DE9108479U1

DE9108479U1 - Hochspannungsschalter

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Publication number: DE9108479U1
Application number: DE9108479U
Authority: DE
Original assignee: Ruhrtal Elektrizitatsgesellschaft Hartig GmbH and Co
Current assignee: Ruhrtal Elektrizitatsgesellschaft Hartig GmbH and Co
Priority date: 1991-05-04
Filing date: 1991-05-04
Publication date: 1991-08-22
Anticipated expiration: 2001-05-05

Description

RUHRTAL-Elektrizitätsge'sell'schaft Essen, den 24.04.89

Hartig GmbH & Co. TP 186

Ruhrtalstr. 19
4300 Essen 16

Hochspannungs-Schalter

Die Erfindung betrifft einen Hochspannungs-Schalter, insbesondere Trennschalter, mit mindestens einem Stützisolator, mindestens 2 Kontaktelementen, mindestens 1 Strombahn und mindestens 1 Antrieb, wobei die Kontaktelemente mit Hilfe der Strombahn galvanisch verbindbar sind und die Strombahn mit Hilfe des Antriebs verfahrbar ist, wobei ferner der Antrieb 1 Energiewandler, 1 Getriebe, 1 Übertragungsmechanismus, 1 Abtriebswelle und mindestens 2 Hilfsschalter aufweist und wobei schließlich das Getriebe dem Energiewandler, z.B. einem Elektromotor, nachgeordnet ist, der Übertragungsmechanismus zwischen dem Getriebe und der Abtriebswelle vorgesehen ist und 1 Hilfsschalter beim Erreichen der EIN-Stellung des Schaltgeräts und 1 Hilfsschalter beim Erreichen der Ausstellung des Schaltgeräts betätigt wird.

Hochspannungs-Schalter sind in vielen Ausführungsformen bekannt. Dabei kann man einerseits hinsichtlich der elektrischen Funktion, andererseits hinsichtlich des mechanischen Aufbaus differenzieren. Hinsichtlich der elektrischen Punktion unterscheidet man zwischen Leistungsschaltern, Lasttrennschaltern, Trennschaltern und Erdungsschaltern, während man hinsichtlich des mechanischen Aufbaus - bei Trennschaltern - zwischen Drehtrennschaltern, Hebeltrennschaltern, Einsäulentrennschaltern und Dreistützertrennschaltern sowie Gelenktrennschaltern unterscheidet. Die folgende Beschreibung der Lehre der Erfindung ist im wesentlichen auf Hochspannungs-Schalter abgestellt, die ihrer elektrischen Funktion nach Trennschalter sind. Gleichwohl ist diese Lehre nach ihrem Ausgangspunkt, nach der zugrunde liegenden Aufgabe und nach der Lösung dieser Aufgabe auch auf Leistungsschalter, Lasttrennschalter und Erdungsschalter anwendbar.

Wie eingangs erwähnt, sind die Kontaktelemente mit Hilfe der Strombahn galvanisch verbindbar und die Strombahn mit Hilfe des Antriebs betätigbar. Die Schaltgeräte dienen dazu, einen elektrischen Stromkreis zu schließen bzw. aufzutrennen, d.h. sie sind im Verlauf elektrischer Leitungen angeordnet. Speziell Trennschalter und Erdungsschalter sind sicherheitsrelevante Schaltgeräte in Hochspannungs-Schaltanlagen, denen für die Freischaltung von Anlagenteilen Sicherheitsfunktion zukommmt, damit in den freigeschalteten Anlagenteilen Personal gefahrlos Arbeiten durchführen kann, was durch das Herstellen von Trennstrecken (Trennschalter) entsprechend den dafür vorgegebenen Bestimmungen einerseits und Erden (Erdungsschalter) der Anlagenteile, an denen gearbeitet wird, andererseits gewährleistet werden muß.

Die Stellung des jeweiligen Schaltgerätes wird über die Hilfsschalter in eine örtliche Zentrale und gegebenenfalls von dort auch in eine Fernsteuerstelle gemeldet. Für die Entscheidung, ob Personal an den infrage kommenden Anlagenteilen arbeiten darf oder nicht, ist insofern die Stellungsmeldung von großer Bedeutung, als eine fehlerhafte Stellungsmeldung zu einer unmittelbaren Gefährdung von Personal führt.

Aber auch, wenn nicht an Anlagenteilen gearbeitet werden soll, kann durch fehlerhafte Schaltstellungsmeldung Schaden angerichtet werden, indem Schalthandlungen zugelassen werden, die zu Schäden durch Überlastung Anlaß geben.

Die bisher eingesetzten Schaltstellungsmelder sind mechanisch an irgendeiner Stelle der Kraft-Bewegungskette, die sich vom Energiewandler, z.B. dem Elektromotor, bis zu den Kontakten des Schaltgerätes erstreckt, angekoppelt. Im Laufe der Jahre

haben sich immer zuverlässigere Bauarten für die mechanischen Verbindungen zwischen Energiewandler und Schaltgerätekontakt einerseits und der Kraft-Bewegungskette und dem Schaltstellungsmelder andererseits herausarbeiten lassen. Unberücksichtigt geblieben ist bisher ein seltener, wenn auch nicht unwichtiger Störungsfall, nämlich der Bruch der Melde-Kraftkette, also der Bauelementekette vom Abzweigpunkt der Melde-Bewegungskette von der Kraft-Bewegungskette bis zum Stellungsmelder. Bricht nämlich ein Glied der Melde-Bewegungskette, so werden die Kontakte des Schaltgeräts vom Energiewandler über den Antriebsmechanismus in die angesteuerte Endlage gebracht, während der Stellungsmelder noch in der zuvor eingenommenen Endlage verbleibt. Die Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gesetzt, diesen Mangel zu beheben.

Gegenstand der Erfindung ist also ein Hochspannungs-Schalter der eingangs beschriebenen Art mit einem Hilfsschalter, der beim Erreichen der EIN-Stellung betätigt wird, sowie einem Hilfsschalter, der beim Erreichen der AUS-Stellung des Schaltgeräts betätigt wird.

Die erfindungsgemäße Aufgabenstellung wird dadurch gelöst, daß die Hilfsschalter mit einer eine Rückstellungskraft erzeugenden Mechanik ausgerüstet sind, die gewährleistet, daß beim Bruch der Anzeige-Bewegungskette der Hilfsschalter unabhängig von seiner zuvor eingenommenen Lage in eine neutrale Mittelposition gebracht wird und daß in dieser neutralen Mittelposition mindestens ein hierfür vorgesehener zusätzlicher Hilfschalterkontakt auf Durchgang geschaltet ist.

Dies wird vorteilhafterweise dadurch erreicht, daß bei Verwendung eines Paketschalters eine mechanische Rückstellfeder der Antriebswelle zugeordnet ist und daß diese Rückstellfeder ausreichend dimensioniert ist für die Bewegung aller dieser Antriebswelle zugeordneten Hilfsschalterkontakte aus einer Endlage in die Mittelllage unter Überwindung der Kontaktreibung.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsschalter als Paketschalter mit 3 Schaltpositionen ausgeführt sind.

Eine weitere Ausführung des Systems besteht darin, daß eine Signalerzeugungsmechanik Verwendung findet, die es gestattet, auch bei einem 2-Stellungs-Paketschalter ein Störsignal abzusetzen, was immer dann erfolgt, wenn weder die EIN-Meldung noch die AUS-Meldung von dem Paketschalter abgesetzt wird.

Eine Erhöhung der Zuverlässigkeit des Rückstellmechanismus für den Hilfsschalter, inbesondere bei Hilfsschaltern mit vielen Kontakten, wird dadurch erreicht, daß die Hilfsschaltergruppe aufgeteilt ist auf eine erste Gruppe mit wenigen Kontakten und mit einer eine Rückstellkraft erzeugenden Mechanik und eine zweite Gruppe mit mehreren Kontakten ohne eine solche Mechanik.

Vorteilhaft ist bei dieser Ausführung die Realisierung der beiden Paketschaltergruppen in der Art, daß sie räumlich zwar auf einer Achse angeordnet sind, jedoch über je eine der jeweiligen Hilfsschaltergruppe zugeordnete Antriebswelle verfügen, wobei die beiden Antriebswellen über eine Mitnehmerkupplung verbunden sind und die der Kraft-Bewegungskette näher liegende Gruppe der Hilfsschalter mit Hilfe der eingebauten Rückstellmechanik bei Bruch der Melde-Bewegungskette zwischen der Kraft-Bewegungskette und dem Stellungsmelder in die Störmeldestellung gedreht wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß wenigstens ein Hilfsschalterkontakt der ersten und der zweiten Hilfsschalterkontaktgruppe zur Abgabe eines Störungsmeldesignals in der Art hintereinandergeschaltet·sind, daß das Störsignal abgesetzt wird, wenn die erste Hilfsschalterkontaktgruppe in EIN-Position steht und die zweite Hilfsschalterkontaktgruppe in AUS-Position und umgekehrt. Hierdurch wird die Kupplung zwischen den beiden Hilfsschalterkontaktgruppen in die Überwachung einbezogen, da bei einer Endlage der zweiten Hilfsschalterkontaktgruppe bei intakter Kupplung die erste Hilfsschalterkontaktgruppe nicht in der Oppositionsstellung stehen kann.

Der Aufbau einer Ausführungsform der Erfindung ist in Bild 1 dargestellt. Die Funktionen dieser Ausführungsform sind anhand von Tabelle 1 erläutert. Dabei ist zu beachten, daß die dargestellte Ausführungsform nur eine von zahlreichen Möglichkeiten der Realisierung des Erfindungsgedankens darstellt, insbesondere zeigt die dargestellte Ausführungsform die Realisierung der Hilfsschalterkontaktgruppen in Form von Schub-Schaltern oder Tastern, während es dem Fachmann deutlich ist, daß - wie an anderer Stelle erwähnt - auch Drehschalter, Paketschalter, Nockenschalter und andere Arten von Schalteinrichtungen erfindungsgemäß Anwendung finden können. Vorteilhaft sind in jedem Fall selbstreinigende, reibende Kontaktanordnungen, die bei ungestörtem Betrieb in beiden Bewegungsrichtungen zwangsgeführt sind, d.h. kraft- und formschlüssig bewegt werden.

In Bild 1 haben die einzelnen Darstellungen folgende Bedeutung:

Das Hochspannungs-Schaltgerät (1) ist über eine Anzeige-Bewegungskette (2) mit den Hilfsschalterkontakten (4 und 6) verbunden. Das Hochspannungs-Schaltgerät (1) ist hier als Gesamtgerät durch das Schaltsymbol dargestellt. Wie an anderer Stelle erläutert, erfolgt die Betätigung des Hochspannungskontaktes durch einen Energiewandler, der über eine Kraft-Bewegungskette mit dem Kontaktsystem verbunden ist. Die Anzeige-Bewegungskette ist an einer dafür geeigneten Stelle an die Kraft-Bewegungskette angeschlossen, um die von der Kraft-Bewegungskette durchgeführten Bewegungen mitzumachen und auf diese Weise die jeweilige Stellung des Hochspannungs-Schaltgeräts korrekt anzuzeigen. Bei einem Bruch der Anzeige-Bewegungskette zwischen dem Anschlußpunkt der Anzeige-Bewegungskette an die Kraft-Bewegungskette und dem Hilfsschalter (4) kann dieser und auch der nachgeordnete Hilfsschalter (6) die Stellung des Hochspannungs-Schaltgeräts nicht mehr korrekt wiedergeben. Eine solche fehlerhafte Anzeige der Schaltstellung eines Hochspannungs-Schaltgeräts kann schwerwiegende Folgen für Menschen und Anlagen sowie die Stromversorgung selbst haben, so daß im Falle einer solchen Störung ein Störsignal hierüber informieren muß. Auf die Achse des Hilfsschalters (4) wirkt deshalb die Federkraft der Rückstellmechanik (3) ein, die im Falle eines Bruchs der Anzeige-Bewegungskette den Hilfsschalter (4) in eine neutrale Mittelposition bewegt (4¹)· Außerdem ist zwischen dem Hilfsschalter (4) und dem Hilfsschalter (6) die Kupplung (5) angeordnet, die es ermöglicht, die Dimensionierung der Rückstellmechanik (3) auf die Anforderungen zu beschränken, wie sie sich aus der Rückstellung der Kontakte (4) ableiten, wenn die Kontakte (6) nicht mitbewegt werden müssen.

Tabelle 1 zeigt in einem Ablaufschema das Verhalten der in Bild 1 dargestellten Anordnung:

Bei intakter Anzeige-Bewegungskette, die hier als Gestänge bezeichnet ist, kann sich das Hochspannungs-Schaltgerät aus der Stellung AUS über die Zwischenstellung LAUF in die Endstellung EIN bewegen und entsprechend auch wieder zurück, wobei in den Endlagen des Hochspannungs-Schaltgeräts beide Hilfsschalterkontaktsysteme die gleiche Stellung des Hochspannungs-Schaltgeräts signalisieren, während in einer Zwischenstellung des Hochspannungs-Schaltgeräts die erste Hilfsschalterkontaktgruppe die Zwischenstellung des Hochspannungs-Schaltgeräts signalisiert und die zweite Hilfsschalterkontaktgruppe noch die Lage des Hochspannungs-Schaltgeräts, die es vor Beginn der Bewegung eingenommen hatte. Die Abweichung zwischen den Signalen der ersten und zweiten Hilfsschaltergruppe beträgt also jeweils maximal eine Position der ersten Hilfsschaltergruppe.

Dies gilt auch bei einer unterbrochenen Anzeige-Bewegungskette, wie die zweite Hälfte der Tabelle zeigt, mit dem Unterschied, daß jetzt aufgrund der eine Rückstellkraft erzeugenden Mechanik (3) die erste Hilfsschalterkontaktgruppe (4) immer die Mittelposition einnimmt, während die zweite Hilfsschaltergruppe (6) in der Position verbleibt, die das Gerät beim Bruch der Anzeige-Bewegungskette eingenommen hatte.

Erst beim Versagen der Kupplung (5) zwischen der ersten und der zweiten Hilfsschalterkontaktgruppe und intakter Anzeige-Bewegungskette kann eine Oppositionsstellung zwischen der ersten und der zweiten Hilfsschalterkontaktgruppe auftreten, wie Fall 10 von Tabelle 1 zeigt.

Tabelle 1

ZUSTÄNDE	Ql	Gestänge	Sl	S2
Fall	AUS	OK	AUS	AUS
1	LAUF	OK	LAUF	AUS
2	EIN	OK	EIN	EIN
3	LAUF	OK	LAUF	EIN
4	AUS	OK	AUS	AUS
5	AUS	DEF	LAUF	AUS
6	LAUF	DEF	LAUF	AUS
7	LAUF	DEF	LAUF	EIN
8	EIN	DEF	LAUF	EIN
9	EIN	OK Kuppl.DEF	EIN	AUS
10

Claims

ansprüche

1. Hochspannungs-Schalter, insbesondere Trennschalter mit einem Energiewandler, einer Kraft-Bewegungskette und mindestens einem Kontaktsystem, wobei die Kraft-Bewegungskette besteht aus einem Getriebe, einem Übertragungsmechanismus, einer Abtriebswelle, mindestens einem Isolator und mindestens einer Strombann, wobei die Kontaktelemente des Kontaktsystems mit Hilfe der Strombahn galvanisch verbindbar sind und die Strombahn mit Hilfe des Antriebs verfahrbar ist und der mindestens 2 Hilfsschalter aufweist, wobei schließlich das Getriebe dem Energiewandler, z.B. einem Elektromotor, nachgeordnet ist, der Übertragungsmechanismus zwischen dem Getriebe und der Abtriebswelle vorgesehen ist und mindestens ein Hilfsschalter beim Erreichen der EIN-Stellung des Schaltgeräts und mindestens ein Hilfsschalter beim Erreichen der AUS-Stellung des Schaltgeräts durch mindestens eine von der Kraft-Bewegungskette abzweigende, zu den Hilfsschaltern führende Anzeige-Bewegungskette betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsschalter mit einer eine Rückstellkraft erzeugenden Mechanik ausgerüstet sind, daß beim Bruch der Anzeige-Bewegungskette zwischen der Kraft-Bewegungskette und einem der Hilfsschalter dieser Hilfsschalter unabhängig von seiner zuvor eingenommenen Lage in eine neutrale Mittelposition gebracht wird.

2. Hochspannungs-Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der neutralen Mittelposition mindestens ein hierfür vorgesehener zusätzlicher Hilfsschalterkontakt auf Durchgang geschaltet ist.

3. Hochspannungs-Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsschalter als Paketschalter ausgeführt sind, eine mechanische Rückstellfeder der Antriebswelle zugeordnet ist und daß diese Rückstellfeder ausreichend dimensioniert ist für die Bewegung aller dieser Antriebswelle zugeordneten Hilfsschalterkontakte aus der Endlage in die Mittellage unter Überwindung der Kontaktreibung.

4. Hochspannungs-Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsschalter als Paketschalter mit drei Schaltpositionen ausgeführt sind.

5. Hochspannungs-Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einsatz eines 2-Stellungs-Paketschalters eine Signalerzeugungsbaugruppe vorgesehen ist zur Zusatzsignalerzeugung, wenn weder EIN- noch AüS-Meldung und wenn sowohl EIN- als auch AüS-Meldung von den beiden für die EIN- bzw. die AUS-Meldung vorgesehenen Paketschaltern abgesetzt werden.

6. Hochspannungs-Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsschaltergruppe aufgeteilt ist auf eine erste Gruppe mit wenigen Kontakten und mit einer eine Rückstellkraft erzeugenden Mechanik und eine zweite Gruppe mit mehreren Kontakten ohne eine solche Mechanik.

7. Hochspannungs-Schalter nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsschalterkontaktgruppe mit Rückstellmechanik zwischen der Anzeige-Bewegungskette und der Hilfsschalterkontaktgruppe ohne Rückstellmechanik angeordnet ist.

8. Hochspannungs-Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Kopplung zwischen den beiden Hilfsschalterkontaktgruppen so ist, daß beim Bruch der Anzeige-Bewegungskette die erste Hilfsschalterkontaktgruppe durch die Rückstellmechanik in die Zusatzstellung verfahren wird, während die zweite Hilfsschalterkontaktgruppe in ihrer zuvor eingenommenen Stellung verbleibt.

9. Hochspannungs-Schalter nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zusatzsignallage der ersten Hilfsschalterkontaktgruppe ein Störungssignal-Stromkreis geschlossen ist.

10. Hochspannungs-Schalter nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unter der Voraussetzung, daß die erste Hilfsschalterkontaktgruppe sich in Störungssignallage befindet und die zweite Hilfsschalterkontaktgruppe sich in der zuvor auch von der ersten Hilfsschalterkontaktgruppe eingenommenen Endlage befindet, kein Störungssisgnal-Stromkreis geschlossen ist.

11. Hochspannungs-Schalter nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Hilfsschalterkontaktgruppe in 3-Stellungs-Ausführung realisiert ist und die zweite Hilfsschalterkontaktgruppe in einer 2-Stellungs-Ausführung.

12. Hochspannungs-Schalter nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Störungssignal-Stromkreis geschlossen ist, wenn die erste
Hilfsschalterkontaktgruppe in EIN-Position steht und die zweite Hilfsschalter-Kontaktgruppe in AUS-Position.