstands gemäß der Erfindung ist wie folgt.
In 1 ist der Schalter geschlossen. Die Finger 5 sind an der Klemme 5' angeschlossen. Der Widerstand ist kurzgeschlossen, da der Strom von dem halbbeweglichen Bogenkontakt zu einem Stromanschluß des Schalters über die Stange 1, die Gleitkontakte 3, das Metallrohr 2, die Finger 5 und die Leiterklemme 5' passiert. Die Kugel 24 steht in Eingriff mit der Kehlung 11 des Rohrs 2 und mit einem Loch 25 des Rohrs 19, was bewirkt, dass das Rohr 2 in seiner Bewegung in der Richtung A verriegelt ist. Die Feder 22 ist zwischen den beiden Schultern 6 und 9 entspannt, und die Feder 23 ist zwischen dem Boden der Bohrung 15 und der Schulter 16 entspannt. Das Ende in Form einer Hohlkehlung des rohrförmigen Teils 14 liegt an der nächsten Schrägungskante 17 der Kehlung 13 an.
In einer ersten Phase einer Öffnungsbetätigung des Schalters nach 2 zieht sich die Stange 1 nach rechts in der Figur zurück, was eine Kompression der Feder 22 zwischen der Schulter 12 der Stange 1 und der Schulter 9 des Rohrs 2 bewirkt, welche in der Richtung A feststehend bleibt, da sie in ihrer Bewegung durch das Spiel der mit der Kehlung 11 und dem Loch 25 in Eingriff befindlichen Kugel 24 verriegelt ist. Die Finger 5 sind immer an der Leiterklemme 5' angeschlossen. Indem sie ihre Bewegung nach rechts fortsetzt, kommt die Schulter 12 der Stange 1 zum Anschlag an der Schrägungskante 8 im Rohr 2 gleichzeitig damit, dass die Kehlung 13 der Stange dem Loch 25 des Rohrs 19 gegenüberliegt.
Gemäß 3 zwingt bei einer zweiten Phase dieser Öffnungsbetätigung die kombinierte Verschiebung der Stange 1 und des Rohrs 2 nach rechts die Kugel 24 dazu, sich im Inneren der Kehlung 13 zu versenken, was das Rohr 2 in seiner Bewegung in der Richtung A entriegelt. Von diesem Augenblick an trennen sich die Finger 5 von der Leiterklemme 5'.
Gemäß 4 verfolgt die Stange 1 ihre Bewegung in der Richtung A nach rechts in der Figur weiter, und die vorher komprimierte Feder 22 entspannt sich und übt eine Rückstellkraft aus, welche das Rohr 2 nach rechts zu verschieben tendiert. Das Rohr 2 gleitet also auf der Stange 1, bis die Schulter 6 an der Schulter 12 zur Anlage kommt. Der Hub des Rohrs 2 entlang der Stange 1 muß geregelt sein, um eine elektrische Isolierung zwischen den Fingern 5 und der Leiterklemme 5' zu gewährleisten. Der Mechanismus ist nun bereit für eine Schließbetätigung mit Einfügen des Widerstands.
Gemäß 5 wird bei einer ersten Phase des Schließvorgangs die Stange 1 nach links in der Figur gezogen und nimmt in der gleichen Richtung das Rohr 2 durch das Spiel der Schulter 12 der Stange 1 mit, welche zur Anlage an der Schulter 6 des Rohrs 2 kommt. Während dieser Betätigung nähern sich die Bogenkontakte des Schalters einander an, und gleichzeitig nähern sich die Finger 5 der Klemme 5' an. Wenn der elektrische Lichtbogen zwischen den Bogenkontakten hergestellt wird, wird der Widerstand wegen des Passierens des Stroms durch die Stange 1, die Gleitkontakte 3, das Rohr 2, die Gleitkontakte 21 und das Rohr 19 eingefügt.
In 6 hat sich die kombinierte Bewegung der Stange 1 und des Rohrs fortgesetzt, und die Finger 5 sind nun an der Klemme 5' angeschlossen, was den Widerstand kurzschließt, da der Strom nun durch die Stange 1, die Gleitkontakte 3, die Finger 5 und die Klemme 5' fließt. Während dieser kombinierten Bewegung der Stange 1 und des Rohrs 2 ist die Kugel 24 in der Richtung A feststehend geblieben, da sie in dem Loch 25 des feststehenden Rohrs 19 und in der Kehlung 13 der Stange 1 verriegelt ist. Wie aus 6 zu erkennen ist, ist während der kombinierten Bewegung der Stange 1 und des Rohrs 2 der hintere Rand der von dem Ende in Form einer Hohlkehlung des rohrförmigen Teils 14 gebildete Kehlung 13 feststehend in der Richtung A geblieben, was bewirkt, dass die Feder 23 zwischen dem Boden der Bohrung 15 des rohrförmigen Teils 14 und der Schulter 16 der Stange 1 komprimiert wird.
Gemäß 7 kann, sobald die Kehlung 11 in dem Rohr 2 dem Loch 25 in dem feststehenden Rohr 19 gegenüberliegt, die Kugel 24 außer Eingriff mit der Kehlung 13 kommen und sich im Inneren der Kehlung 11 versenken, wobei sie in der Bewegung das rohrförmige Teil 14 entriegelt. Die vorher komprimierte Feder 23 kann sich also entspannen und eine Rückholkraft ausüben, welche das rohrförmige Teil 14 nach links bewegt. Das rohrförmige Teil 14 gleitet infolgedessen unter der Kugel 24, um das Rohr 2 in seiner Bewegung in der Richtung A verriegelt zu halten, so dass der Mechanismus für einen neuen Öffnungsvorgang bereit ist.

Claims

Mechanismus zum Einfügen eines Schließwiderstands für einen elektrischen Schalter mit einem in einer Axialrichtung (A) halb-beweglichen Bogenkontakt, der mit einer Metallstange (1) einstückig ist, welche sich in dieser Richtung zwischen dem Bogenkontakt und dem Widerstand erstreckt, wobei der Mechanismus ein Metallrohr (2) umfasst, das koaxial zu der Stange ist und in elektrischem Kontakt auf dieser gleitet, und von der ein Ende (5) auf eine Leiterklemme (5') des Schalters aufgesteckt ist, um den Widerstand kurzzuschließen, eine Feder (22), die zwischen einer ersten, an der Stange vorgesehenen Schulter (12) und einer zweiten, am Rohr vorgesehenen Schulter (9) so angeordnet ist, dass sie während einer ersten Öffnungsbetätigungsphase des Schalters zusammengedrückt wird und während einer zweiten, der ersten Phase folgenden Öffnungsbetätigungsphase des Schalters eine Rückstellkraft auf das Rohr ausübt, um sich in der genannten Richtung zu bewegen, um dieses von der Klemme zu trennen, dadurch gekennzeichnet, dass der Mechanismus außerdem ein System mit mindestens einer Kugel (24) umfasst, welche das Rohr bei der Bewegung in der genannten Richtung während der ersten Öffnungsphase verriegelt und sich während der zweiten Öffnungsphase zurückzieht, um das Rohr bei der Bewegung in der genannten Richtung freizugeben.
Mechanismus nach Anspruch 1, wobei das Kugelsystem eine erste, am Rohr vorgesehene Kehlung (11), ein erstes rohrförmiges Teil (19), das in der genannten Richtung feststeht und koaxial zu dem Rohr zwischen diesem und der Stange angeordnet ist, und ein Loch (25) in dem rohrförmigen Teil, das der ersten Kehlung in der Schließstellung des Schalters gegenüberliegt, umfasst, wobei eine Kugel (24) mit der Kehlung und dem Loch in Eingriff kommt, um das Rohr bei seiner Bewegung in der genannten Richtung während der ersten Öffnungsphase zu verriegeln, und wobei das Kugelsystem eine zweite Kehlung (13) umfasst, die an der Stange vorgesehen ist und in die sich die Kugel während der zweiten Öffnungsphase zurückzieht.
Mechanismus nach Anspruch 2, wobei die zweite Kehlung (13), die an der Stange vorgesehen ist, eine Gleitkante in der genannten Richtung umfasst, wobei diese Kante aus einem zweiten rohrförmigen Teil (14) besteht, das koaxial zu der Stange ist und längs der Stange gleitet, wobei eine zweite Feder (23) zwischen einer an dem zweiten rohrförmigen Teil vorgesehenen dritten Schulter (15) und einer an der Stange vorgesehenen vierten Schulter (16) angeordnet ist, um während einer ersten Schließbetätigungsphase des Schalters zusammengedrückt zu werden, bis die an dem Metallrohr vorgesehene erste Kehlung dem an dem ersten rohrförmigen Teil vorgesehenen Loch gegenüber zu liegen kommt, wobei die von der zweiten Feder ausgeübte Rückstellkraft dazu dient, die Kugel mit dem Loch des ersten rohrförmigen Teils und der Kehlung des Metallrohrs in Eingriff zu bringen und das zweite rohrförmige Teil in der Axialrichtung zu bewegen.