DE767057C

DE767057C - High-voltage switch with a short-term interruption, especially for forwarding errors in line systems

Info

Publication number: DE767057C
Application number: DEA83996D
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl-Ing Brockhaus; Heinrich Dipl-Ing Nolting
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1937-08-22
Filing date: 1937-08-22
Publication date: 1951-08-16

Description

Hochspannungsschalter mit einer Kurzzeitunterbrechung, insbesondere zur Fehlerfortschaltung in Leitungsanlagen Im Betrieb elektrischer Kraftüliertragungsanlagen haben sich Einrichtungen als zweckmäßig erwiesen, welche Teile des Netzes für eine ganz kurze Zeit außer Spannung setzen und dann sogleich wieder mit dem übrigen Netz verbinden.High-voltage switch with a short-term interruption, in particular for error continuation in line systems in the operation of electrical power transmission systems institutions have proven to be useful which parts of the network for a Switch off the voltage for a very short time and then immediately back to the rest of the network associate.

Einderartiger Fall liegt beispielsweise bei der Fehlerfortschaltung in Leitungsanlagen vor. Man hat nämlich erkannt, daß die überwiegende Zahl der bei Freileitungen auftretenden Kurzschlußstörungen derartig ist, daß die durch Schnellabschaltung bewirkte Unterdrückung des Lichtbogens eine rasche Wiederaufnahme des Betriebes. ohne nachteilige Folgen zuläßt. Man macht deshalb in großen Übertragungsnetzen bei auftretenden Kurz-Schlüssen zunächst von einer Abschaltung mit sofortiger Wiederzuschaltung Gebrauch, und erst dann, wenn sich der Kurzschluß als dauernder erweist, erfolgt die endgültige Ab- schaltung des Netzteiles.Such a case is, for example, the forwarding of errors in line systems. It has been recognized that the overwhelming number of short-circuit faults occurring in overhead lines is such that the suppression of the arc caused by rapid disconnection enables operation to be resumed quickly. without adverse consequences. In large transmission networks, therefore, when a short circuit occurs, first use is made of a disconnection with immediate reconnection, and only when the short circuit proves to be permanent is the final disconnection of the power supply unit.

Die Eigenart der vorerwähnten Schaltvorgänge verlangt aber besonders hierfür ausgebildete Schalter und Antriebe. So ist es beispielsweise bekannt, zur Vornahme derartiger Fehlerfortschaltungenzwei parallele Strom= zweige mit je einem Leistungsschalter zu verwenden, von, denen nur der eine geschlossen ist, während der andere offen ist und in dem Augenblick eingeschaltet wird, wenn der andere Schalter unter der Einwirkung eines Überstromes ausschaltet. Eine solche Anordnung erfordert aber zwei vollständige Leistungsschalter und ist daher teuer. Hinzu kommt noch der Nachteil des erheblichen Raumbedarfes in der Schaltstation.The peculiarity of the aforementioned switching processes is particularly demanding switches and drives designed for this purpose. For example, it is known to Carrying out such error progressions two parallel streams = branches with one each Use circuit breakers, of which only the one is closed while the other is open and is switched on at the moment when the other switch switches off under the effect of an overcurrent. Such an arrangement requires but two full circuit breakers and is therefore expensive. In addition there is the Disadvantage of the considerable space required in the switching station.

Weiter sind Anordnungen für den gleichen Zweck bekanntgeworden, die aus der Reihenschaltung eines Leistungsschalters und eines Lufttrennschalters mit einer derartigen Steuerung bestehen, daß der Leistungsschalter die Tastschaltungen zur Fortschaltung des Fehlers vornimmt und der Trennschalter erst dann geöffnet wird, wenn der Fehler nach einer vorbestimmten Anzahl von Tastschaltungen noch besteht. Aber auch eine derartige Schaltanordnung setzt die Verwendung von zwei Schaltern und eines verwickelten Antriebs und Steuerungsmechanismus voraus.Further arrangements for the same purpose have become known that from the series connection of a circuit breaker and an air disconnector with such a control exist that the circuit breaker the key circuits to advance the fault and only then open the circuit breaker if the fault persists after a predetermined number of key operations. But such a switching arrangement also requires the use of two switches and an intricate drive and control mechanism.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diese Kurzzeitunterbrechung z. B. zur Fehlerfortschaltung in Leitungsanlagen mit einem einzigen Schalter durchzuführen. Da aber einerseits kurze Abschaltzeiten unerläßlich sind, damit der Lichtbogen keine dauernden Beschädigungen der Trennstellen zur Folgehabe kann, andererseits aber erhebliche Kräfte vom Antriebsmechanismus verlangt werden, weil nach vollendeter Ausschaltung sofort wieder die entgegengesetzte Schaltbewegung ausgeführt werden muß, so muß ein derartiger Schalter infolge des hierfür erforderlichen Aufwandes an technischen Mitteln ebenfalls teuer und kompliziert werden. In der Tat weisen auch die bekannten Kurzschlußfortschalteinrichtungen, bei denen beide Vorgänge mit den gleichen. Schaltkontakten durchgeführt werden, einen derartigen unwirtschaftlichen Aufbau auf, wobei auf die Schaltkontakte einmal ein gewöhnlicher Motorantrieb und das, andere Mal ein besonderer Federkraftspeicherantrieb einwirkt, der groß ausfällt und seinerseits wieder zum Aufladen einen Motorantrieb benötigt.The invention is now based on the object of this short-term interruption z. B. to carry out fault progression in line systems with a single switch. But on the one hand, short switch-off times are essential so that the arc does not occur permanent damage to the separation points as a consequence, but on the other hand considerable forces are required from the drive mechanism because after completed Switching off immediately, the opposite switching movement can be carried out again must, so must such a switch due to the effort required for this technical means also become expensive and complicated. Wise indeed also the well-known short-circuit forwarding devices, in which both processes with the same. Switching contacts are carried out, such an uneconomical Structure on, with an ordinary motor drive and on the switching contacts the other time a special spring force storage drive acts, which turns out to be large and in turn requires a motor drive for recharging.

Dieser große Aufwand wird nach der Erfindung dadurch beseitigt oder doch ganz erheblich herabgesetzt, daß bei einem Hochspannungsschalter mit einer Kurzzeitunterbrechung, insbesondere zur Fehlerfortschaltung in Leitungsanlagen, mit zwei Schaltvorgängen, von denen der eine zur Kurzzeitunterbrechung, insbesondere Fehlerfortschaltung, und der andere zur endgültigen Stromunterbrechung dient und die mit den gleichen Schaltkontakten durchgeführt werden, die Anordnung so getroffen ist, daß die Schaltkontakte bei der Kurzzeitunterbrechung eine begrenzte Trennbewegung und sofortige Wiedereinschaltung und bei der Normalschaltung eine vollständige Trennbewegung ausführen.This great effort is thereby eliminated or according to the invention but considerably reduced that with a high-voltage switch with a Short-term interruption, in particular for forwarding faults in line systems, with two switching operations, one of which is a short-term interruption, in particular Error continuation, and the other is used for the final power interruption and which are carried out with the same switching contacts, the arrangement made is that the switching contacts have a limited separating movement during the short-term interruption and immediate reclosing and, with normal switching, a complete separating movement carry out.

Die Erfindung beseitigt somit das Hemmnis, welches sich durch die Verwendung komplizierter und teurer Schalter der Ausnutzung des Vorteiles entgegenstellte, der in der Ver-,v endung der Fehlerfortschaltung im Hinblick auf einen praktisch störungsfreien, nur von unmerklichen Strompausen unterbrochenen Betrieb dargeboten wird. Sie zeigt einen neuen Weg auf, wie man die Unterbrechungszeit des Stromkreises auf einfache Art beliebig verkürzen kann, ohne besondere Aufwendung für die schnelle und sichere Durchführung der Schaltungen. in der vorbeschriebenen Reihenfolge machen zu müssen. Die Erfindung geht davon aus, daß bei den üblichen Schaltern für die Unterbrechung des Normalstromes wie auch des Kurzschlußstromes durchaus nicht die Zurücklegung des vollen Schalthubes erforderlich ist. Schalter neuerer Bauart, insbesondere solche mit strömendem Löschmittel, vollziehen die Stromunterbrechung in ihrem gesamten Arbeitsbereich innerhalb von wenigen, z. B. ein bis zwei Halbwellen. Sie vermögen sodann der Wiederkehrspannung durch die Abriegelung der Schaltstrecke mittels unverbrauchter Löschmittelschichten und ebenso der normalen Betriebsspannung dauernd Widerstand zu leisten. Wenn trotzdem in der Regel die Kontaktentfernung anschließend an den Unterbrechungsvorgang vergrößert wird, so liegt hierin nur eine Anpassung an die vorgeschriebenen Prüfspannungen und an die durch mögliche Überspannungen hervorgerufenen außergewöhnlichen Beanspruchungen.The invention thus eliminates the obstacle caused by the The use of complicated and expensive switches opposed the exploitation of the advantage, the one in the use of the error forwarding in terms of a practical trouble-free operation, only interrupted by imperceptible power breaks will. She shows a new way on how to set the circuit break time can be shortened in a simple manner as desired, without special expenditure for the fast and safe execution of the circuits. do in the order described above to have to. The invention assumes that the usual switches for Interruption of the normal current as well as the short-circuit current by no means Covering the full switching stroke is required. Newer design switches, in particular those with flowing extinguishing agent, complete the power interruption in their entire Work area within a few, e.g. B. one or two half waves. You can then the recovery voltage by locking the switching path by means of unused Extinguishing agent layers and also the normal operating voltage permanent resistance afford to. If, nevertheless, the contact distance is usually followed by the Interrupting process is enlarged, this is only an adaptation to the prescribed test voltages and those caused by possible overvoltages extraordinary stresses.

Wird eine Kurzzeitschaltung beabsichtigt, so wird gemäß der Erfindung die Fortführung der Ausschaltbewegung der Schaltkontakte nach vollzogener Stromunterbrechung unterdrückt. Das kann. zweckmäßig in der Weise geschehen, daß der ganze Ausschaltvorgang in zwei Teile zerlegt wird, von denen der eine in bekannter Weise aus einer Schnellbewegung von Kontakten geringer Masse im Bereich der Unterbrechungsstelle besteht, während erst der zweite Teil zu einer vollständigen Auseinanderbewegung der Kontakte auf die für die Dauerunterbrechung erforderliche Entfernung führt. Bei solchen Schaltern ist es dann nicht nötig, besonders leistungsfähige Antriebe für eine schnelle Durchführung der gesamten Schaltbewegung vorzusehen. Man kann vielmehr die unmittelbare Wiederzuschaltung an den ersten Teil der Schaltbewegung ohne Zeitverzug oder mit einer beliebigen geringen Verzögerung anschließen. Wünscht man hingegen, entweder nach ein- oder mehrmaliger vergeblicher Abschaltung und sofortiger Wiederzuschaltung, also bei einem nicht durch Schaltmanöver zu beseitigenden. äußeren Fehler, oder bei willkürlicher Unterbrechung des Stromkreises eine dauernde (Öffnung des Stromweges zu erzielen, so ist nur erforderlich, den Abschaltvorgang in, normaler Weise bis zum Ende ablaufen zu lassen.If a short-term switching is intended, according to the invention the continuation of the switch-off movement of the switching contacts after the power interruption has been completed suppressed. That can. expediently done in such a way that the entire switch-off process is divided into two parts, one of which in a known manner from a rapid movement of contacts with low mass in the area of the interruption point, while only the second part leads to a complete separation of the contacts the distance required for the permanent interruption. With such switches It is then not necessary to use particularly powerful drives for rapid implementation the entire switching movement. Rather, one can immediately reconnect to the first part of the switching movement without delay or with any connect with a slight delay. If one wishes, however, either after one or repeated unsuccessful disconnection and immediate reconnection, i.e. at one that cannot be eliminated by switching maneuvers. external error, or arbitrary Interruption of the circuit to achieve a permanent (opening of the current path, so is only required the shutdown process in, normal way to expire to the end.

Es empfiehlt sich, Mittel für eine wahlweise Durchführung der Schnellschaltung mit darauf folgender automatischer Wiederzuschaltung für sich allein oder, gleichfalls wahlweise, für die Durchführung der vollständigen, aus Schnellschaltung und Trennbewegung bestehenden Schalteröffnung , vorzusehen. Zweckmäßig wird man schon die elektrischen und mechanischen Betätigungsorgane trennen. Man kann es so einrichten, daß im Falle einer Kurzschlußauslösung eine festzulegende Anzahl von Betätigungsimpulsen nur auf die Schnellschaltung mit darauf folgender Wiederzuschaltung wirkt, während ein unmittelbar nach dem Ablaufen dieser Schaltvorgänge neu auftretender Auslöseimpuls die vollständige Öffnungsbewegung herbeiführt.It is advisable to have funds for an optional implementation of the quick connection with subsequent automatic reconnection for yourself or, likewise optionally, for the implementation of the complete, quick switching and separating movement existing switch opening. The electric ones are already useful and disconnect mechanical actuators. It can be arranged so that in the event a short-circuit release a fixed number of actuation pulses only acts on the high-speed connection with subsequent reconnection while on A new trigger pulse that occurs immediately after these switching processes have elapsed brings about the complete opening movement.

Man wird ferner mit Vorteil den Antrieb für die Schnellschaltbewegung so ausgestalten, daß er sich unabhängig vom Antriebsmechanismus für die vollständige Öffnungsbewegung des Schalters zur Wirkung bringen läßt. In diesem Falle beschränkt sich die Bewegung des Schalters auf die für die Stromunterbrechung ausreichende Schnellbewegung ohne Überlagerung derjenigen Bewegung, die zur Zurücklegung des gesamten Hubes erforderlich ist. Man braucht dann nicht die großen Massendes . Schalters in Bewegung zu setzen und sie während ihrer Bewegung abzufangen.It is also advantageous to use the drive for the quick-change movement design so that it is independent of the drive mechanism for the complete Can bring the opening movement of the switch to effect. In this case limited the movement of the switch is sufficient to interrupt the power supply Fast movement without superimposition of the movement required to cover the entire stroke is required. Then you don't need the large mass ends. Switch to set in motion and to intercept them as they move.

Ein anderes Anwendungsgebiet für den erfindungsgemäßen Schalter besteht darin, durch kurzzeitiges ein- oder mehrphasiges Abtrennen eines ausgede_ hnten Netzteiles von den Speisestellen und alsbaldiges Wiederzuschalten nach Ablauf weniger Halbwellen, einen Impuls in das Netz zu geben, der an verschiedenen Stellen des Netzes Schaltvorgänge auslöst.There is another field of application for the switch according to the invention in it, by briefly single- or multi-phase disconnection of an extended one Power supply unit from the feed points and to be switched on again as soon as less has expired Half-waves to give an impulse into the network, which at different points of the Triggers switching processes.

Im nachstehenden wird die Erfindung an Hand der schematisch gehaltenen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, welches einen Druckgasschalter mit pneumatischer Betätigung der Schnellschalteinrichtung zur Darstellung bringt.In the following, the invention is kept schematically with reference to the Drawing explained in more detail using an exemplary embodiment, which is a compressed gas switch with pneumatic actuation of the quick switching device.

Der Druckgasschalter ist - ein solcher der Freistrahltype. Er besteht. in bekannter Weise aus den auf dem Druckluftbehälter i aufgebauten Isolatoren 2 und 3, die Schaltarme q. und 5 aufweisen, welche an ihren freien Enden die Schaltköpfe 6 und 7 tragen. Bei der Abschaltung werden die Isolatoren 2 und 3 durch den Antrieb 8 derart gedreht, da,ß sich die Schaltarme voneinander fortbewegen. Gleichzeitig werden die in den Schaltköpfen gleitend gelagerten und unter der Einwirkung von Rückholfedern stehenden Kolben 9, welche die Schaltkontakte ro tragen, mit Druckgas beaufschlagt und ziehen die Schaltkontakte in die Schaltköpfe hinein. Die Zuführung des Druckgases zum Blasen und Beaufschlagen der Schneltschaltkolben erfolgt durch die Öffnung des Hauptventils 11, das durch den Antrieb 12 von der Antriebsmaschine her gesteuert wird. Die Leitungen 2o und 21 führen zu den Betätigungs. organen für die vollständige Ein- bzw. Aus-Bewegung.The pressurized gas switch is of the free jet type. He exists. in a known manner from the insulators 2 built on the compressed air tank i and 3, the shift arms q. and 5, which have the switching heads at their free ends 6 and 7 wear. When it is switched off, the isolators 2 and 3 are activated by the drive 8 rotated in such a way that the switching arms ß move away from each other. Simultaneously are slidingly mounted in the switching heads and under the action of Return springs standing piston 9, which carry the switching contacts ro, with compressed gas applied and pull the switch contacts into the switch heads. The feed the compressed gas to blow and pressurize the quick-action piston takes place through the opening of the main valve 11, which is triggered by the drive 12 of the prime mover is controlled here. The lines 2o and 21 lead to the actuation. organs for the complete on or off movement.

Gemäß der Erfindung ist nun die Anordnung derart getroffen, daß das Trennen der Schaltkontakte und die Beblasung ;des entstehenden Lichtbogens in den Schaltköpfen sowohl für sich allein, als auch zusammen mit der Hauptöffnungsbewegung des Schalters durch das Auseinander@gehen der Schaltarme erfolgen, kann. Zu diesem Zweck unterliegt bei dem Ausführungsbeispiel das Hauptventil 1 r noch der Einwirkung eines durch ein Hilfsventil 13 gesteuerten pneumatischen Zusatzantrieb, 1q.. Bei Betätigung des. Hilfsventils 13 z. B. durch ein Relais 15, das auf Überstrom anspricht, wird der Kolben des pneumatischen Antriebes. 1q. in. Bewegung gesetzt und öffnet über eine Stange 16 und eine Zwischenklinke r? das Hauptventil 11. Dabei ist an dem Antrieb 1q. ein Speicherraum 18. vorgesehen, der über einen, Auslösekolben 19 bei Betätigung des Antriebes 1q. die Klinke 17 durchdrüc,kt und ein selbsttätiges Schließen des Hauptven.til,s nach einer bestimmten, beispielsweise durch das Speichervolumen oder durch verzögerte Speicherauffüllung einstellbaren Öffnungszeit bewirkt.According to the invention, the arrangement is such that the separation of the switching contacts and the blowing; the resulting arc in the switching heads can take place both alone and together with the main opening movement of the switch through the separation of the switching arms. For this purpose, even the action of a controlled by an auxiliary pneumatic valve 13 auxiliary drive, 1q .. In operation subject in the embodiment, the main valve 1 of r. Auxiliary valve 13 z. B. by a relay 15, which responds to overcurrent, the piston of the pneumatic drive. 1q. in. Movement set and opens via a rod 16 and an intermediate pawl r? the main valve 11. It is on the drive 1q. a storage space 18 is provided, which via a trigger piston 19 upon actuation of the drive 1q. the pawl 17 pushes through and causes the main valve to close automatically after a certain opening time, which can be set for example by the storage volume or by delayed storage filling.

Die Anordnung nach der Erfindung wirkt folgendermaßen: Bei einem -Überstrom, gegebenenfalls auch bei einer willkürlichen. Impulsgabe, spricht das Relais 15 an und öffnet das Hilfsventil- 13. Dadurch wird der Antrieb 1q. mit Druckluft beaufschlagt und öffnet das Hauptventil i i. Das hat zur Folge, daß die Kolben 9 mit den Schaltstücken ro in, den Schaltköpfen 6 und 7 schnell auf den Trennabstand gehen und der gezogene Lichtbogen beblasen wird, während der Hauptantrieb 8 des Schalters in Ruhe bleibt. Nach einer gewissen Zeit schließt sich das Ventil r 1 selbsttätig unter der Einwirkung der vom Auslös@ekolben z9 durchgedrückten Klinke 17. Die Druckluftzufuhr wird dadurch abgesperrt, und die Schaltkontakte io gehen unter der Einwirkung der Rückholfedern wieder in die Schließstellung. Dieses Spiel wiederholt sich nach Wiederherstellung des Ausgangszustandes, falls beispielsweise der einphasige Leitungsüberschlag noch nicht verschwunden ist. In der Regel wird dieser jedoch nach dem ersten Abschalten und sofortigem Wiedereinschalten nicht mehr auftreten.The arrangement according to the invention works as follows: In the event of an overcurrent, possibly even with an arbitrary one. The relay 15 responds and opens the auxiliary valve 13. This causes the drive 1q. pressurized with compressed air and opens the main valve i i. This has the consequence that the piston 9 with the contact pieces ro in, the switching heads 6 and 7 quickly go to the separation distance and the pulled The arc is blown while the main drive 8 of the switch remains at rest. After a certain time, the valve r 1 closes automatically under the action the pawl 17 pushed through by the trigger piston z9. The compressed air supply is thereby locked, and the switching contacts go under the action of the return springs back to the closed position. This game repeats itself after restoration of the initial state, if, for example, the single-phase line flashover still occurs has not disappeared. As a rule, however, this is activated after the first switch-off and immediate restart no longer occur.

Liegt dagegen ein auf bleibende Fehler zurückzuführender schwerer Kurzschluß vor, der sich durch die vorbeschriebenen Schaltungsmanöver nicht beseitigen läßt, so erfolgt nunmehr eine weitere Impulsgabe, durch welci,° die Antriebsmaschine 8 in Gang gesetzt und das vollständige Öffnen des Schalters durch Auseinanderbewegen der Schaltarme 4 und 5 unter gleichzeitiger erneuter Zurückziehun der Schaltkontakte io in ihrer Löschstellung in den Schältköpfen bewirkt wird.If, on the other hand, there is one that can be traced back to persistent errors heavier Short circuit, which cannot be eliminated by the switching maneuvers described above lets, a further impulse is now given by welci, ° the drive machine 8 is set in motion and the switch is fully opened by moving it apart the switching arms 4 and 5 with simultaneous renewed withdrawal of the switching contacts io is effected in their extinguishing position in the peeling heads.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf ,das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt und kann durch geeignete Maßnahmen zur Herstellung zwangsläufiger Schaltfolgen ergänzt werden.Of course, the invention does not apply to the illustrated embodiment limited and can through appropriate measures to produce inevitable switching sequences can be added.

Claims

P ATEX TAKE: i. High-voltage switch with a short-term interruption, especially for error relaying in line systems, with two switching processes, one of which is used for short-term interruptions, in particular error continuation, and the other is used for permanent power interruption and those with the same Switching contacts are carried out, characterized in that the switching contacts in the event of a short-term interruption, a limited separating movement and immediate restart and perform a complete separating movement with the normal switching.

2. Switch according to claim i, in which the disconnection movement is in front of it in two partial movements goes, whereby the first partial movement takes place as a rapid movement and for the deletion of the arc is sufficient, while the second subsequent partial movement brings the switching contacts to the required insulating distance, characterized in that that the second partial movement in the event of disconnection with immediate restart not implemented.

3. Switch according to claim 2, wherein the rapid movement only a small part of the movement when the switch is fully opened set masses is carried out, characterized in that the short-term switching only from the switch parts executing the rapid movement smaller 'let carried out will.

4. Switch according to claim i and. 2, characterized in that for the short-term switching a special @ etät @ gun @ s circuit is provided, through which only the high-speed circuit is initiated.

5. Switch according to claim i to 4, characterized in that two separate mechanical control devices are provided, one of which is the short-term circuit and the other only causes the normal shift.

6. Switch according to claim i and 2, characterized in that the duration of the short-term switching by special Means, in particular storage vessels with release pistons or slip clutch determined is.

7. Switch according to claim i and 2. characterized in that the actuation a common control element (i i) for the flowing medium from both the prime mover (8) - as well as from a special actuating device assigned to the short-term switching (14) can be made from. B. switch according to claim i for interrupting one or several phases for the purpose of issuing remote control commands, characterized by such a design that the implementation of the short-term switching in phases is initiated. To differentiate the subject matter of the invention from the state of the art the following publications have been considered in the granting procedure: German patents No. 588 693, 566 432; Swiss patent specification No. 135 046, i83 55o: British Patent Nos. 278 76.4, 33o 616; U.S. Patent No. 2,089,286; Journal: Electrical Engineering 1937, pp. 81/90; "Helios" 1935, P. 14.2d [6.