DE7516159U

DE7516159U - Lasttrennschalter, insbesondere für den Betrieb in einem Mittelspannungsbereich

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Publication number: DE7516159U
Application number: DE19757516159
Authority: DE
Original assignee: Elektrotechnische Werke Fritz Driescher & Soehne 8052 Moosburg
Current assignee: Elektrotechnische Werke Fritz Driescher & Soehne 8052 Moosburg
Priority date: 1975-05-21
Filing date: 1975-05-21
Publication date: 1980-03-20

Description

Die Neuerung betrifft einen Lasttrennschalter, insbesonder für den Mittelspannurigsbereich, mit einem Vakuumschalter, mit einein eine sichtbare Trennstelle bildenen, den Vakuumschalter mechanisch betätigenden Mebenstromschalter und mit einem Haupt^tromschalter.

Lasttrennschalter der vorstehend genannten Art sind bereits bekannt. Die dabei verwendenten Vakuumschalter sind durch Schaltröhrsn gebildet. Der Nennaus s ,iialtstroca bei derartigen Lasttrennschaltern beträgt in der Regel das Zehn- bis Zwanzigfache des zulässigen bauerbetriebstromes bzw. Nennstromes. So können z.B. Vakuumkammern bzw. Vakuumschaltkammern mit einem Nennstrom von 1200 A in Leistungsschaltern für eine Aussöhaltleistung von 700 MVA eingesetzt werden. Bei dor Verv/endung von Vakuumkammern bzw. VakuumschaltkaLjern in Lasttrennschaltern können die Eigenschaften dither Vakuumkammern in der Regel nicht voll ausgenützt werden. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Lasttrennschalter nur für die sichere Unterbrechung des höchsten zulässigen Dauerbetriebsstromes oder eventuell für eine kurzzeitig darüber liegende Belastung ausgelegt sein müssen.

Werden die Vakuumkammern entsprechend ihrem Nennstrom ausgevrählt, so ergeben sich jedoch unnötig große Abmessungen und hohe Herstellungskosten, Außerdem wird die hohe Ausschaj-tleistung derartiger Vakuumkammern nicht ausgenützt. So sind z. B. bei einem bekanntgewordenen dreipoligen Lasttrennschalter, dessen Hauptkontaktsystem für 400 A oder 630 A ausgelegt ist,

Vakuumkammern mit einem Nennausschaltstrom von ca. 2000 A verwendet worden. Die Dauerstrombelastbarkeit dieser Vakuumkammern beträgt aber nur ca. 200 A. Dies bedeutet, daß hier eine relativ schlechte Kompromißlösung gefunden worden ist.

Der Neuerung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, einen Weg zu zeigen, wie auf relativ einfache Weise die Ausschaltleistung der Vakuumkammern voll ausgenutzt und dennoch die Herstellkosten und der Raumbedarf gering gehalten werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Lasttrennschalter eingangsgenannter Art dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenstromschalter 3 als ein Kontaktstück eine einen Schnel.lschaltaechanismus für den Vakuumschalter 1 betätigende, am Gehäuse 2 des Vakuumschalters 1 schwenkbar gelagerte Betätigungsgabel 44 aufweist, in die ein Gegenkontaktstück 55 eingreift ,das an einem schwenkbar gelagerten Kontaktstück 6 des Hauptstronschalters 2 befestigt ist.

Fig. 2 zeigt schematisch eine Modifikation der in Fig. 1 dargestellten Kontaktanordnung.

Fig. 3 zeigt schematisch eine noch weitere Modifikation der in Fig. 1 dargestellten Kontaktanordnung.

Fig. 4 zeigt in einer Seitenansicht eine praktische Ausführungsform eines Lasttrennschalter gemäß der Erfindung.

Fig. 5 zeigt eine Draufsicht des in Fig. 4 dargestellten Lasttrennschalters.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Kontaktanordnung besteht aus einer Vakuumkammer bzw. Vakuumschaltkammer 1 mit einem in Reihe zu ihr liegenden Kontakt 3, der dazu dient, eine sichtbare Trennstelle zu bilden. Parallel zu der Reihenschaltung der Vakuumkammer 1 und des genannten Kontaktes 3 liegt ein Kontakt 2, der für den vollen Lasttrennschalter-Nennstrom ausgelegt ist. Die Vakuumkammer ist dabei so bemessen, daß ihr zulässiger Dauerbetriebsstrom nur einen Bruchteil des Lasttrennschalter-Nennstromes beträgt. Im übrigen ist die Vakuumkammer 1 so bemessen, daß ihr Nennausschaltstrom dem Lasttrennschalter-Nennstrom und/cder dem Lasttrennsehalter-Neruiausschaltstrom entspricht.

Die in Fig. 2 dargestellte Kontaktanordnung unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Kontaktanordnung lediglich dadurch, daß dem die Vakuumkammer 1 bildenden Kontakt ein spannungsabhängiger Widerstand 4 parallelgeschaltet ist. Y/ie oben bereits erwähnt, dient dieser Widerstand 4 dazu, das Auftreten von Schaltüberspannungen zu verhindern, die beim Schalten von sehr kleinen induktiven Strömen im Vakuum zu befürchten sind.

Die in Fig. 3 dargestellte Kontaktanordnung unterscheidet sich von der in Fig. 2 dargestellten Kontaktanordnung lediglich dadurch, daß dem für den vollen Lasttrennschalter-Nennstrom ausgelegten Kontakt 2 ein Vorzündkontakt 5 parallelgeschaltet ist. Durch diesen Vorzündkontakt 5 wird eine Beschädigung der Hauptstrombahnen durch den beim Einschalten auftretenden VorZündlichtbogen vermieden. Der betreffende Vorzündkontakt 5 kann dabei durch sogenannte Vorzündhörner gebildet sein bzw. solche aufweisen, die sich vor den Hauptkontakten annähern und den Vorzündlichtbogen aufnehmen. Die Anordnung kann dabei im übrigen so getroffen sein, daß der Vorzündkontakt 5 nach Verschleiß einfach ausgewechselt werden kann.

Nachdem zuvor die in Fig. 1 bis 3 schematisch dargestellten Kontaktanordnungen erläutert worden sind, sei nunmehr betrachtet, in welcher Reihenfolge die einzelnen Kontakte beim Einschalten und beim Ausschalten des Lasttrennschalter betätigt werden.

Entspricht der Nenneinschaltstrom der Vakuumkammer 1 dem für den Lasttrennschalter verlangten Einschaltstrom, so kann in der V/eise vorgegangen werden, daß zunächst der Kontakt 3, sodann die Vakuumkammer 1 und schließlich der als Hauptkontakt anzusehende Kontakt 2 geschlossen werden.

Wird von dem Lasttrennschalter ein Einschaltstrom gefordert, der über dem der Vakuumkammer 1 liegt, so kann in der Weise vorgegangen werden, daß nach Schließen des Kontaktes 3 und daraufhin folgendem Schließen des Kontaktes 2 letztlich die Vakuumkammer 1 bzw. deren Kontakte geschlossen werden. Bei

dieser Reihenfolge des Schließens der Kontakte ist es zweckmäßig, den im Zusammenhang mit Fig. 3 bereits erwähnten Vorzündkontakt 5 vorzusehen, um nämlich eine Beschädigung der Hauptstrombahnen durch den beim Einschalten auftretenden VorZündlichtbogen zu vermeiden.

Um den Lasttrennschalter auszuschalten, werden die erläuterten Kontakte in folgender Reihenfolge geöffnet. Zunächst wird der für den vollen Lasttrerinschalter-Nennstrom ausgelegte Kontakt 2 geöffne^. Sobald die Kontaktelemei. "-e dieses Kontakts 2 einen rückzündungssicheren Abstand voneinander haben, werden die Kontaktelemente der Vakuumkammer 1 schnell geöffnet. Nach der Lichtbogenlöschung in der Vakuumkammer 1 wird dann schließlich durch Öffnen des Kontakts 3 die erforderliche sichtbare Trennstrecke hergestellt. Zu¹" Verhinderung von Schaltüberspannungen, die beim Schalten von s°.hr kleinen induktiven Strömen im Vakuum zu befürchten sind, ist der Vakuumkammer 1 der oben bereits erwähnte spannun^sciui-.ängi₆e Widerstand % parallelgeschaltet,

Der Kontakt 3, der zur Hersteilung der sichtbaren Trennstrecke dient, muß in jedem Fall den über den Widerstand fließenden Reststrom unterbrechen. Da dieser Strom jedoch sehr niedrig ist, kann dies völlig gefahrlos geschehen.

Die Vakuumkammer 1 wird in jedem Fall nur kurzzeitig vom vollen Betriebsstrom (das ist hier der Ausschaltstrom) durchflossen, so daß ihr zulässiger Dauerbetriebsstrom weit unter dem Nennstrom des Lasttrennschalters liegen kann und nur ihre Ausschaltleistung für die Aufnahme des Nennstroms des Lasttrennschalters ausgelegt zu sein braucht.

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Bei der in Fig. 4 dargestellten praktischen Ausführungsform des Lasttrennschalters ist die Vakuumkammer 1 mit einem für ihre schnelle Betätigung erforderlichen Mechanismus in einem Isolierstoffgehäuse 22 untergebracht. Die Kontakte bzw. Kontaktelemente der Vakuumkammer 1 befinden sich auf der einen Seite mit einem Kontaktelement 33 eines den oben erwähnten Kontakt 2 bildenden Hauptkontaktes und mit einem elektrischen Anschlußglied 15 in elektrischer Verbindung.Auf.der anderen Seite sind Kontakte bzw. Kontaktelemente des Vakuumschalters elektrisch mit einer B^tätigungsgabel 44 verbunden, die, wie noch ersichtlich werden wird, ein Kontaktelement des zur Herstellung einer sichtbaren Trennstelle dienenden Kontaktes ist. Dieser Kontakt, der im Zusammenhang mit Fig. 1 bis 3 als Kontakt 3 bezeichnet worden ist, umfaßt hier noch das Kontaktelement 55.

Das Kontaktelement 55 ist mit einem Kontaktelement 6 im Bereich eines elektrischen Anschlußgliedes 14 elektrisch verbunden, wie dies aus Fig. 5 hervorgeht. Dae Kontaktelement 6 bildet zusammen mit dem Kontaktelement 33 den in Fig. 1 bis 3 dargestellten Kontakt bzw. Hauptkontakt

Der Vakuumkammer 1 ist ein spannungsabhängiger Widerstand parallelgeschaltet. Dieser Widerstand 4 ist mit seinein einen Ende 10 mit dem elektrischen Anschlußglied 15 verbunden, mit dem die Vakuumkammer 1 mit ihrem einen Ende verbunden ist. Mit seinem anderen Ende ist der Widerstand 4 über eine flexible Verbindungsleitung 11 an dem anderen Ende der Vakuumkammer 1 angeschlossen.

Die die Vakuumkammer 1, das den für die Betätigung der betreffenden Vakuumkammer 1 dienenden Mechanismus tragende

Isolierstoffgehäuse 2, die Betätigungsgabel 4 und den spannungsabhängigeη Widerstand 4 umfassende Anordnung ist auf einem feststehenden Stützisolator 8 angeordnet.

Die Kontaktelemente 6 und 55 sind mit dem elektrischen Anschlußglied 14 an einem schwenkbaren Stützisolator 7 befestigt. Dieser Stützisolator 7 ist an seinem anderen Ende an einem Hebel 16 angebracht, durch dessen Schwenkung der Stützisolator zusammen mit den von ihm getragenen Kontaktelementen 55 und 6 in die aus Fig. 4 ersichtlichen Lagen geschwenkt werden kann, das ist einmal die durch voll ausgezogenen Linien dargestellte linke Stellung und die durch Strichpunktlinien angedeutete rechte Stellung.

Neben den vorstehend erläuterten Elementen weist der in Fig. 4 und 5 dargestellte Lasttrannschalter noch zwei Kontaktelemente 12 und 13 auf, die den im Zusammenhang mit Fig. 3 erläuterten Vorzündkontakt 5 bilden. Das Kontaktelement 12 ist, wie dies aus Fig. 5 ersichtlich ist, mit dem Kontaktelement 6 und damit mit dem elektrischen Anschlußglied 14 elektrisch verbunden. Das andere Kontaktelement 13 ist mit dem elektrischen Anschlußglied 15 verbunden. Damit liegt also der durch die Kontaktelemente 12 und 13 gebildete · Vorzündkontakt dem durch die Kontaktelemente 6 und 33 gebildeten Hauptkontakt parallel.

Nachdem zuvor der Aufbau des in Fig. 4 und 5 dargestellten Lasttrennschalters erläutert worden ist, soll nunmehr die Arbeitsweise dieses Lasttrennschalters erläutert werden. Dabei sei zunächst davon ausgegangen, daß sich der Lasttrennschalter in seiner geschlossenen Stellung befindet, wie sie in Fig. 4 durch voll ausgezogene Linien veranschaulicht ist.

Im geschlossenen zustand des Lasttrennschalters fließt der Hauptstrom vom elektrischen Anschlußglied 14 auf dem schwenkbaren Stützisolator 7, über das Kontaktelement 6 und über das Kontaktelement 33, welches zusammen mit dem Kontaktelement 6 den oben erwähnten Kontakt 2 bildet, zu dem elektrischen Anschlußglied 15 auf dem feststehenden Stützisolator 8 hin. Ein geringer Nebenstrom fließt dabei übar das Kontaktelement 55 des zur Herstellung der sichtbaren Trennstrecke dienenden Kontakts, über die Betätigungsgabel 44 und über die Vakuumkammer bzw. Vakuumschalxkammer EU dem elektrischen Ai^schlußglied 15 hin.

Zum Ausschalten des Lasttrennschalters wird über den Hebel der schwenkbare Stützisolator 7 im Uhrzeigersinn geschwenkt. Dabei entfernt sich zunächst das Kontaktelement 6 von dem Kontaktelemen* 33· Dies bedeutet, daß der in Fig. 1 bis 3 dargestellte Kontakt 2 geöffnet wird. Der Strom fließt nunmehr ausschließlich über den vorbeschriebenen Nebenweg: Elektrisches Anschlußglied 14, Kontaktelemerrt 5S, Betätigungsgabel 44,Vakuumkammer 1, elektrisches Anschlußglied

Bei der zuvor erwähnten Schwenkbewegung und im Zuge der weiteren Schwenkbewegung des Stützisolators 7 wird die Betätigungsgabel 4 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht; sie öffnet über einen Schnellschaltmechanismus die Kontakte der Vakuumkammer 1. Beim weiteren Verschwenken des Stützisolators 7 gelangt das Kontaktelement55 außer Eingriff mit der Betätigungsgabel 44,wodurch die erforderliche sichtbare Trennstelle hergestellt ist. Bei Verwendung des spannungsabhängigen Widerstandes 4 parallel zu der Vakuumkammer 1 wird zugleich damit das Fließen des Reststromes über den

betreffenden Widerstand 4 unterbrochen.

Ist der Lasttrennschalter wieder einzuschalten, so wird der Stützisolator 7 entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt. Dabei kommt zuerst das Kontaktelement 55 mit der Betätigungsgabel 44 in Eingriff. Dies bedeutet, daß der oben erwähnte Kontakt 3 geschlossen ist. Ein Stromfluß kommt jedoch noch nicht zustande, da die Kontaktelemente in der Vakuumkammer noch geöffnet sind.

Im Zuge ci.es weiteren Schwenkens des Stützisolators 7 entgegen dem Uhrzeigersinn nähern sich die Kontaktelemente und 13 des Vorzündkontakts einander. Diese Kontaktelemente 12, 13 sind so ausgebildet und eingestellt, daß sie sjch aneinander vorbeibewegen können. Der Abstand zwischen den beiden Kontaktelementen 12 und 13 ist an die Betriebsspannung des Lasttrennschalters angepaßt. Bei Annäherung dsr Kontaktelemente 12 und 13 des Vorzündkontakts kommt es zu einem Lichtbogenüberschlag zwischen diesen Kontaktelementen. Die Folge hiervon ist, daß die anschließende Kontaktgabe zwischen dem Kontaktelement 33 und dem Kontaktelement 6 nahezu stromlos erfolgt. Vor Beendigung der Einscheltbewegung werden schließlich noch die Kontaktelemente der Vakuumkammer 1 stromlos geschlossen.

Entspricht der Nenneinschaltstrom der Vakuumkammer 1 dem vom Lasttrennschalter verlangten Nenneinschaltstrom, so kann die Mechanik so ausgeoixdet sein, daß vor der Kontaktgabe zwischen dem Kontaktelement 33 und dem Kontaktelement 6 diese beiden Kontaktelemente bilden den oben erwähnten Kontakt 2 - die Kontaktelemente der Vakuumkammer 1 geschlossen werden. Hierdurch erfolgt das Einschalten des Lasttrenn-

schalters ohne irgendeine äußere Lichtbogenerscheinung.

Abschließend sei noch bemerkt, daß in den Fig. 1 bis 5 lediglich ein einpoliger Lasttrennschalter dargestellt ist; es ist selbstverständlich möglich, in entsprechender Weise z.B. auch einen dreipoligen Lasttrennschalter für ein Drehstromnetz aufzubauen.

Claims

-Z- Schutzansprüche

1. Lasttrennschalter, insbesonder für den Mittelspannuntisbereich, mit einem Vakuumschalter, mit einem eine sichtbare Trennstelle bildenen, den Vakuumschalter mechanisch betätigenden Nebenstromschalter und mit einem Hauptstromschalter, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenstromschalter (3) als ein Kontaktstück eine einen Schnellschaltmechanismus für den Vakuumschalter (1) betätigende, am Gehäuse (22) . des Vakuumscharters (1) schwenkbar gelagerte Betätigungsgabel (44) aufweist, in die ein Gegenkontaktstück (55) eingreift, das an einem schwenkbar gelagerten Kontaktstück (6) des Hauptstromschalters (2) befestigt ist.

2. Lasttrennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schwenkbar gelagerte Kontaktstück (6) des Hauptstromschalturs (2) an einem Ende eines mittels eines am anderen Ende angesetzten Hebels (16) schwenkbaren Stützisolators (7) sitzt.

3. Lasttrennschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Vakuumschalter (1) ein spannungsabhängiger Widerstand (4) angebracht ist.

4. Lasttrennschalter nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Kontaktelementen des Hauptstromschalters (2) Kontaktelemente (12, 13) eines Vorzündkontaktes (5) zur Aufnahme eines Einschalt-Vorzündlichtbogens angebracht sind.