DE8212588U1

DE8212588U1 - Hydraulic actuator for high voltage electric circuit breakers

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Publication number: DE8212588U1
Application number: DE19828212588
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1982-04-28
Filing date: 1982-04-28
Publication date: 1982-08-26

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser ZeichenSIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Our mark

Berlin und München VPA 82 G 4L DEBerlin and Munich VPA 82 G 4L DE

Hydraulische Betätigungsvorrichtung für elektrische Hochspannungs-LeistungsschalterHydraulic actuator for high voltage electric circuit breakers

Die Neuerung bezieht sich auf eine hydraulische Betätigungsvorrichtung für elektrische Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem hydraulischen Speicher und einem aus Kolben und Zylinder bestehenden Antrieb, der über eine den Speicherdruck steuernde Ventileinrichtung wahlweise mit Druck beaufschlagt oder 'On Druck entlastet ist.The innovation relates to a hydraulic actuator for electrical high-voltage circuit breakers with a hydraulic accumulator and a piston and Cylinder existing drive, which has an accumulator pressure controlling valve device either pressurized or 'On' pressure is relieved.

Bei einer aus der Betriebsanleitung 3 AT 5/550 kV, Best.-Nr. SW 8521 bekannten hydraulischen Betätigungsvorrichtung ist die Ventileinrichtung zwischen dem Speicher und dem aus Kolben und Zylinder bestehenden hydraulischen Antrieb räumlich von beiden entfernt angeordnet. Eine derartige Anordnung ist immer dann in Betracht zu ziehen, wenn zwei gleichzeitig umzusteuernde hydraulische Antriebe mehrere Schaltkontakte einer Phase R, S oder T betätigen sollen. Dies bietet den Vorteil, daß man mit einer einzigen Ventileinrichtung pro Phase des Leistungsschalters auskommt, wobei sich allerdings längere Rohrleitungen ergeben. Längere Rohrleitungen können jedoch im hydraulischen System Schwingungen bedingen, die besonders während des Einschaltvorganges, wenn der hydraulische Antrieb mit Druck beaufschlagt wird, zu einer starken Belastung der mechanischen Antriebsteile führen können.With one from the operating instructions 3 AT 5/550 kV, order no. The hydraulic actuator known from SW 8521 is the valve device between the accumulator and the off The existing hydraulic drive piston and cylinder are spatially separated from the two. Such a one Arrangement should always be considered when two hydraulic drives to be reversed at the same time are several Switching contacts of a phase R, S or T are to operate. This has the advantage that you can use a single Valve device per phase of the circuit breaker gets by, but longer pipelines result. Longer Pipelines can, however, cause vibrations in the hydraulic system, which especially during the switch-on process, if the hydraulic drive is pressurized, the mechanical drive is subjected to severe stress Drive parts can lead.

Da aus Wartungsgründen die hydraulischen Antriebe meist auf Erdpotential angeordnet sind, werden die Betätigungskräfte für die auf Hochspannungspotential liegenden Schaltstellen über elektrisch isolierende Schaltstangen übertragen, die beim Ein- und Ausschalten auf Druck und Zug belastet werden.Since the hydraulic drives are usually arranged at ground potential for maintenance reasons, the actuating forces for the switching points lying on high voltage potential via electrically insulating switching rods that are subjected to pressure and tension when switching on and off.

Hae 3 Un / 27.04.1982Hae 3 Un / April 27, 1982

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Es ist üblich, daß bei Hochspannungs-Leistungsschalter!! von Beginn des Ein- oder Ausschaltkommandos bis zur Ausführung/ d. h. bis zum Öffnen oder Schließen der elektrischen Schaltstellen, sich Zeiten in der Größenordnung 20 bis 100 msec ergeben, daß also mit erheblichen Stoßkräften auch im Bereich der Schaltstangen gerechnet wird. Diesen Stoßkräfter werden, wenn im hydraulischen System Schwingungen auftreten, Kräfte überlagert, die im ungünstigsten Fall zu einer überlastung der elektrisch isolierenden Schaltstangen führer können.It is common for high voltage circuit breakers !! from Start of the switch-on or switch-off command until execution / d. H. until the electrical switching points open or close, times in the order of 20 to 100 msec show that significant impact forces are also expected in the area of the shift rods. This shock force If vibrations occur in the hydraulic system, forces are superimposed which, in the worst case, lead to a overload of the electrically insulating shift rod leader.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Betätigungsvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, bei der die Belastungen auf die mechanischen Antriebsteile, insbesondere auf die isolierende £chaltstange, auch bei schnell schaltenden Hochspannungs-Leistungsschaltern verringert werden können, insbesondere soll eine die dynamischen Antriebskräfte überlagernde Schwingungskomponente gering gehalten werden.The innovation is based on the task of specifying a hydraulic actuating device of the type mentioned above, in which the loads on the mechanical drive parts, in particular on the insulating switch rod, also apply Fast-switching high-voltage circuit breakers can be reduced, in particular a vibration component superimposed on the dynamic drive forces should be be kept low.

Nach der Neuerung wird dies dadurch gelöst, daß zwischen dei Speicher und der Ventileinrichtung eine Dämpfungskammer angeordnet ist.According to the innovation, this is solved in that between dei Memory and the valve device is arranged a damping chamber.

Durch Anwendung der Neuerung werden die im hydraulischen Rohrleitungssystem auftretenden Schwingungen an einer zentral gelegenen Stelle unterdrückt und so gedämpft, daß eine die dynamischen Kräfte übersteigende Kraftkomponente infolge von Schwingungen im hydraulischen System nicht wirksam werden kann.By applying the innovation, the vibrations occurring in the hydraulic pipeline system at a centrally located point suppressed and dampened so that a force component exceeding the dynamic forces cannot take effect due to vibrations in the hydraulic system.

Es ist aus dem VDI-Forschungsheft 575/ Seiten 28 bis 48 bekannt, zum Abbau von Schwingungen Dämpfungselemente vorzusehen, wobei als einfachste Möglichkeit zur Minderung von Förderstromimpulsen einer Pumpe der Einbau einer Einzelkammer in die Druckleitung direkt hinter der PumpeIt is from the VDI research booklet 575 / pages 28 to 48 known to reduce vibrations damping elements to be provided, the simplest way to reduce the flow rate impulses of a pump is to install a Single chamber in the pressure line directly behind the pump

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beschrieben ist. Dabei wird davon ausgegangen, daß die Wirksamkeit einer Dämpfungskammer sich dadurch ergibt, daß die Ungleichförmigkeit des Förderstromes durch die Speicherwirkung des kompressiblen Flüssigkeitsvolumens abgebaut wird.is described. It is assumed that the effectiveness of a damping chamber results from the fact that the Non-uniformity of the delivery flow reduced by the storage effect of the compressible liquid volume will.

Bei einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung für elektrische Hochspannungs-Leistungsschalter steht jedoch der notwendige Hydraulikspeicher mit seinem für mehrere Aus- und Einschaltungen versehenden Speichervolumen zugleich ein großes Dämpfungsglied dar, das an sich den Einbau einer besonderen Dämpfungskammer entbehrlich machen sollte, zumal dieser Speicher in aller Regel zwischen einer Hydraulikflüssigkeit fördernden Pumpe und der den Antrieb steuernden Ventileinrichtung liegt. Dennoch können sich bei Hochspannungs-Leistungsschaltern mit Betätigungsvorrichtungen der eingangs genannten Art im Rohrleitungssystem der Hydraulikflüssigkeit Schwingungen ergeben. Erst die Anordnung einer-Dämpfungskammer zwischen dem Speicher und der die Antriebe steuernden Ventileinrichtung führt zu einer wirksamen Verringerung der Schwingungskräfte.In the case of a hydraulic actuator for electrical high-voltage circuit breaker is available, however, the necessary hydraulic accumulator with its for several off and Activations providing storage volume at the same time represent a large attenuator, which in itself the installation of a should make special damping chamber superfluous, especially since this memory is usually between a hydraulic fluid conveying pump and the one controlling the drive Valve device lies. Nevertheless, in high-voltage circuit breakers with operating devices, the initially mentioned type in the pipeline system of the hydraulic fluid result in vibrations. Only the arrangement of a damping chamber between the memory and the drives controlling valve device leads to an effective reduction in the vibration forces.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Dämpfungskammer von einer zwischen dem Speicher und der Ventileinrichtung angeordneten Rohrleitung gebildet, die von den Rohrdurchmesser reduzierenden Lochblenden begrenzt ist. Durch die Benutzung einer ohnehin vorhandenen Rohrleitung zwischen dem Speicher und der Ventileinrichtung als Dämpfungskammer können bestehende hydraulische Betätigungsvorrichtungen durch nachträglichen Einbau von den Durchflußquerschnitt der Rohrleitung reduzierenden Lochblenden in einfacher Weise umgerüstet werden, d. h. ohne Veränderung der mechanischen Antriebsteile zu Schalterausführungsformen mit kürzeren Ausschaltzeiten ertüchtigt werden. Der Hydraulikdruck im System läßt sich nämlich steigern, ohneIn a particularly preferred embodiment, the damping chamber of one between the memory and the Formed valve device arranged pipeline, which is limited by the pipe diameter reducing perforated diaphragms. By using an already existing pipeline between the memory and the valve device as Damping chambers can be installed in existing hydraulic actuating devices by subsequently installing perforated diaphragms that reduce the flow cross-section of the pipeline be easily converted, d. H. without changing the mechanical drive parts to switch designs can be upgraded with shorter switch-off times. The hydraulic pressure in the system can be increased without

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daß die mechanischen Antriebsteile durch Schwingungskräfte zusätzlich belastet werden.that the mechanical drive parts are additionally stressed by vibration forces.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach der Neuerung ist der Lochblendendurchmesser annähernd halb so groß wie der Rohrdurchmesser. So kann beispielsweise der Lochblendendurchmesser 22 mm und der Rohrdurchmesser 38 mm betragen. Eine übliche Länge bei Hochspannungs-Leistungsschaltern für 240 bis 800 kV beträgt etwa 1,5 bis 3 m.In a preferred embodiment according to the innovation, the aperture diameter is approximately half as large as the pipe diameter. For example, the aperture diameter can be 22 mm and the pipe diameter 38 mm. A typical length for high-voltage circuit breakers for 240 to 800 kV is about 1.5 to 3 m.

Anhand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung für elektrische Hochspannungs-Leistungsschalter beschrieben und die Wirkungsweise erläutert.An exemplary embodiment of a hydraulic actuating device for electrical high-voltage circuit breakers is described and the mode of operation is explained with the aid of the drawing.

In der Figur ist eine hydraulische Betätigungsvorrichtung schematisch dargestellt, die zwei zu einer Phase R gehörende Schaltsteilen i und 2 eines elektrischen Hochspannungs-Leistungsschalters aufweist. Die Schaltstellen 1,2 werden über elektrisch isolierende Schaltstangen 3, 4 von Antrieben 5 betätigt, die je einen Zylinder 6 und einen Kolben 7 haben. An den Zylinder 5 sind Rohrleitungen 8, 9 angeschlossen, in denen Hydraulikflüssigkeit geführt ist. Die Rohrleitungen 8 sind mit einem Hydraulikspeicher 10 ständig verbunden, der seinerseits aus einem Zylinder 11 mit einem freilaufenden Kolben 12 besteht. Der Kolben 12 trennt im Zylinderinnenraum 13 Gas, insbesondere Stickstoff, von der Hydraulikflüssigkeit, die in den Zylinderinnenraum 13 ■litteis einer Pumpe 14 aus einem Reservoir 15 gepumpt und auf einem Druck von beispielsweise 350 bar gehalten wird. Sinkt der Druck im System ab, so läuft die Pumpe an und fördert soviel Hydraulikflüssigkeit aus dem Reservoir 15 in den Speicher 10, daß das Gas im Zylinderinnenraum 13 verdichtet und auf den erforderlichen Druckwert gebracht wird.In the figure, a hydraulic actuator is shown schematically, the two belonging to a phase R is shown Has switching parts i and 2 of an electrical high-voltage circuit breaker. The switching points are 1,2 Operated by actuators 5 via electrically insulating shift rods 3, 4, each of which has a cylinder 6 and a piston 7 to have. Pipes 8, 9, in which hydraulic fluid is guided, are connected to the cylinder 5. The pipes 8 are continuously connected to a hydraulic accumulator 10, which in turn consists of a cylinder 11 with a free-running piston 12. The piston 12 separates in the cylinder interior 13 gas, in particular nitrogen, from the hydraulic fluid which is in the cylinder interior 13 ■ litteis a pump 14 is pumped from a reservoir 15 and kept at a pressure of, for example, 350 bar. If the pressure in the system drops, the pump starts up and conveys as much hydraulic fluid from the reservoir 15 in the memory 10 that the gas in the cylinder interior 13 is compressed and brought to the required pressure value will.

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Die Kolben 7 der Antriebe 5 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel als Differentialkolben ausgebildet, deren kleinflächige Seite ständig mit dem Speicherdruck über die Rohrleitungen 8 belastet ist. Die großflächige Seite, die den Rohrleitungen 9 zugewandt ist, wird über eine Ventileinrichtung 16 wahlweise mit Druck beaufschlagt oder von Druck entlastet. In der dargestellten Position ist die großflächige Seite der Kolben 7 entlastet, d. h. die Rohrleitungen 9 stehen über die Ventileinrichtung 16 mit dem Reservoir 15 (Niederdruck) in Verbindung.The pistons 7 of the drives 5 are shown in FIG Embodiment designed as a differential piston, their small-area side constantly with the memory pressure is loaded via the pipelines 8. The large-area side facing the pipelines 9 is via a Valve device 16 either pressurized or relieved of pressure. In the position shown is the large-area side of the piston 7 relieved, d. H. the pipes 9 are on the valve device 16 with the Reservoir 15 (low pressure) in connection.

Zum Umsteuern der Schaltstellen 1, 2 wird unter dem Speicherdruck stehende Hydraulikflüssigkeit über eine Rohrleitung 17 und die umgesteuerte Ventileinrichtung 16 it den Rohrleitungen 9 in Verbindung gebracht, so daß dei' Hydraulikdruck die großflächigen Seiten der Kolben 7 belastet. Dadurch überwiegt die auf die großflächige Kolbenseite ausgeübte Kraft, so daß der Kolben 7 die Schaltstellen ' und 2 mittels der Schaltstangen 3, A schließt. Hierbei werden die elektrisch isolierenden Schaltstangen 3, 4 auf Stoß beansprucht.To reverse the switching points 1, 2, hydraulic fluid under the accumulator pressure is supplied via a pipeline 17 and the reversed valve device 16 is brought into connection with the pipelines 9, so that the hydraulic pressure loads the large-area sides of the pistons 7. As a result, the force exerted on the large area of the piston predominates, so that the piston 7 'and 2 by means of the shift rods 3, A closes. Here will be the electrically insulating shift rods 3, 4 stressed on impact.

Zur Unterdrückung von Schwingungen im hydraulischen Rohrleitungssystem ist zwischen dem Speicher 10 und der Ventileinrichtung 16 eine Dämpfungskammer 18 angeordnet, die von der zwischen dem Speicher 10 und der Ventileinrichtung 16 angeordneten Rohrleitung 17 gebildet ist. Diese Rohrleitung 17 wird dabei von den Rohrdurchmesser reduzierenden Lochblenden 19 begrenzt. Der Durchmesser der Lochblenden 19 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel annähernd halb so groß wie der Rohrdurchmesser. Der Lochblendendurchmesser kann 22 mm bei einem Rohrdurchmesser von 38 mm betragen. Die zwischen den beiden begrenzenden Lochblenden 19 liegende Röhrlänge beträgt etwa 1,5 bis 3 m.To suppress vibrations in the hydraulic pipeline system, a damping chamber 18 is arranged between the memory 10 and the valve device 16, which is controlled by that between the memory 10 and the valve device 16 arranged pipe 17 is formed. This pipe 17 is thereby reducing the pipe diameter Orifice plates 19 limited. The diameter of the pinhole 19 is approximately half as large as the pipe diameter in the illustrated embodiment. The pinhole diameter can be 22 mm with a pipe diameter of 38 mm. The one lying between the two delimiting apertured diaphragms 19 Tube length is about 1.5 to 3 m.

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Die dargestellte Dämpfungskammer 18 führt zu einer gleichmäßigen Belastung der Druckkräfte auf die elektrisch isolierenden Schaltstangen 3, 4 während des Einschaltens. Zum Ausschalten ist die Dämpfungskammer im wesentlichen unwirksam, weil die den Durchflußquerschnitt der Rohrleitung 17 reduzierenden Lochblenden keine Ölströmung während des Ausschaltens führen. Hierzu werden nämlich die Rohrleitungen 9 von der Ventileinrichtung 16 geöffnet und die großflächige Seite der Kolben 7 drucklos gemacht.The illustrated damping chamber 18 leads to a uniform loading of the pressure forces on the electrically insulating shift rods 3, 4 during switching on. To switch off the damping chamber is essentially ineffective, because the flow cross-section of the pipeline 17 reducing apertures no oil flow while switching off. For this purpose, the Pipelines 9 are opened by the valve device 16 and the large-area side of the piston 7 is depressurized.

Nur im Augenblick des Umsteuerns der als Dreiwegeventil ausgebildeten Ventileinrichtung 16, wenn die Rohrleitungen 17 und 9 kurzzeitig mit dem Reservoir 15 (Niederdruck) verbunden sind, ergibt sich eine Reduzierung der abströmenden, auf Hochdruck stehenden Ölmenge, so daß es möglich ist, mittels der bei der Erfindung vorgesehenden Dämpfungskammer die beim Betätigen hydraulischer Antriebe für Hochspannungs-Leistungsschalter vorzusehende Menge der Hydraulikflüssigkeit zu reduzieren oder bei gleichem Speicherinhalt mehr gespeicherte Energie zur Verfügung zu stellen.Only at the moment of reversing the direction as a three-way valve formed valve device 16 when the pipes 17 and 9 are briefly connected to the reservoir 15 (low pressure) are connected, there is a reduction in the outflowing, high pressure oil volume, so that it is possible is, by means of the damping chamber provided in the invention, the actuation of hydraulic drives for High-voltage circuit breaker to reduce the amount of hydraulic fluid provided or the same Memory content more stored energy available place.

1 Figur1 figure

5 Ansprüche5 claims

Claims

- 7 - VPA 82 G 4064 DE claims for protection

1. Hydraulic actuator for electric High-voltage circuit breaker with a hydraulic accumulator and a piston and cylinder hydraulic drive, which can be pressurized via a valve device that controls the accumulator pressure or is relieved of pressure, thereby characterized in that a damping chamber between the memory (10) and the valve device (16) (18} is arranged.

'}. '}.

2. Hydraulic actuator according to claim 1,

J; characterized in that the

$ Damping chamber (18) of one between the memory (10)

ί and the valve device (16) arranged pipe (17)

is formed by reducing the pipe diameter Pinhole diaphragms (1P) is limited.

3. Hydraulic actuator according to claim 1 or

2, characterized in that the aperture diameter is approximately half as large as the pipe diameter is.

4. Hydraulic actuator according to one of the Claims 1 to 3, characterized in that the aperture diaphragm diameter 22 mm and the Pipe diameter is 38 mm.

5. Hydraulic actuating device according to one of claims 1 to 4, characterized that the length of the pipe (17) is about 2 to 3 m.