DE975196C - Hoechstspannungstrennschalter der Saeulenbauart - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Trennschalter der Säulenbauart. Bekanntlich bilden bei diesen die tragenden Teile des beweglichen Schaltstückes sowie jene des Gegenschaltstückes keine über das Schaltergestell verbundene Baueinheit. Trennschalter der Säulenbauart wurden insonderheit als Sammelschienen-Trennschalter für Anlagen mit sehr hohen Betriebsspannungen als vorteilhaft erkannt, weil sie einen äußerst raumsparenden und übersichtlichen Aufbau der Schaltstationen ermöglichen. Die bekannten, hier in Betracht kommenden Ausführungen von Trennschaltern der Säulenbauart sind für feste Abstützung des Gegenschaltstückes durch rohrförmige oder in der Art von Gitterträgern ausgeführte biegungssteife Stationsleitungen durchgebildet. Ist die Abstützung des Gegenschaltstückes an biegungssteifen Leitergebilden nicht möglich, so ist bei den genannten Ausführungen eine hilfsweise Stützung durch Isolatoren erforderlich. Schaltanlagen für sehr hohe Spannungen werden jedoch heute fast ausschließlich als Freiluftanlagen ausgeführt, bei denen die Verwendung seilförmiger, durch Hängeisolatoren getragener Stromleiter aus vielen Gründen erwünscht ist. Seilförmige Leiter sind jedoch nicht biegungssteif und ändern ihre Lage entsprechend den jeweils herrschenden Wetterbedingungen in erheblichem Ausmaß.

Aus den vorgenannten Gesichtspunkten ist es erwünscht, das Gegenschaltstück als ein von einem seilförmigen Leiter getragenes Kontaktstück auszubilden, z. B. von trichterförmiger Gestalt, und im übrigen das Gegenschaltstück und das beweg-

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liehe Schaltstück so auszubilden, daß sich beim Einschaltvorgang trotz der Aufhängung des Gegenschaltstückes an einem seilförmigen Leiter ein sicherer und zuverlässiger Kontaktschluß ergibt. Es sind bereits Trennschalter bekannt, bei denen die Gegenschaltstücke durch Isolatorenketten an einem feststehenden Gerüst verspannt sind und infolgedessen praktisch keine wetterbedingten Lageänderungen erfahren. Jedoch sind die Gegenschaltstücke nach Art von Tulpenkontakten mit Fangtrichtern ausgebildet, während die beweglichen Schaltstücke nach Art von Steckerstiften gestaltet sind, was eine feste Verspannung des Gegenstückes erfordert.

Weiterhin ist eine Hilfseinrichtung bekanntgeworden, die eine gelegentliche Stromentnahme unmittelbar aus Starkstromnetzen ermöglicht. Der zu dieser Hilfseinrichtung gehörende Schalter besitzt ebenfalls Gegenschaltstücke nach Art von Tulpenkontakten. Die beweglichen Schaltstücke werden über eine Zugstange und eine Nürnberger Schere bewegt. Sie treten nach Art von Stecker stiften in die unbeweglichen tulpenförmigen Gegenschaltstücke ein.

Es sind auch Drei- und Zweistützerschalter bekanntgeworden, bei denen das bewegliche Schaltstück aus einem Doppelmesser besteht. Das eine Messer eilt beim Einlaufen in das Gegenschaltstück dem anderen Messer zunächst voraus, dieses folgt in die Schließstellung nach und führt, da es in der Querrichtung über einen Lenker am ersten Messer abgestützt ist, zugleich eine Querbewegung aus, was bedeutet, daß die beiden Messer, als Einheit betrachtet, sich spreizen. Diese Spreizbewegung ist jedoch mit einer Längsbewegung des zweiten Messers unter starker Reibung desselben am Gegenschaltstück verknüpft. Es entsteht somit ein Drehmoment am Gegenschaltstück um eine Achse senkrecht zur Verbindungsachse der beiden Gegenkontakte. Ein solches Drehmoment ist bei Anordnung der Gegenkontakte an einem seilförmigen Leiter unerwünscht, da die Gegenkontakte keine festen Widerlager haben und daher durch das Drehmoment in ungünstiger Weise verdreht werden können.

Schließlich liegt ein älteres Patent vor, das einen Schalter mit einem Gegenschaltstück an der Sammelschiene oder einer Leitung zum Gegenstand hat. Dieses Gegenschaltstück ist ein tulpenförmiger Kontaktteil, in den ein mehrteiliger, das bewegliche Schaltstück bildender Hülsenkontaktteil einzuführen ist. Im Laufe des Einschaltvorganges wird die Außenhülse des Hülsenkontaktteiles unter Spannen einer Rückstellfeder vom tulpenförmigen Kontaktteil angehalten. Hierdurch werden bei Fortsetzung des Einschaltvorganges Kontaktlamellen freigegeben, die schließlich durch einen zum Hülsenkontaktteil gehörenden Konusteil unter Spannen einer zweiten Rückstellfeder gespreizt, und dadurch in Kontaktschluß mit Rohrfedern gebracht werden, die zum Gegenschaltstück gehören. Der Hülsenkontaktteil, das bewegliche Schaltstück, läuft somit nur im ersten Teil des Einschaltvorganges widerstandsfrei ein, beim weiteren Vorschieben des Hülsenkontaktteiles muß ihm jedoch am Gegenschaltstück ein entsprechender Widerstand entgegengesetzt werden, um den Kontaktschluß zu ermöglichen. ^: j > Die obengenannte Aufgabe, bei einer Aufhängung des Gegenkontaktstückes an einem seilförmigen Leiter einen sicheren Kontaktschluß beim Einschalten zu ermöglichen, ist bei dem Höchstspannungstrennschalter nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das bewegliche Schaltstück in bekannter Weise zwei Kontaktglieder enthält, die beim Einschalt-Vorgang in das Gegenschaltstück in an sich bekannter Weise bis zur Höhe der Stromschlußstellung widerstandsfrei einlaufen und die daraufhin allein durch die auf das bewegliche Schaltstück übertragene Bewegung quer zur Einschaltrichtung ohne Längsverschiebung der beiden Kontaktglieder gegeneinander bis zur Kontaktgabe mit dem Gegenschaltstück und der darauffolgenden Endstellung zur Erzielung des erforderlichen Kontaktdruckes auseinandergedrückt werden.

Da somit das bewegliche Schaltstück in das Gegenschaltstück bis zur Höhe der Stromschlußstellung widerstandsfähig einläuft und kein Drehmoment um eine Achse senkrecht zur Verbindungsachse der Gegenkontakte auftritt, ist es möglich, das Gegenschaltstück von einem seilförmigen Leiter tragen zu lassen. Das bedeutet eine wesentliche Erleichterung der Bauweise und führt infolgedessen zu einem erheblichen Fortschritt.

In Fig. ι ist ein erfmdungsgemäßer Trennschalter der Säulenbauart in einfachster Ausführung dargestellt. Dieser Schalter besitzt nur einen Isolator a, welcher zugleich Stütz- und Schaltisolator ist. Zur Herbeiführung der Schaltbewegungen wird er durch einen nicht dargestellten, am Fuß des Isolators α angreifenden Antrieb um die Achse χ gedreht, wobei der Getriebekopf d vorzugsweise durch eine Stationsleitung — etwa eine Sammelschiene — festgehalten wird. Die Drehbewegung des Isolators α wird in dem Getriebekopf d so umgewandelt, i°5 daß die aus den Scherenarmen b und c gebildete Strombrücke das bewegliche Schaltstück / längs der Achsex nach oben oder unten bewegt. Die Ausschaltstellung der Strombrücke ist in ausgezogener, die Einschaltstellung in gestrichelter Linie darge- n° stellt; zwischen beiden liegt die Trennstrecke J. Die Primärarme b drehen sich beim Schalten um die Winkel A, die größer als rechte Winkel sind. Bevor die Arme ihre Endstellungen B erreichen, durchlaufen sie die Punkte (E). Zwischen diesen letzteren und den Endpunkten E liegt mit Bezug auf die Strecke s ein Bereich angenäherten oder völligen toten Ganges der Strombrücke. Innerhalb dieses Bereichs bewegt sich das Brückenschaltstück f nur um die kleine Hubstrecke hs. In der Höchststellung Z der Arme b erreicht das Schaltstück f den Punkt Z₁ und in den Endstellungen E den Punkt E₁. Eine beispielsweise Ausführung des erfindungsgemäßen Brückenschaltstückes / ist in Fig. 2 veranschaulicht. Ausgangspunkte der Erläuterung sollen die nur mit ihren oberen Enden

angedeuteten Sekundärarme c sein, die in ringförmige Kontaktglieder g übergehen. An die Kontaktglieder g schließen sich ringförmige Gummifedern h und Scheiben i an. Die Gummifedern h sind einerseits an die Kontaktstücke g und andererseits an die Scheiben i anvulkanisiert. Die Ausführung kann auch so gewählt werden, daß man Gummiringe mit anvulkanisierten Metallscheiben benutzt und diese mit Hilfe von Schrauben lösbar ίο an den Kontaktgliedern g und Scheiben i befestigt. Die Scheiben i sind auf einem Lagerbolzen k drehbar gelagert und werden durch Schraubenmuttern / über Ringfedern m, die ebenfalls aus Gummi bestehen können, gegeneinandergedrückt. An den Scheiben i sind schräge Auflaufflächen η so angeordnet, daß sie erst bei Eintritt in den Totgangbereich — diese Augenblickstellung ist dargestellt — gegeneinandergeraten. Von diesem Augenblick an bewegen sich infolge der gegeneinanderao laufenden schrägen Flächen η die Scheiben i je um die Strecke q auseinander. Die Verhältnisse sind so zu wählen, daß bei Einsetzen der Querbewegung an den Scheiben i das ganze Brückenschaltstück f sich bereits innerhalb des übergreifenden Gegenas schaltstückes r befindet, wobei die beiderseits zwischen den Kontaktteilen im Betrag von j'e ungefähr V2 q verbleibenden Spalte den freien Einlauf des Brückenschaltstückes in das Gegenschaltstück gewährleisten. Durch das im Bereich des toten Ganges der Brücke erfolgende seitliche Ausweichen der Scheiben i werden die ringförmigen Kontaktstücke der Scherenarme c über die Federn h mit großer Kraft an die Kontaktflächen des Gegenschaltstückes r angepreßt, wodurch ein unbedingt sicherer Kontaktschluß herbeigeführt wird, der auch hohen Stoßkurzschlußströmen standhält. Das Prinzip des freien Einlaufs des Brückenschaltstückes in das Gegenschaltstück ermöglicht ohne praktisch beachtlichen Aufwand die Trennstrecke so reichlich zu bemessen, daß die jahreszeitlich bedingten Durchhangsschwankungen des das Gegenschaltstück tragenden Stationsleiters keine die zuverlässige Funktion der beschriebenen Kontaktvorrichtung oder die Sicherheit der Trennstrecke s gefährdenden Folgen haben können. Über die Aufgabenstellung der Erfindung hinaus erweist sich die beschriebene Wirkung der Kontaktvorrichtung noch dadurch besonders günstig, daß der Kontaktschluß durch im Gegenschaltstück sich gegenseitig aufhebende Druck- und Reibungskräfte erfolgt. Letztere bewirken die Unschädlichmachung dünner Schmutzoder Oxydschichten, wie sie hauptsächlich in der Nähe chemischer Fabriken vorkommen.

Die aus anderen schaltanlagentechnischen Gründen erwünschte Seilaufhängung der Gegenschaltstücke ist bei dieser Kontaktvorrichtung sogar von Vorteil, weil sie die während des Kontaktschlusses erfolgende geringe Auf- und Abbewegung gemäß dem Betrag hs (Fig. 1) ohne weiteres zuläßt. In diesem Zusammenhang ist es empfehlenswert, etwa vorhandene stabilisierende Starrleiter derart am Tragseil aufzuhängen, daß diese das Gegenschaltstück federnd tragen und dadurch dem Gegenschaltstück in einem gewissen Bereich Auf- und Abbewegungen ermöglichen.

Der freie Einlauf des Brückenschaltstückes ist von dem Bestehen der Spalte ¹It q abhängig. Damit diese während der kalten Jahreszeit bei ausgeschaltetem Trennschalter durch Eiskrusten oder Schneebelag nicht in Frage gestellt werden, sind zweck- mäßig dachartig wirkende Klappen oder andere Zusatzeinrichtungen vorzusehen, welche etwa durch bewegte Glieder der Strombrücke gegen Ende der Ausschaltbewegung in die Schutzstellung gebracht werden und die gefährdeten Teile vor dem Zutritt klimatischer Niederschläge bewahren. Durch diese zusätzlichen Mittel kann auch das die Querkräfte erzeugende mechanische System des Brückenschaltstückes vor Vereisung bewahrt werden, was insbesondere für einen ungehemmten Anlauf des Schalters im Sinne der Einschaltbewegung von erheblicher Bedeutung ist.

Die Ausnutzung positiver und negativer Werte des Totgangbereichs der Scherenarme, bezogen auf die Gipfelstellung Z bzw. Z₁ der Strombrücke, zur Erzeugung der kontaktmachenden Kräfte führt noch zu dem Sondervorteil, daß die Scherenarme in der Einschaltstellung (Stromschlußstellung) in spitzen Winkeln zueinander stehen, was eine Stabilisierung der eingeschalteten Strombrücke bewirkt.

Claims (11)

1. Patentansprüche:

   i. Höchstspannungstrennschalter der Säulenbauart, bei welchem die tragenden Teile des beweglichen Schaltstückes sowie jene des Gegenschaltstückes keine über das Schaltergestell verbundene Baueinheit bilden und das Gegenschaltstück aus einem Kontaktstück besteht, das von einem seilförmigen Leiter getragen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Schaltstück zwei Kontaktglieder (g) enthält, die beim Einscjialtvorgang in das Gegenschaltstück (r) bis zur Höhe der Stromschlußstellung widerstandsfrei einlaufen und die daraufhin allein durch die auf das bewegliche Schaltstück übertragene Bewegung quer zur Einschaltrichtung ohne Längsverschiebung der beiden Kontaktglieder (g) gegeneinander bis zur Kontaktgabe mit dem Gegenschaltstück und der darauffolgenden Endstellung zur Erzielung des erforderlichen Kontaktdruckes auseinandergedrückt werden.
2. 2. Höchstspannungstrennschalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der das bewegliche Schaltstück tragenden, vorzugsweise scherenartigen Strombrücke gegen Ende des Einschaltvorganges durch Nokken oder ähnliche mechanische Steuerglieder im beweglichen Schaltstück Querkräfte erzeugt, welche die Kontaktglieder (g) unter hohem Druck an die Kontaktflächen des Gegenschaltstückes pressen.
3. 3. Höchstspannungstrennschalter nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Schaltstück der Strombrücke aus je paarig sich symmetrisch entsprechenden

   Teilen besteht, deren Kontaktglieder (g) im Einschalt-Totgangbereich der Strombrücke zwangläufig und sich gegenüber den Gegenschaltstücken koaxial verdrehend unter Entstehung von kontaktreinigend wirkenden Reibkräften auf zwei entgegengesetzten Seiten des Gegenschaltstückes andrücken.
4. 4. Höchstspannungstrennschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle Teile des beweglichen Schaltstückes koaxial zu der auf einer geraden Linie wandernden Scherenachse angeordnet sind.
5. 5. Höchstspannungstrennschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle im beweglichen Schaltstück erzeugten Druck- und Reibungskräfte je sich entsprechend in entgegengesetzten Richtungen auftreten und sich dadurch im Gegenschaltstück aufheben.
6. 6. Höchstspannungstrennschalter nach An-Spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kontaktmachenden Kräfte über Federglieder, vorzugsweise aus Gummi, im beweglichen Schaltstück an die Widerlager geleitet werden.
7. 7. Höchstspannungstrennschalter nach An_ag Spruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß

   zur Erzeugung der kontaktmachenden Kräfte im beweglichen Schaltstück sowohl positive als auch negative Werte des Totgangsbereiches der das bewegliche Schaltstück tragenden Scheren-₃„ arme, bezogen auf die Gipfelstellung des beweglichen Schaltstückes, herangezogen sind.
8. 8. Höchstspannungstrennschalter nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktglieder (g) des beweglichen Schaltstücks die Enden der angetriebenen Scheren- arme bilden und ringförmig ausgebildet sind.
9. 9. Höchstspannungstrennschalter nach Anspruch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Einschalt-Endstellung die Scherenarme über die Totpunktstellung hinaus gedreht sind und in spitzen Winkeln zueinander stehen.
10. 10. Höchstspannungstrennschalter nach Anspruch 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Schaltstück gegen Ende der Ausschaltbewegung durch von den Scherenarmen in Tätigkeit gesetzte dachartige Schutzvorrichtungen gegen den Ansatz klimatischer Niederschläge geschützt wird.
11. 11. Höchstspannungstrennschalter nach Anspruch ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenschaltstück federnd aufgehängt ist und sich um gewisse Beträge bewegen kann.

    In Betracht gezogene Druckschriften:

    Deutsche Patentschriften Nr. 285 876, 351 592, 654376, 665478, 758 949;

    schweizerische Patentschrift Nr. 258 114; italienische Patentschrift Nr. 411 463; französische Patentschriften Nr. 781135,882 025;

    USA.-Patentschriften Nr. 1 832 721, 2 172 201, 2062580, 2315428;

    »Electrical Journal«, November 1936, S.496,497.

    In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 888 568.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen