DE7613029U1

DE7613029U1 - Erdungsschalter

Info

Publication number: DE7613029U1
Application number: DE19767613029
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1976-03-30
Filing date: 1976-04-26
Publication date: 1978-02-23
Also published as: HU174105B; DE2618201C2; CH594996A5; DE2618201A1

Description

39/76 PL/Ca

29.3.1976

BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

Erdungsschalter

Die Erfindung hat einen Erdungsschalter mit einem äusseren und einem zusätzlichen inneren Antrieb zum Gegenstand.

Es sind Erdungsschalter mit Kurzschlussstromschaltvermögen bekannt, welche mit Metallfederantrieben, pneumatischen Antrieben, hydropneumatischen Antrieben oder auch elektromagnetischen Antrieben betätigt werden. Ein solcher Antrieb der letztgenannten Art ist in der DT-OS 2 '*»17' 236 besehrieben und dargestellt. Es handelt sich um einen Schalterantrieb mit grossem Hub, dessen elektrisch bewegbarer Sehaltstössel eines der relativ zueinander bewegbaren Teile eines Linear-

7613029 23.0178

J I · I I · ·

■III t· ··· . · *··

II 1 I I«·.· · · <

I I < I · ·

e s

_ 2 - ^39/76

motors ist, durch die Kraft einer Feder bei abgeschaltetem Linearmotor in eine seiner beiden Schaltstellungen bewegbar und in der anderen Schaltstellung durch die Kraft eines Magneten haltbar ist.

Andererseits sind elektromagnetische Antriebe für Ausschalter bekannt, welche vom auszuschaltenden Strom erregt werden. So ist z.B. in der DT-AS 2'l6l'507 ein Leistungsschalter beschrieben und dargestellt, der ein Paar von Kontaktstücken und einen elektrodynamischen Antrieb enthält, der aus einer vom zu unterbrechenden Strom durchflossenen Primärspule und einem bzw. einer elektrodynamisch gekoppelten Kurschlussring bzwi -spule und zum Antrieb des beweglichen Kontaktstückes dient. Der Schalter enthält eine durch den elektrodynamischen Antrieb betätigba^e Blas einrichtung und in der Einschaltstellung des Leistungsschalters ist die gegenseitige Anordnung zwischen der Primärspule und dem Kurzschlussring so getroffen, dass in den einzelnen Querschnitten senkrecht zur Längsachse des beweglichen Kontaktstückes deren gegenseitige Kopplung in dessen Ausschaltrichtung abnimmt. Eine andere konstruktive Lösung ist in der DT-OS 2'319'836 enthalten. Der elektromagnetische Antrieb besteht aus einer Primärspule und einem Kurzschlussring und der Leistungsschalter enthält eine entsprechend einem Unterbrechungsbefehl betätigbare Stromableiteinrichtung

7613029 23.02.78

a. »β all a··· Ii

. ι ι ι . ι »ai

39/76

zum Ableiten eines zu unterbrechenden Stoms in den elektromagnetischen Antrieb.

Erder mit Kurzschlussstromeinschaltvermögen benötigen Antriebe, welche dem Schaltstift eine hohe Einschaltgeschwindigkeit verleihen. Obwohl Fehlerdungen in Anlagen sehr selten vorkommen, müssen derartige Erder bei jeder Schaltung mit grosser Kraft betätigt werden. Dies bedeutet auch bei allen normalverlaufenden Erdungen die Bereitstellung hoher Antriebsenergie und mechanische Beanspruchung und Verschleiss infolge der hohen Schaltstiftgeschwindigkeit. Durch die hohe Stiftgeschwindigkeit kann die Vorzündung bei einer Fehlerdung praktisch in jedem Punkt der Spannungshalbwelle auftreten, so dass alle Fälle von der voll asymmetrischen bis zur symmetrischen Einschaltung vorkommen können.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, einen Erdungsschalter mit einem äusseren und einem zusätzlichen inneren Antrieb so auszubilden, dass bei einer niedrigen Annäherungsgeschwindigkeit die Vorzündung nur im Spannungsmaximum auftritt, was symmetrische Kurzschlussströme und somit auch niedrigere elektrodynamische Beanspruchungen bedeutet. Bei der Fehlerdung soll der Schaltstift eine grosse Einschaltgeschwindigkeit aufweisen.

7613029 23.0178

39/76

Die vorgenannte Aufgabe wird bei einem Erdungsschalter mit einem äusseren und einem zusätzlichen inneren Antrieb erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der zusätzliche innere Antrieb eine während der Schaltbewegung wenigstens teilweise in den Kurzschluss Stromkreis einschaltbare Primärspule und wenigstens einen Kurzschlussring bzw. wenigstens eine Kurzschlussspule enthält, wobei die Primärspule und der Kurzschlussring bzw. die Kurzschlussspule gegeneinander beweglich angeordnet sind und einen zusätzlichen elektrodynamischen Antrieb bilden.

Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass der zusätzliche elektrodynamische Antrieb die hohe Einschaltgeschwindigkeit dem Schaltstift nur bei einer Fehlerdung mit der Vorzündung erteilt, wobei die Annäherungsgeschwindigkeit niedrig sein kann. Mit Zündungen im Spannungsmaximum, die durch die niedrige Annäherungsgeschwindigkeit ermöglicht sind, erreicht man niedrigere elektrodynamische Beanspruchungen, was selbstverständlich für die ganze Konstruktion günstig ist. Ebenfalls die Prüfung des Schalters wird einfacher, da nur noch dieser Fall geprüft werden muss.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Prfinärspule unbeweglich angeordnet, wobei der Kurzschlussring mit dem beweglichen Schältstift starr verbunden oder mit ihm einstückig ausgeführt ist. Diese Lösungsvariante ist konstruktiv

7613029 23.02.78

39/76

sehr einfach und wirtschaftlich. Nacä einer Ausgestaltung bildet die Primärspule mit wenigstens einem Gleitkontakt eine Funktionseinheit j wobei die Primärspule und der Gleitkontakt gegeneinander so gleitbeweglich angeordnet sind, dass sich die Induktivität der in den Kurzschlussstromkreis einschaltbaren' Windungen der Primärspule zwischen Null und Maximum ändern kann. Mit dieser Anordnung wird eine einfache Kommutierung ^* erreicht. Es ist zweekmässig, wenn der Gleitkontakt im Bereich des Kurzschlussringss angeordnet ist. Nach einer Ausführungsform ist ein Ende der Primärspule mit einem geerdeten Teil des Erdungsschalters, vorzugsweise mit dem Gehäuse, mechanisch verbunden, wobei das zweite Ende isoliert angeordnet ist. Nach einer anderen Ausführungsform ist ein Ende der Primärspule ebenfalls mit einem geerdeten Teil des Erdungsschalters, vorzugsweise mit dem Gehäuse, das zweite Ende jedoch mit einem unbeweglich angeordneten Gleitkontakt mechanisch verbunden. Es empfiehlt sich, den Erdungsschalter mit wenigstens einer Dämpfungseinrichtung zu versehen. Diese Dämpfungseinrichtung ist so ausgebildet, dass sie über einen weiten Geschwindigkeitsbereich wirksam ist und Rückschwingungen verhindert. Ferner ist es zweckimässigj wenn die Primärspule in bezug auf die Stellung des Schaltstiftes überbrückbar ist, Dies ermöglicht die Primärspule im eingeschalteten Zustand des Erdungsschalters kurzzuschliessen, "da die geerdete

7613029 23.02.78

39/76

Stelle der Primärspule im Kurzschlussfall ein zu hohes Potential annehmen kann.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes vereinfacht veranschaulicht.

Es zeigt:

Fig. 1 eine erste beispielsweise Ausführungsform der Erfindung im Längsschnitt und

Fig. 2 eine zweite beispielsweise Ausführungsform der Erfindung im Längsschnitt. |

Gemäss Fig. 1 ist ein Gehäuse durch die Zahl 1 gekennzeichnet.

Es ist mit einem Flansch 1^? versehen und mit einem Kontakt- j

träger I¹¹ einstückig ausgebildet. Im Gehäuse 1 ist eine Pri- ;

märspule 2 angeordnet, wobei ihr Ende 2' mit dem Gehäuse 1 s elektrisch leitend verbunden ist. Um zu verhindern, dass das

Gehäuse 1 gegenüber der Primärspule 2 als ein Kurzschlussring _;

I

}. wirkt, sind an sich bekannte Massnahmen vorgesehen, wie z.B. j

S '

eine Unterbrechung der Leitfähigkeit des Gehäuses I in Um- i

fangsrichtung, ein grosser Abstand zwischen der Primärspule 2 j

und dem Gehäuse 1 oder ein Isolierstoffgehäuse mit Längslei- ι tern. Die Primärspule 2 ist mit einer zwischen den Windungen

7613029 23.0178

39/76

angeordneten Isolation 3 versehen. Im Gehäuse 1 ist gleitbeweglich ein Schaltstift ¹J angeordnet, der einstückig mit einem Kurzschlussring ¹J' ausgeführt ist. Der Kurzschlussring V ist mit einem Gleitkontakt 5 versehen. Ein weiterer Gleitkontakt 6

:' ist mit dem Kontaktträger l^fl verbunden. In einer Ausnehmung 8^f

eines Innenleiters 8 ist ein Kontaktstück 7 angeordnet. Der Innenleiter 8 ist im Inneren eines geerdeten Aus?enleiters 9 geführt, mit dem das Gehäuse 1 über den Plansch 1' verbunden ist. Eine Dämpfungseinrichtung im Inneren des Gehäuses 1 ist mit der Bezugsziffer 10 benannt und nur vereinfacht dargestellt, Die Wandung des Schaltstiftes U ist mit einem Schlitz 11 versehen j durch den ein Zahnrad 12 mit einem nicht dargestellten Motorantrieb verbunden ist. Der Motorantrieb ist mit einem drehrichtungsabhängig!'' Freilauf versehen, der auch Rück-Bchwingen des Schaltstiftes k verhindern kann. Die mechanische Kupplung zwischen dem Schaltstift H und dem Zahnrad 12 bildet eine im Inneren des Schaltstiftes k angeordnete Zahnstange 13. Ein Ende der Primärspule 2 ist mittels einer Isolation I¹J gegendber dem Gehäuse 1 isoliert und zwischen dem Schaltstift i\ und dem Gehäuse 1 ist eine weitere Isolation 15 angeordnet.

Die Wirkungsweise des Erdungsschalters nach Fig, I ist folgende: In der ausgeschalteten Stellung, die im linken Teil der Fig. 1 gezeigt ist, nimmt der Schaltstift '^l und damit auch

7813029 23.0178

ι ι

t «

t f C C ft

C I I Hl

/Hl

39/76

der Kurzschlussring Ί ' die oberste Lage ein. In der in Fig. 1 dargestellten Lage des Erdungsschalters bewegt sich der Schaltstift k während der Einschaltbewegung nach unten in die in der rechten Hälfte der Fig. 1 gezeigte Stellung. Während dieser Bewegung ist der Schaltstift Ί mit dem nicht dargestellten Motorantrieb über das Zahnrad 12 und die Zahnstange 13 angetrieben. Die Geschwindigkeit dieser Bewegung ist niedrig und beträgt z.B. 0,3 bis 0,5 m/s. Wenn der Innenleiter 8 unter keiner Spannung steht, bewegt sich der Schaltstift % über die ganze Einschaltstrecke langsam. Die Erdungsbewegung ist beendet, wenn der Schaltstift 1 in die unterste Stellung gelangt und das Kontaktstück 7 mit dem über das Gehäuse 1 und den Aussenleiter geerde-

bei einer normalen Erdung vermindert mechanische Beanspruchung und Verschleiss des Erdungsschalters.

Wenn jedoch während der Einschaltbewegung der Innenleiter 8 unter Spa inung steht, kommt es in einer Zwischenstellung des Schaltstiftes ¹I, also in einer Lage, die sich zwischen den zwei in Fig. 1 dargestellten befindet, zu einer Vorzündung zwischen dem unteren Ende des Schaltstiftes Ί und dem Innenleiter 8. Der Kurzschlussstrom fliesst dann durch den Innenleiter 8, das Kontaktstück 7, den Schaltstift h, den Gleitkontakt 5, einige Windungen der Primärspule 2, das Ende 2' der Primär-

7613029 23.02.78

>f tt >ll I I I I · ·

it« iff (I

t · I · ·ι « ' ι Hl

< . t I · lit

ti

~ y -

spule 2 und durch das Gehäuse 1 in den geerdeten Aussenleiter 9. Der Kurzschlussring 4' befindet sich im magnetsichen Feld der S fiiit dein Kurzschlussstrom durchgeflossenen Windungen der Primärspule 2 und wird in Einschaltrichtung beschleunigt. Der zusätzliche innere elektrodynamische Antrieb ist also nur im Fall einer Fehlerdung tätig. Im Bereich der Einschaltstellung kommt

der geerdeten Gleitkontakt 6 in Verbindung mit dem Schaltstift I

Ü ¹J, so dass die Primärspule 2 kurzgeschlossen wird. Als die i Dämpfungseinrichtung 10 ist eine an sich bekannte Einrichtung verwendet, wie z.B. eine Saugscheibendämpfung mit Gummipufferendanschlag.

.— _._ Χ» _ΑΜΜ J _Λ**

Erfindung. Gleiche Teile sind in Fig. 2 mit denselben Bezugszahlen versehen wie in Fig. 1. Gemäss Fig. 2 ist ein Verbindungsleiter durch die Zahl 16 gekennzeichnet, ein zweiter Kontaktträger durch die Zahl 17 und ein Gleitkontakt im zweiten Kontaktträger 17 durch die Zahl 18. In diesem Ausführungsbeispiel ist das obere Ende 2' der Primärspule 2, gleich wie bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1, mit dem Gehäuse 1 verbunden, d.h. geerdet, das zweite, untere Ende ist jedoch über den Verbindungsleiter 16 und den zweiten Kontaktträger 17 mit dem Gleitkontakt l8 verbunden. Der Schaltstift H ist mit- keinem dem Gleitkontakt 5 gemäss Fig. 1 entsprechenden Kontakt versehen.

7613029 23.0Z78

II» t

' " 39/76

- 10 -

Die Wirkungsweise des Erdungsschalter gemäss Fig. 2 entspricht insbesondere bei einer normalen Erdung der Wirkungsweise des Schalters gemäss Fig* 1. Bei einer Fehlerdung strömt der Strom nach der Vorzündung durch den Innenleiter 8, das Kontaktstück 7j den Sehaltstift ¹J, den Gleitkontakt 18, den zweiten Kontaktträger 17, den Verbindungsleiter 16,die ganze Primärspule 2 und das Gehäuse 1 in den geerdeten Aussenleiter 9. Die Kraftwirkung des magnetischen Feldes der Primärspule 2 auf den Kurzschlussring ¹I' beschleunigt den Schaltstift ¹J in Einschaltrichtung. Im Bereich der Einschaltstellung entsteht eine Kurzechlussverbindung zwischen dem Schaltstift k und dem unbeweglichen Gleitkontakt 6, so dass der Schaltstift ¹I direkt geirdeh ist: und di e> pT»imiirsnu1« ? ilherhTfiekfc und praktisch ohne Strom.

Der Erfindungsgegenstand ist auf das in der Zeichnung Dargestellte selbstverständlich nicht beschränkt. So könnten an Stelle von einem Kurzschlussring mehrere Kurzschlussringe oder eine Kurzschlussspule Verwendung finden. Die Primärspule kann auch beweglich angeordnet sein, z.B. mit dem Schaltstück verbunden. Ebenfalls können in einem Erdungsschalter mehrere Antriebe verwendet werden.

7613029 23.02.78

Claims

I ·

t f t « ( ■ I» ·

- 11 - 39/76

9- Ansprüche

1. Erdungsschalter mit einem äusseren und einem zusätzlichen inneren Antrieb, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche innere Antrieb eine während der Schaltbewegung wenigstens teilweise in den Kurzschlussstromkreis einschaltbare Primärspule (2) und wenigstens einen Kurzschlussring (V) bz'.-i. wenigstens eine Kurzschlussspule enthält, wobei die Pi'imärspule (2) und der Kurzschlussring (¹J¹) bzw. die Kurzschlussspule gegeneinander beweglich angeordnet sind und einen zusätzlichen elektrodynamischen Antrieb bilden.

2. Erdungsschalter nach Anspruch 1, mit wenigstens einem beweglichen Schaltstift j dadurch gekennzeichnet, dass die Primärspule (2) unbeweglich angeordnet ist, wobei der Kurzschlussring (V) mit dem beweglichen Schaltstift (¹J) starr verbunden ist.

J. Erdungsschalter nach Anspruch 1, mit wenigstens einem beweglichen Schaltstift, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärspule (2) unbeweglich angeordnet ist, wobei der Kurzschlussring (V) mit dem beweglichen Schaltstift (¹I) einstückig ausgeführt ist.

7613029 23.02.78

2-77 υ

G 76 13 029.5 - 12 - 39/76

■ a ·

• a a · «

4 a «a

¹I. Erdungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass die Primärspule (2) mit wenigstens einem Gleitkontakt

(5) eine Punktionseinheit bildet, wobei die Primärspule (2) und der Gleitkontakt (5) gegeneinander so gleitbeweglich angeordnet sind, dass sich die Induktivität der in den Kurzschlussstromkreis einschaltbaren Windunger der Primärspule (2) zwischen Null und Maximum ändern kann.

5. Erdungsschalter nach Ansprüchen 1 und k, mit wenigstens einem bev/eglichen Schaltstück, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitkontakt (5) im Bereich des Kurzschlussringes (V) angeordnet ist.

6. Erdungsschalter nach Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende (2^T) der Primärspule (2) mit einem geerdeten Teil des Erdungsschalters, vorzugsweise mit dem Gehäuse (1), mechanisch · verbunden ist, wobei das zweite Ende isoliert angeordnet ist (Fig. 1)

7. Erdungsschalter nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 und 3j dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende (2¹) der Primärspule (2) . mit einem geerdeten Teil des Erdungsschalters, vorzugsweise mit dem Gehäuse (1), ur,d das zweite Ende mit einem unbeweglich angeordneten Gleitkontakt (18) mechanisch verbunden sind (Fig. 2).

7613029 23.0Z78

SI«¹ (Ii

«el¹ , t t

«.it ''

- 13 - ^59/76

8. Erdungsschalter nach Anspruch 1 und wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 7 j dadurch gekennzeichnet, dass er mit wenigstens einer Da'mpfungseinrichtung (10) versehen ist.

9. Erdungsschalter nach Anspruch 1 und wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärspule (2) in bezug auf die Stellung des Schaltstiftes (4) überbrückbar ist.

BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.

7613029 23.fl2.78