DE8912890U1 - Metallgekapselter Druckgas-Leistungsschalter - Google Patents

Description

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GR 89 G 4011 DE Siemens Aktiengesellschaft

Metallgekapselter Druckgas-Leistungsschalter 5

Die Erfindung betrifft einen metallgekapselten Druckgas-Leistungsschalter mit einem gasgefüllten Gehäuse und mit einer in dem Gehäuse durch einen hohlen Stützisolator abgestützten Unterbrechereinheit, deren bewegbarer Schaltkontakt mit einem den Stützisolator durchsetzenden Schaltgestänge verbunden ist, das zumindest eine isolierende Schaltstange umfaßt, wobei der Stützisolator mit seinem einen Endbereich die Unterbrechereinheit trägt und an seinem anderen Endbereich an einem Gegenlager des Gehäuses befestigt ist.

Ein derartiger metallgekapselter Druckgss-Leistungsschalter ist aus der G6 2 089 571 A bekannt. Bei diesem bekannten Leistungsschalter umfaßt das Schaltgestänge eine Kombination von isolierenden und metallischen Schaltstangen zwischen der Unterbrecher- einheit und der Stelle, an der in das Gehäuse des Leistungsschalters eine von einem äußeren Antriebsaggregat gelieferte Antriebsbewegung eingeführt wird. Dabei ragt das untere Ende der metallischen Schaltstange während der Ausschaltbewegung bzw. in der Ausschaltstellung in das Innere des hohlen Stützisolators hinein, der dadurch dielektrisch beansprucht wird. Außerdem sind bei dem Stützisolator die metallischen Befestigungsarmaturen in die Wände eingegossen und bilden somit einen Teil des Stützisolators.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wesentliche Verringerung der axialen Länge des Schaltgestänges zu erreichen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der nur von der isolierenden Schaltstange durchsetzte und nur aus Isolierstoff bestehende Stützisolator an seinem der Unter-All 01 01

D 3 Nim / 25.10.1989..

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brechereinheit abgewandten Endbereich außen einen gegenüber dem Rand axial zurückgesetzt angeformten Flanschring trägt, der einem an dem Gehäuse angeordneten, als Gegenlager dienenden Tragring angepaßt ist. Durch den Fortfall der bisher benutzten, in das Schaltgestänge eingefügten Metallstangen wird eine erhsbliche Einsparung an axialer Baulänge erzielt. Auch die dielektrische Beanspuchung des Stützisolators ist dadurch so gering wie möglich, daß eingegossene Metallarmaturen vermieden sind und eine isolierende und nicht metallische Schaltstange in sein Inneres ragt. Weiterhin steht ein besonders großer Teil der axialen Länge der Stützisolators als Isolierstrecke zur Verfügung, weil der Flanschring außen angeordnet ist. Oadurch gelangt der Tragring des Gehäuses auch nicht mit den heißen Schaltgasen direkt in Berührung.

An dem gegenüberliegenden, d. h. der Unterbrechereinheit zugewandten Ende können an dem Stützisolator unter Freilassung einer zum Durchtritt des Gestänges und von Schaltgasen bemessenen Öffnung ein eingezogener Randbereich und eine Klemmplatte vorgesehen sein, die bei Auflage am inneren Randbereich des Stützisolators sich in dessen Durchtrittsöffnung erstreckende Wandtüile zur Abgrenzung eines zum Durchtritt des Gestänges bestimmten Bereiches und eines für die Abströmung der Schaltgase aus der Unterbrechereinheit bestimmten Bereiches aufweist.

Auf diese Weise wird die Beanspruchung der isolierenden Schaltstange durch die Schaltgase auch im Bereich des Durchtritts in den Innenraum des Stützisolators gering gehalten.

Das Schaltgestänge kann durch zwei parallele isolierende Schaltstangen gebildet sein, die gelenkig mit dem Schaltkontakt und einem zur Erzeugung einer Gasströmung dienenden Blaszylinder sowie an ihren entgegengesetzte^ Enden mit einem Gabelhebel verbunden sind, der über eine abgedichtet in das Gehäuse der Unterbrechereinheit eingeführte Welle zum Ein- und Ausschalten antreibbar ist. Die Schaltstangen führen bei dieser Anordnung eine Bewegung nach der Art von Kurbelstangen durch. Der

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Stützisolator kann in diesem Zusammenhang die Gestalt eines

hohlen Kegelstumpfes aufweisen, dessen Mündungsweite im Bereich der Befestigung an dem gehäuseseitigen Gegenlager entsprechend | dem Schwenkwinkel der Schaltstangen beim Ein- und Ausschalten gegenüber dem an der Unterbrechereinheit befestigten Endbereich erweitert ist. Die kegelstumpfartige Form des Stützisolators erweist sich darüber hinaus als vorteilhaft für die Festigkeit und die Herstellbarkeit im Gieß- oder Spritzverfahren.

Eine weitere Herabsetzung der Beanspruchung der isolierenden Schaltstangen und des Stützisolators durch die aus der Unterbrechereinheit austretenden Schaltgase kann dadurch bewirkt werden, daß zwischen der Unterbrechereinheit und dem Stützisolator ein die Strömung der Schaltgase beim Ausschalten aufnehmendes und leitendes Richtorgan angeordnet ist, das nur einen Teil der Schaltgase in der Richtung des Gestänges hindurchtreten läßt und den verbleibenden Teil wenigstens in radialer Richtung umlenkt, wobei das Richtorgan den anschließenden Endbereich des Stützisolators mit einem abgerundeten Ringwulst umgibt. Dadurch wird neben der Entlastung durch die Schaltgase auch die dielektrische Beanspruchung des Stützisolators im Bereich seiner Verbindung mit dem Richtorgan noch vermindert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Figur 1 zeigt in einer stark verkleinerten schematischen Darstellung im Längsschnitt einen metallgekapselten Druckgas-Leistungsschalter für eine Hochspannungsschaltanlage zur Er läuterung der grundsätzlichen Bestandteile des Leistungsschalters.

In der Figur 2 ist in einer gegenüber der Figur 1 vergößerten Darstellung derjenige Bereich des Leistungschalters im Schnitt dargestellt, in dem die Verzweigung der Schaltgase in einen

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axialen und einen radialen Gasstrom stattfindet.

In der Figur 3 sind in einer gegenüber der Figur 2 um 90" gedrehten Längsschnitt das Richtorgan, der Stützisolator und angrenzende Bereiche des Leistungsschalters gezeigt.

In der Figur 4 ist das Richtorgan in einem axialen Schnitt IV-IV in Figur 3 teilweise aufgebrochen dargestellt, um die Schaltstangen abschirmende Wandteile zu zeigen.

Ein Stützisolator ist in der Figur 5 in einem axialen Schnitt gezeigt. Einen dem Richtorgan zugewandten Endbereich des Stützisolators gemäß der Figur 5 zeigt die Figur 6 in einem Schnitt VI-VI in Figur 5.

Eine Klemmplatte zur Verbindung des Stützisolators mit dem Richtorgan zeigen die Figuren 7, 8 und 9 in 90* gegeneinander gedrehten Ansichten bzw. Schnitten.

Der in der Figur 1 gezeigte metallgekapselte Druckgas-Leistungsschalter 1 ist insbesondere zum Einsatz in metallgekapselten und druckgasisolierten Hochspannungs-Schaltanlagen vorgesehen. In einem beispielsweise aus Stahlblech bestehenden Gehäuse 2 ist eine als Ganzes mit 3 bezeichnete Unterbrechereinheit angeordnet, deren Längsachse etwa mit der Längsachse des Gehäuses 2 zusammenfällt. Zur Befestigung der Unterbrechereinheit 3 sind an deren Antriebsseite ein hohler, etwa kegelstumpfförmiger Stützisolator 4 in Verbindung mit einem Richtorgan 5 und an dem gegenüberliegenden Ende ein weiteres Richtorgan 6 in Verbindung mit einem Rohrleiter 7 vorgesehen, der zugleich als Primärwicklung eines Stromwandlers 10 dient. Der Rohrleiter 7 ist seinerseits über einen zugleich der Stromleitung dienenden Haltearm 11 und eine Durchführung 12 gegenüber dem Gehäuse 2 abgestützt. Eine weitere Durchführung 13 steht über eine Kuppelkontaktanordnung 14 mit dem Richtorgan 5 in Verbindung, dessen Aufbau und Funktionen noch erläutert werden.

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Die Unterbrechereinheit 3 gehört zum Typ der Blaskolbenschalter und weist zwei einander gegenüberstehende und axial fluchtende Kontaktrohre 15 und 16 auf, sowie einen stehenden Blaskolben und einen beweglichen Blaszylinder 18. In der dargestellten Ausschaltstellung befinden sich der Blaskolben 17, der Blaszylinder 18 und ein zwischen dem Blaskolben 17 und dem Kontaktrohr 15 gleitend verschiebbarer Schaltkontakt 20 im Bereich des Kontaktrohres 15. Zum Einschalten werden in bekannter Weise der Schaltkontakt 20 und der Blaszylinder 18 nach links über das Kontaktrohr 16 geschoben, so daß die Kontaktrohre 15 und 16 durch den Schaltkontakt 20 überbrückt sind. Die Antriebsbewegungen zum Ein- und Ausschalten werden durch eine Antriebseinheit 21 ausgelöst, die außerhalb des Gehäuses 2 etwa in dessen axialer Verlängerung angeordnet ist und die mittels einer Schubstange 22 und einer Kurbel 23 eine Welle 24 betätigt. Diese ist in bekannter Weise gasdicht durch die Wandung des Gehäuses 2 hindurchgeführt und trägt dort einen Gabelhebel Mit den Enden des Gabelhebels 25 sind gelenkig zwei parallel zueinander angeordnete Schaltstangen 26 verbunden, die sich durch den Stützisolator 4 und das Richtorgan 5 erstrecken und in einer noch zu beschreibenden Weise mit dem Blaszylinder und dem Schaltkontakt 20 verbunden sind.

In der Figur 2 ist ein Ausschnitt des Leistungsschalters 1 gemaß den Figuren 1 und 3 im Bereich des Stützisolators 4 und der Schaltstangen 26 gezeigt. Diese Darstellung ist um 90" gegenüber den vorgenannten Figuren gedreht, so daß beide parallel angeordneten Schaltstangen 26 sichtbar sind. Ferner ist erkennbar, daß die Schaltstangen 26 an beiden Enden zur gelenkigen Verbindung mit dem Schaltkontakt 20 bzw. mit dem Gabelhebel 25 mit Augenstücken 27 versehen sind. Ferner ist erkennbar, daß an einem Kopfstück 30 des Gehäuses 2 innen über Rippen 31 ein Tragring 32 gehalten ist. Der Tragring 32 und die Rippen 31 können im Gießverfahren einstückig mit dem Kopfstück 30 hergestellt sein. Auf dem Tragring 32 liegt der Stütz isolator 4 mit einem angeformten Flanschring 33 an, der in der

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&iacgr; 1 Figur 5 nochmals gesondert gezeigt ist. Schrauben 34 verspannen

; den Stützisolator 4 gegenüber dem Tragring 32 mittels eines auf

,■'■ den Flanschring 33 aufgelegten Druckringes 35.

5 Während der Aufbau des Richtorgans 5 anhand der Figuren 3 und noch gesondert erläutert wird, dient die Figur 2 insbesondere zur Veranschaulichung der Wirkungsweise des Richtorgans beim r Ausschalten des Leistungsschalters 1. Hierzu ist mit einem C Pfeil 36 die Strömung der Schaltgase im Inneren des Kontakt- P 10 rohres 15 angedeutet. Da einer dem Querschnitt des Kontaktrohres 15 entsprechenden Eintrittsöffnung 37 des Richtorgans an dessen gegenüberliegenden Seite nur eine kleinere Austrittsi Öffnung 40 gegenübersteht, behält nur ein mit den Pfeilen 41

bezeichneter Teil der Schaltgase die ursprüngliche Strömungs-15 richtung bei und gelangt somit etwa in der Richtung der Schaltstange 26 durch den Stützisolator 4 in das Gehäuse 2. Ein anderer Teil der Schaltgase, der mit den Pfeilen 42 bezeichnet ; ist, verläßt den Richtkörper 5 an dessen Umfang. Wie durch die

Gestalt der Pfeile 42 angedeutet ist, findet eine mehr als 20 radiale Umlenkung der Schaltgase statt, um ein direktes Aufprallen auf der Wandung des Gehäuses 2 zu vermeiden und stattdessen eine gute Durchmischung kühler und erhitzter Gase durch eine Zirkulation in dem Gehäuse 2 zu erreichen.

25 Einzelheiten des Richtorgans 5 werden nun anhand der Figur 3

näher erläutert. Das Richtorgan 5 besitzt einen Wandteil 43, in f dem sich die Eintrittsöffnung 37 befindet. Dieser Wandteil ist |: über Schrauben 44 mit der Unterbrechereinheit 3 verbunden. In I paralleler Stellung zu dem Wandteil 43 steht ein weiterer I 30 Wandteil 45, in dem sich die Austrittsöffnung 40 befindet. Der § Wandteil 45 ist innen mit einer ringförmigen und derart ge- f; wölbten Vertiefung 46 versehen, daß die in der Figur 2 mit den Pfeilen 42 angedeutete stärker als radiale Umlenkung der Schaltgase zustande kommt. An seiner Außenseite ist der Wand-35 teil 45 mit einer zentrischen Vertiefung 47 versehen, in die der Stützisolator 4 mit seinem Endbereich 50 eingreift.

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Die Wandteile 43 und 45 sind nur über einen kleinen Teil ihres Umfanges durch einen Steg 51 brückenartig verbunden. Dieser Steg bildet zugleich einen elektrischen Anschluß der Unterbrechereinheit 3 mittels der bereits bei der Beschreibung der Figur 1 erwähnten Kuppelkontaktanordnung 14.

Beide Wandteile 43 und 45 des Richtorganes 5 sind zusätzlich zu dem Steg 51 durch Stützrippen 52 und Schirmrippen 53 abgestützt. Die Schirmrippen 53 begrenzen hierbei beidseitig der Eintrittsöffnung 37 und der Austrittsöffnung 40 vorgesehene ovale öffnungen 54, die zum Durchtritt der Schaltstangen 26 vorgesehen sind. Hierdurch wird eine unmittelbare Beaufschlagung der Schaltstangen durch die heißet» Schaltgase vermieden. Am größten Teil seines Umfanges ist das Richtorgan 5 somit offen.

Der in den Figuren 5 und 6 gesondert dargestellte Stützisolator 4 hat etwa die Gestalt einen hohlen Kegelstumpfes und weist in seinem Endbereich 50 zwei einander gegenüberliegende eingezo gene Bereiche 60 auf, die zum Durchtritt von Verbindungsschrau ben vorgesehen sind. Zwischen den Randbereichen verbleibt ein Durchbruch 61 für die Schaltgase und die Schaltstangen 26. Ferner besitzt der Stützisolator 4 an seinem dem Endbereich gegenüberliegenden Ende den bereits erwähnten Flanschring 33, der gegenüber dem Ende des Stützisolators axial zurückgesetzt angeordnet ist. Wie insbesondere die Figur 3 zeigt, ragt aufgrund dieser Gestaltung der Stützisolator durch den gehäuseseitigen Tragring 32 hindurch, so daß die aus dem Tragring 32, dem Flanschring 33, dem Druckring 35 und den Verbindungsschrau ben 34 bestehende Befestigungsanordnung vollkommen außerhalb der sich durch den Stützisolator 4 erstreckenden Gasströmung (Pfeile 41 in Figur 2) befindet. Zur weiteren dielektischen Entlastung des Stützisolators 4 ist die zentrische Vertiefung 47 des Wandteiles 45 des Richtorgans 5 von einem abgerundeten Ringwulst 48 (Figur 3) umgeben, der an den Wandteil 45 angeformt ist.

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Zur Befestigung des Stützisolators 4 an dem Wandteil 45 des Richtorgans 5 dient eine Klemmplatte 62, die in zwei Schnitten und einer Ansicht in den Figuren 7, 8 und 9 gezeigt ist. Bei einer länglichen, abgerundeten uns seitlich eingezogenen Gestalt (Figur 9) besitzt die Klemmplatte 62 zur Auflage auf den Randbereichen 60 des Stützisoiators 4 bestimmte gegenüberliegende Schenkel 62, in denen sich Sacklöcher 63 für Schrauben 49 dienen, die sich durch den Wandteil 45 des Richtorgans 5 (Figur 3) und durch die Durchgangslöcher 64 in den Randbe reichen 60 des Stützisolators 4 (Figur 6) erstrecken. Zwischen den Schenkeln 62 erstrecken sich Wandteile 66 (Figuren 7 und 8), deren Form insbesondere aus der Figur 7 ersichtlich ist. Mit diesen Wandteilen erstreckt sich die Klemmplatte 62 in die öffnung 61 im Endbereich 50 des Stützisolators 4 (Figur 6), um einen zum Durchtritt der Schaltgase vorgesehenen Teil des gesamten Querschnittes der öffnung 61 von seitlichen, zum Durchtritt der Schaltstangen 26 (Figuren 2 und 3) dienenden Bereichen abzugrenzen. Auch an dieser Stelle werden somit die Schaltstangen gegen eine unmittelbare Beaufschlagung mit heißen

Schaltgasen abgeschirmt.

Wie bereits erwähnt, befindet sich am abgangsseitigen Ende der Unterbrechereinheit 3 ein weiteres Richtorgan 6, das ebenfalls die Aufgabe hat, den aus dem Kontaktrohr 16 austretenden Strom von Schaltgasen in einen axialen und einen radialen Teil aufzuteilen. Die etwa parallele Anordnung von zwei Wandteilen und dazwischen befindlicher Stützrippen entspricht im wesentlichen der anhand der Figuren 3 und 4 beschriebenen Gestaltung des Richtorgans 5. Dementsprechend steht einer Eintrittsöffnung des Richtorgans 6 eine kleinere Austrittsöffnung 8 (Figur 1) in einem Wandteil gegenüber, das mit einer ringförmigen Vertiefung zur radialen oder stärker als radialen Umlenkung eines Teiles der Schaltgase versehen ist. Diese Austrittsöffnung 8 befindet sich am Eingang eines Pufferraumes 9, der durch den Innenraum des Rohrleiters 7 gebildet ist. Dieser Innenraum kann entweder geschlossen oder an seinem Ende mit Entlastungsöff-

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nungen versehen sein. Bei einem Schaltvorgang wirkt der Pufferraum 9 durch Kompression eines Teiles der Schaltgase als vorübergehender Speicher. Nach dem Ende des Schaltvorganges strömen die Schaltgase wieder ab und nehmen an der allgemeinen Durchmischung erhitzter und kühler Gase in dem Gehäuse 2 teil.

Auf diese Weise wird die Beanspruchung aller Teile während des Schaltvorganges herabgesetzt.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung in Verbindung insbesondere mit den Figuren 1 und 3 zu entnehmen ist, zeichnet sich der beschriebene Leistungsschalter durch eine verhältnismäßig kurze Bauform aus, die durch den Fortfall bisher verwendeter metallischer Schaltstangen zwischen der Antriebsein- heit und der Unterbrechereinheit erreicht wird. Dadurch kann die Unterbrechereinheit 3 in dem Gehäuse 2 antriebsseitig durch einen verhältnismäßig kurzen Stützisolator 4 gehalten werden. Dabei wird die Beanspruchung des Stützisolators und der isolierenden Schaltstangen durch Schaltgase durch das zwischen dem Stützisolator 4 und der Unterbrechereinheit 3 angeordnete Richtorgan 5 vermindert, so daß ein Stützisolator mit verhältnismäßig einfacher Gestaltung und kurzer axialer Baulänge gewählt werden kann.

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Claims (4)

10 GR 89 G 4011 DE ,j 1 Schutzansprüche

1. Metallgekapselt^ Druckgas-Leistungsschalter (1) mit einem gasgefüllten Gehäuse (2) und mit einer in dem Gehäuse (2) durch einen hohlen Stützisolator (4) abgestützten Unterbrechereinheit (3>, deren bewegbarer Schaltkontakt (20) mit einem den Stützisolator (4) durchsetzenden Schaltgestänge verbunden ist, das zumindest eine isolierende Schaltstange (26) umfaßt, wobei der Stützisolator (4) mit seinem einen Endbereich (50) die Unter brechereinheit (3) trägt und an seinem anderen Endbereich (38) an einem Gegenlager (32) des Gehäuses (2) befestigt ISt₉ dadurch gekennzeichnet, daß der nur von der isolierenden Schaltstange (26) durchsetzte und nur aus Isolierstoff bestehende Stützisolator (4) an seinem der Unter brechereinheit (3) abgewandten Endbereich (38) außen einen gegenüber dem Rand axial zurückgesetzt angeformten Flanschring (33) trägt, der einem an dem Gehäuse (2) angeordneten, als Gegenlager dienenden Tragring (32) angepaßt ist.

2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß an dem Stützisolator (4) zur Befestigung an der Unterbrechereinheit (3) unter Freilassung einer zum Durchtritt der wenigstens einen Schaltstange (26) und von Schaltgasen bemessenen Öffnung (61) ein eingezo gener Randbereich (60) und eine Klemmplatte (62) vorgesehen sind, die bei Auflage am Randbereich (60) des Stützisolators (4) sich in dessen Öffnung (61) erstreckende Wandteile (66) zur Abgrenzung eines zum Durchtritt der wenigstens einer Schaltstange (26) bestimmte Bereiches und einer für die Abströmung der Schaltgase aus der Unterbrechereinheit (3) bestimmten zentralen öffnung (55) aufweist.

3. Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen der Unterbrechereinheit (3) und dem Stützisolator (4) ein die Strömung der Schaltgase beim Ausschalten aufnehmendes und leitendes Richt-

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1 organ (5) angeordnet ist, das nur einen Teil der Schaltgase in der Richtung der wenigstens einen Schaltstange (26) hindurchtreten läßt und den verbleibenden Teil in wenigstens radialer | Richtung umlenkt und das den anschließenden Endbereich (59) des Stützisolators (4) mit einem abgerundeten Ringwulst (48) umgibt.

4. Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützisolator (4) die Gestalt eines hohlen Kegelstupfes aufweist, dessen Mündungsweite im Bereich der Befestigung an dem gehauseseitigen Gegenlager (32) entsprechend dem Schwenkwinkel der Schaltstangen (26) beim Ein- und Ausschalten gegenüber dem an der Unterbrechereinheit (3) befestigten Endbereich (50) erweitert ist.

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