DE758052C

DE758052C - Hydraulische Betaetigungseinrichtung fuer mehrphasige Hochspannungsschalter

Info

Publication number: DE758052C
Application number: DES130803D
Authority: DE
Inventors: Josef Behringer; Fritz Dr Kesselring
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1937-11-10
Filing date: 1938-02-12
Publication date: 1953-05-18
Also published as: FR873902A; CH214263A; US2198491A; DE708320C; US2249006A; BE431038A; NL50549C; US2290320A

Description

Bei Antrieben durch strömende Mittel ist es zur gleichzeitigen Betätigung der Phasenschalts.tifte der mehrphasigen Schalter an sich üblich, mechanische Verbindungen zwischen den Schaltstiftträgern, insbesondere Kolben, vorzusehen. Hierdurch ergeben sich jedoch nicht nur erhebliche Massen, sondern bei gebräuchlichen verhältnismäßig¹ hohen Schaltgeschwindigkeiten bedeutende Massenbeschleunigungen.

Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, Flüssigkeitsantriebe für Hochspannungsschalter zu verwenden, bei denen die an Kolben angebrachten Schaltstifte durch ein hydraulisches Gestänge miteinander gekuppelt sind, bei denen somit der auf einen Schaltstift über die Flüssigkeitssäule erteilte Schaltimpuls ebenfalls durch Flüssigkeitssäulen auf die Schaltstifte der übrigen Phasen übertragen wird. Hierbei entstehen jedoch unter anderem folgende Nachteile: Ein Undichtwerden oder eine Beschädigung des Führungszylinders, der einen Schaltstiftkolben aufnimmt, dem der Schaltimpuls zunächst mitgeteilt wird, würde auch die übrigen Phasen in Mitleidenschaft ziehen. Außerdem wird

hierbei, um für jede Phase stets dieselbe Flüssigkeitsmenge zu benutzen, infolge der durch den Schaltstiftquerschnitt bedingten Ungleichheit der Querschnitte erforderlich, die Längen- bzw. Querschnittsabmessungen der einzelnen- Phasenführungszylinder gegeneinander abzustufen.

Die Erfindung geht dagegen von der in dem Hauptpatent 724716 angegebenen hydraulischen Betätigungseinrichtung aus, bei der jeder Phase ein Pumpenkolben und eine Flüssigkeitssäule als Kraftübertragungsmittel zugeordnet ist und die Pumpenkolben mechanisch miteinander verbunden sind. Das Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daß für die einzelnen Phasen einzelne gleich große und in gleicher Weise ausgebildete Pumpenkolben vorgesehen sind, die auf der einen Seite auf einen gemeinsamen Flüssigkeitsverteilungsraum arbeiten und dadurch die Betätigung der Schaltstifte nach einer Richtung herbeiführen, während- die Pumpenkolben auf der anderen Seite über getrennte Rohrleitungen die Schaltst-ifte in entgegengesetzter Richtung betätigen. Hierdurch ist es in besonders vorteilhafter und zuverlässiger Weise möglich, eine gleichzeitige Betätigung der einzelnen- Phasenschaltstifte herbeizuführen und dadurch die Betriebssicherheit des Schalters bzw. der Schaltanlage zu erhöhen, zumal die einzelnen Pumpenkolben sich trotz großer Genauigkeit leicht herstellen lassen und eine einfache Lagerhaltung gewährleisten. Zugleich wird durch die Erfindung ermöglicht, mit einer einzigen Dichtungsstelle gegenüber dem eigentlichen Antrieb auszukommen, ohne daß hierbei auf die Freizügigkeit hinsichtlich der Verlegung der Flüssigkeitsleitungen verzichtet zu werden braucht.

Nach einer weiteren Erfindung ist hierbei der Antrieb so gewählt, daß einerseits ein sicheres Einschalten herbeigeführt wird, andererseits die Gewähr gegeben ist, daß der Schaltstift nach dem erfolgten Einschalten in dieser Schaltstellung verbleibt, ohne daß hierbei in bezug auf die als Kraftüber- ■ tragungsmittel dienende Flüssigkeitssäule. bzw. -säulen besondere Maßnahmen angewendet zu werden brauchen. Zu diesem Zweck erfolgt das Einschalten mittels Druckluft, wobei eine beim Einschalten gespannte und im Einschaltzustand gegen das Entspannen gesicherte Feder vorgesehen ist, die das Ausschalten nach Auslösen einer Verklinkung herbeiführt.

Nach der Erfindung sind ferner Mittel vorgesehen, die es verhindern, daß die als Kraftübertragungsmittel dienende Isolierflüssigkeit in den Bereich des Druckluftantriebes gelangen kann.

In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht. Es zeigt

Fig. ι eine gesamte Schalterantriebs- und Kraftübertragungsanlage, z. B. für Freiluftschalter, in schematiseher Darstellung, wobei der Antrieb, die Kraftübertragungsmittel und die Schalter nur der Einfachheit halber so dargestellt sind, als ob sie in einer Ebene liegen,

Fig. 2 eine Abart der Anordnung der Pumpenzylinder etwa im Schnitt nach Linie A-B der Fig. 1,

Fig. 3 bis 5 verschiedene Ausführungsformen der Ausdehnungsgefäße zur Auf- nähme der Volumenänderungen der Isolierflüssigkeit.

In einem mit Isolierflüssigkeit, z. B. öl, chlorierten bzw. fluorierten Kohlenwasserstoffen¹ od. dgl., gefüllten Verteilungsraum 1 befinden sich Stangen 2. 3, 4, die auf einer Seite mechanisch z. B. über einen Flansch S mit dem Antrieb und auf der entgegengesetzten Seite mit je einem Kolben 6 bzw. 7 bzw. 8 verbunden sind. Durch die gewählte mechanische Verbindung der Pumpenkolben 6, 7, 8 innerhalb des Verteilungsraumes 1 ergibt sich eine einzige Abdichtungsstelle 9 gegenüber dem eigentlichen Antrieb. Jeder der drei Phasen R, S, T des Hochspannungsschalters ist somit ein Pumpenkolben zugeordnet. An die in den Verteilungsraum 1 hineinragenden Pumpenzylinder 10, 11, 12, die entweder nebeneinander oder, wie die Fig. 2 zeigt, im Dreieck angeordnet werden können, schließen sich aus Isolierstoff bestehende Leitungen 14, 15, 16 an, die zu den insbesondere aus Metall bestehenden Führungszylindern 18, 19, 20 Jühren, in welchen die die Schaltstifte 22, 23,

24 tragenden Kolben 26, 27, 28 gleiten. Zwisehen jedem Pumpenkolben und dem den jeweiligen Schaltstift tragenden Kolben ist somit eine Isolierflüssigkeitssäule als Kraftübertragungsmittel vorgesehen. Die Flüssigkeitssäule, die in der Leitung 14 sich befindet, dient z. B. zum Einschalten der Phase R, indem sie in Richtung des Pfeiles 21 auf den Kolben einwirkt, der den Schaltstift trägt. Für die Ausschaltung dienen die Flüssigkeitssäulen, die in den Leitungen 30, no 2>i,2)2 sich befinden. Beim Ausschalten werden somit die Isolierflüssigkeitssäulen der Leitungen 30, 31, 32 in Richtung der Pfeile

25 zugleich auf die oberen Flächen der die Schaltstifte tragenden Kolben 26, 27, 28 einwirken. Es ist hierbei besonders zweckmäßig, die die Flüssigkeit zum Ein- bzw. zum Ausschalten führenden Isolierleitungen im Innern der zum Teil mit Öl oder Vergußmasse gefüllten Tragisolatoren 34, 35, 36 konzentrisch zueinander anzuordnen. Die einzelnen Phasenleitungen30, 31, 32 münden in ein gemein-

sames Rohr 33, das in dem Verteilungsraum endet, wodurch die Zahl der Abdichtungsstellen herabgesetzt wird. Der beschriebene Teil der Anlage, also der Verteilungsraum 1, die Pumpenzylinder 10, 11, 12, die Leitungen 14, 15, 16, die Führungszylinder 18, 19, 20, die Leitungen 30, 31, 32 und das Rohr 33 sind somit mit Isolierflüssigkeit vollständig gefüllt. An der Abdichtungsstelle 9 zwischen dem Verteilungsraum ι und dem Antrieb ist eine Stopfbuchse, z. B. Labyrinthbuchse, vorgesehen. Das gleichzeitige Einschalten der einzelnen Phasen erfolgt mittels Druckluft. Zu diesem Zweck ist im Innern des Zylinders 36 ein Druckluftkolben 37 vorgesehen. Die Zuführung der Druckluft erfolgt durch die Leitung 38. Zwischen dem Druckluftkolben 37 und der den Druckluftraum von dem hydraulischen System abschließenden Stopfbuchse, die die Antriebsstange 39 umschließt, ist eine öldichte Abschlußvorrichtung vorgesehen. Diese Abschlußvorrichtung besteht aus einem metallenen Federungskörper 40, der bei Längsverschiebung des Druckluftkolbens bzw. der Antriebsstange harmonikaartig zusammengedrückt oder gestreckt wird. Auf diese Weise wird vermieden, daß selbst bei einem etwaigen Undichtwerden der Stopfbuchse an der Abschlußstelle 9 ein Ölverlust auftritt.

Zum Ausschalten ist eine den Federungskörper 40 umgebende Schraubenfeder 41 vorgesehen, die sich gegen den Innenteil des Druckluftkolbens 37 abstützt und die beim Einschalten gespannt wird. Nach Beendigung des Einschaltvoirganges wird die Antriebsstange 39 verklinkt. Zu diesem -Zweck ist die Anitriebsstange 39 auf ihrem aus dem Druckluftzylinder 36 hinausragenden Teil

z. B. mit einer abgefederten Klinke 42 ausgerüstet. Im eingeschalteten Zustand greift ein um den Punkt 43 schwenkbarer Hebel 44 mit seiner Nase 45 hinter die Klinke 42; der Eingriff zwischen dem Hebel 44 und der

4-5 Klinke 42 wird hierbei durch eine Feder ge-" sichert, die als Zug- oder Druckfeder ausgeführt sein kann. Zugleich wird der Hebel durch den Haltemagneten 46 eines Relais festgehalten, indem der Vorsprung 47 der Klinke dieselbe an einer Schwenkung im Uhrzeigersinn verhindert. Wird die Spule beim Auftreten eines Überstromes erregt, so gibt der Anker 46 den Hebel 44 frei, der nunmehr im Uhrzeigersinn geschwenkt wird, zumal der Schwenkpunkt 43 des Hebels in einer verhältnismäßig großen Entfernung" von der Längsachse der Antriebsstange 39 vorgesehen ist. Durch die Auslösung der Verklinkung wird das Ausschalten mit Sicherheit herbeigeführt, wobei die Antriebsstange 39 die Pumpenzylinder 6, 7 und; 8 in' die in Fig. 1 gezeichnete Lage bringt. Dabei werden die Flüssigkeitssäulen über die Leitungen 30, 31, 32 im Sinne der Pfeile 25 auf die drei Schaltj Stiftkolben 26, 27, 28 einwirken.

Beim Einschalten werden dagegen durch die Verschiebung der Pumpenkolben 6, 7, 8 unter der Einwirkung des Druckluftkolbens 37 die Flüssigkeitssäulen in den Leitungen 14, 15, 16 bewegt, wodurch auf die Kolben 26, 27, 28 ein Druck in Richtung der Pfeile 21 ausgeübt wird.

Es ist vorteilhaft, als Schaltkammer eine elastische Kammer 50 zu verwenden, die in dem oberen Isolator 51 untergebracht wird. Wird hierbei als strömendes Löschmittel Schaltöl verwendet, so ist es vorteilhaft, für die Antriebs- und Löschzwecke dasselbe Öl zu verwenden. Um dabei aber eine Verschmutzung des Antriebsöls durch das bei Abschaltungen z. B. durch Abbrand verunreinigte Schaltöl zu vermeiden, werden sämtliche das Antriebsöl aufnehmenden Räume von denen das Schaltöl enthaltenden Räumen, insbesondere von der Schaltkammer 50, abgedichtet. Es ist aber auch möglich, für den Antrieb ein anderes öl oder eine andere Isolierflüsigkeit als für die Löschzwecke zu benutzen.

Um Volumenänderungen des ölsystems aufzunehmen, ist es vorteilhaft, ein oder mehrere Ausdehnungsgefäße vorzusehen. In den Fig. 1, 3, 4 und S sind verschiedene Arten der Ausdehnungsgefäße angegeben, wobei mit Ausnahme der Ausführungsform nach Fig. 5 jedes der Ausdehnungsgefäße über eine Leitung 57 an den Flüssigkeitsverteilungsraum 1 angeschlossen ist.

Nach Fig. 1 wird ein zum Teil mit Flüssigkeit gefülltes Ausdehnungsgefäß 54 verwendet, in dessen Innerm ein Überdruck herrscht. Das Öl steigt oder sinkt in dem Ausdehnungsgefäß je nach der Temperaturänderung. Hierbei ist der höchste Ölstand mit 55 und der tiefste mit 56 bezeichnet.

Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 3 ist zur Aufnahme von Volumenänderungen der Isolierflüssigkeit an Stelle des nur zum Teil mit Flüssigkeit gefüllten Gefäßes 54 ein mit Flüssigkeit vollständig gefüllter membranartiger Metallausdehnungskörper 58 vorgesehen. Der z. B. an dem Verteilungsraum 1 mittels der Flüssigkeitsleitung 57 angeschlossene Ausdehnungskörper 58 kann sich somit je nach Temperatur, die die Isolierflüssigkeit annimmt, nach beiden Richtungen ausbeulen bzw. zusammenziehen, und zwar etwa im Bereich der durch gestrichelte Linien 60, 62 bzw. 59j 61 angedeuteten Grenzstellen.

Eine weitere Möglichkeit, die Volumenänderungen der Flüssigkeit auszugleichen, besteht darin, daß man gemäß Füg. 4, statt

ein besonderes Ausdehnungsgefäß vorzusehen, die an dem Verteilungsraum ι angeschlossene Flüssigkeitsleitung 57 mit dem Innern des auf dem Stützisolator 34 an-5 gebrachten, die Schaltkammer aufnehmenden Isolators S1 verbindet. Es ist hierbei zweckmäßig, zwischen der inneren Zylinderwandung des Isolators 51 und der Schaltkammer 50 einen Isolierzylinder 64 z. B. aus geschichtetem oder faserigem Stoff so vorzusehen, daß im Isolator 51 ein ringförmiger Ausdehnungsraum 65 zwischen der Innenwandung des Isolators 51 und der äußeren Oberfläche des Isolierzylinders 64 und ein Zwischenraum zwischen der Innenfläche des Isolierzylinders 64 und der Schaltkammer entsteht, der mit Öl gefüllt sein kann.

Die Ausführungsform nach Fig. 5 geht gegenüber der Anordnung nach Fig. 4 noch

einen Schritt weiter. Bei dieser Ausführungsform wird zwar in Übereinstimmung mit der Anordnung nach Fig. 4 der Raum 65 zwischen dem Isolator 51 und dem Isolierzylinder 64 als Ausdehnungsgefäß benutzt,

hierbei kommt jedoch eine besondere Verbitidiungsleitung 57 mit dem Verteilungsraum ι in Fortfall. Der Raum 65 ist mit Antriebsöl gefüllt, wobei z. B. an der Stelle, an der sich der Isolierzylinder auf den metallenen Flansch 70 zwischen den Isolatoren 34 und 51 abstützt, eine Abdichtung vorgesehen ist, durch die verhindert wird, daß das Antriebsöl mit dem Öl in der bzw. in unmittelbarer Umgebung der Schaltkammer 50 in Berührung kommt. Der Anschlußflansch 70 enthält einen Kanal 69, der einerseits den mit öl gefüllten Raum 65 über ein Kugelventil 68 mit den das Ein- und Ausschaltöl führenden Leitungen verbindet, andererseits zum Füllen des Systems mit öl mit Außenraum verbunden ist. Nach dem erfolgten Füllen des hydraulischen Systems mit öl wird der Kanal 69 durch einen Stöpsel 87 aus Kork od. dgl. abgeschlossen. Die Ventilkugel nimmt in bezug auf ihren Sitz in der Regel eine solche Lage ein, daß sowohl beim Ausdehnen als auch beim Zusammenziehen des Öls das öl in den Raum 65 bzw. aus diesem in das Antriebssystem ungehindert gelangen kann. Der Zweck der Kugel besteht indessen vor allem darin, zu verhindern, daß der beim Schaltvorgang auftretende Druck in den Raum 65 gelangt. Beim Auftreten: eines derartigen Druckes im Bereich des Antriebssystems sperrt die Kugel die Durchlaß öffnung zu dem Raum 65 ab.

Claims

Patentansprüche:

i. Hydraulische Betätigungseinrichtung für mehrphasige Hochspannungsschalter,

z. B. Dampfentspannungsschalter, bei der jeder Phase ein Pumpenkolben und 'eine Flüssigkeitssäule als Kraftübertragungsmittel zugeordnet ist und die Pumpenkolben mechanisch miteinander verbunden sind, nach Patent 724716, dadurch gekennzeichnet, daß für die einzelnen Phasen einzelne gleich große und in gleicherweise ausgebildete Pumpenkolben vorgesehen sind, die auf einer Seite auf einen gemeinsamen Flüssigkeitsverteilungsraum arbeiten und dadurch die Betätigung der Schaltstifte nach einer Richtung herbeiführen, während die Pumpenkolben auf der anderen Seite über getrennte Rohrleitungen die Schaltstifte in entgegengesetzter Richtung betätigen.

2. Betätigungseinrichtung nach An¹-spruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem Verteilungsraum angeschlossenen, in denselben z. B. hineinragenden Pumpenzylinder nebeneinander oder im Dreieck angeordnet sind.

3. Betätigungseinrichtung nach den Ansprüchen ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung der Pumpen für das Einschalten mittels Druckluft erfolgt und daß eine beim Einschalten gespannte und im Einschaltzustand gegen das Entspannen gesicherte Feder od. dgl. vorgesehen ist, die die Betätigung der Pumpen für das Ausschalten nach Auslösen einer Verklinkung herbeiführt.

4. Betätigungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Druckluftkolben und der einzigen den Druckluftraum von dem hydraulischen System abschließenden sowie die Antriebsstange umschließenden Stopfbuchse eine öldichte Abschlußvorrichtung, insbesondere in Form eines metallenen Federungskörpers vorgesehen ist.

5. Betätigungseinrichtung nach den Ansprüchen ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das ölsystem mindestens ein Ausdehnungsgefäß zur Aufnahme von Volumenänderungen enthält.

6. Betätigungseinrichtung nach den Ansprüchen ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, "o daß das Ausdehnungsgefäß an dem Flüssigkeitsverteilungsraum angeschlossen ist.

7. Betätigungseinrichtung nach den Ansprüchen ι bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme von Volumenänderungen ein zum Teil mit Flüssigkeit gefülltes Ausdehnungsgefäß dient, in dem dadurch ein schwankender überdruck herrscht.

8. Betätigungseinrichtung nach den An-Sprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausdehnungsgefäß ein mit Flüssig-

keit vollständig gefüllter membranartiger Metallausdehnungskörper dient.

g. Betätigungseinrichtung nach den Ansprüchen ι bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausdehnungsgefäß der die Schaltkammer aufnehmende, z. B. mit dem Verteilungsraum durch ein Rohr verbundener Isolator dient.

10. Betätigungseinrichtung nach den Ansprüchen ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausdehnungsgefäß der die Schaltkammer aufnehmende Isolator dient, der an Stelle besonderer äußerer Verbindungen innerhalb des Isolators· über ein Ventil mit einer der im Innern des Schalterstützisolators vorgesehenen Ölleitungen verbunden ist.

11. Betätigungseinrichtung nach den Ansprüchen ι bis S und 12, dadurch gekennzeichnet, daß der als Ausdehnungsgefäß dienende Isolator über einen in dem Bereich der StexßsteHe des genannten Isolators und des Stützerisolators vorgesehenen Kanal mit angeschlossenem Kugelventil mit einer der Flüssigkeitsleitungen verbunden ist.

12. Betätigungseinrichtung nach den Ansprüchen ι bis ii, dadurch gekennzeichnet, daß für den Antrieb ein anderes öl als für die Löschzwecke benutzt wird.

13. Betätigungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche das Antriebsöl aufnehmende Räume gegenüber der das Schaltöl enthaltenden Schaltkammer abgedichtet sind.

Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik ist im Erteilungsverfahren folgende Druckschrift in Betracht gezogen worden:

Deutsche Patentschrift Nr. 656 270.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen

© 5087 5.53