DE975215C - Hoechstspannungstrennschalter - Google Patents

Description

In Höchstspannungsschaltanlagen bestimmt die Bauform des Trennschalters weitgehend die Wirtschaftlichkeit des Anlagenaufbaues. Das kostenanteilig ausschlaggebende Porzellan hat die Entwicklung von Trennschaltern ausgelöst, die an Stelle von ursprünglich drei Isolatoren (einem Schalt- und zwei Stützisolatoren) nur noch zwei Isolatoren benötigt, von denen einer oder beide die Schaltbewegung ausführen. Ebenso wurden bereits

ίο Bauformen entwickelt, die mit einem einzigen Stützisolator auskommen. Hierbei sind entweder besonders durchgebildete Stützisolatoren oder ein zusätzlicher Hilfsisolator erforderlich, um die Schaltbewegung zu bewirken. So ist ein Scherentrennschalter bekanntgeworden, dessen Stützisolator durchbohrt ist, also aus einem Hohlisolator besteht. In die Bohrung dieses Hohlisolators ist eine Isolierstange (Hilfsisolator) zur Übertragung der Schaltbewegung vom Fuß des Stützisolators ztim Kopf des Stützisolators eingefügt. An Stelle der Lösung mit Hilfsisolator wurde auch bereits ein am Kopf des Stützisolators befestigter, also hochspannungsführender Antrieb vorgeschlagen, dem das erforderliche Kraftmittel (Drucköl, Druckluft) durch das Innere des Stützisolators zugeführt wird. Diese Lösung des Trennschalteraufbaues ist wie andere und in diesem Punkt vergleichbare in betriebstechnischer Beziehung sehr anfechtbar, weil sie auf die Verwendung eines durchbohrten oder in ähnlicher Weise elektrisch oder mechanisch verschüchterten Stützisolators angewiesen ist. Praktisch steht die Technik des Trennschalterbaues noch bei den Bauformen mit mehreren Isolatoren. Als Ziel einer gesunden Weiterentwicklung kann das

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Problem aufgestellt werden, den Baugrundsatz für einen Höchstspannungstrennschalter zu finden, dessen Isolierstoffbedarf dem wirtschaftlichen Mindestaufwand bei möglichst guter technischer Zweckerfüllung entspricht. Für den Aufbau eines solchen Trennschalters soll demnach nur ein einziger normaler, von der Regelausführung nicht abweichender und nicht über das nach geltenden Regeln zugelassene Maß beanspruchter, leicht auswechselbarer ίο Stützisolator erforderlich sein.

Es ist zwar eine Kombination aus Leistungs- und Trennschalter mit einem Stützer in Regelausführung bekanntgeworden, bei der durch Drehung eines Stützers, der seinerseits das Trennmesser trägt, das Trennmesser waagerecht bis in seine Schließstellung mit dem am Leistungsschalter angeordneten Gegenkontakt verschwenkt wird. In dieser Stellung wird das Trennmesser festgehalten und anschließend durch Drehung des Trennmessers um seine eigene Achse der Leistungsschalter betätigt. Diese bekannte Kombinationsanordnung ist aber abhängig von dem Vorhandensein eines zugeordneten Leistungsschalters. Für alle die Fälle, in denen mehrere Trennschalter einem einzigen Leistungsschalter zugeordnet sind, eignet sie sich nicht, da dann kein unabhängiges Schalten von Trennschalter und Leistungsschalter mehr möglich ist, ferner ist die bekannte Kombinationsanordnung wegen ihres verhältnismäßig großen Raumbedarfes nicht in allen Fällen geeignet.

An einen Trennschalter für Höchstspannungsschaltanlagen muß aber die Forderung gestellt werden, daß er günstige Verhältnisse für Aufbau und Betrieb der Schaltanlage schafft. Der Höchstspannungstrennschalter nach der Erfindung beseitigt die vorerwähnten Nachteile und genügt den obigen Forderungen.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Höchstspannungstrennschalter mit einem die hochspannungsseitige Isolation bildenden einzigen Stützisolator und einem auf diesen aufgesetzten Getriebeblock, der über eine an seine beiden gegenläufigen Ausgangswellen eines Kegelradgetriebes angesetzte scherenartige Strombrücke das von dieser getragene, senkrecht in Richtung der Mittelachse des Stützisolators bewegliche Schaltstück betätigt, während das feste Schaltstück von anderen Anlageteilen getragen wird. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß der Stützisolator ein Vollkernisolator ist und als Welle zur Übertragung der Schaltbewegung vom Fuß des Stützisolator auf den Getriebeblock sowie von diesem auf die die beweglichen Schaltstücke tragenden Scherenarme mitbenutzt wird, wobei das Gehäuse des Getriebeblockes zur Verhinderung eines Mitdrehens an einem Stromleiter abgestützt ist.

Es wurde zwar schon ein Antrieb für einen Einstützertrennschalter mit Kegelantrieb des Trennmessers und sich drehendem vollem Stützer vorgeschlagen. Beim Einstützertrennschalter nach diesem Vorschlag wird jedoch als Strombrücke ein einfaches Trennmesser benutzt, das sich in Aufbau und Wirkungsweise sowie in der Ausbildung des Getriebes erheblich vom neuen Höchstspannungstrennschalter unterscheidet. So ist die Beanspruchung des Stützisolators — gleiche Verhältnisse vorausgesetzt — wesentlich größer als beim neuen Höchstspannungstrennschalter.

In den Fig. 1 bis 4 ist eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht, die hauptsächlich für Freiluftschaltanlagen bestimmt ist. Es bedeutet α einen normalen Stützisolator etwa für 220 kV, b die Scherenarme, c ein von sonstigen Teilen der Schaltanlage getragenes, feststehendes Schaltstück. Der Getriebeblock d des beweglichen Schaltstückes ist am Kopf des Stützisolators befestigt und koaxial mit diesem drehbar gelagert. Mit dem Wetterkragen f überdacht der Getriebeblock den darunter drehbaren Isolatorkopf e. Am Stützerfuß ist, vorzugsweise als tragender Unterbau, etwa als Mehrzylinder-Druckluftantrieb ausgebildet, der Antrieb in einem Gehäuse g angeordnet. Die Antriebszylinder Ji₁ bis fe₄ wirken mit ihren Kolben je paarweise über Hebel oder Zahntrieb auf die Antriebswelle i. Letzter liegt mit dem Stützisolator achsgleich und trägt oben die Kupplungsflansche k. Antriebsseitig ist der Flansch mit einem das Gehäuse g des Antriebes überdachenden Wetterkragen m ausgestattet, unter dessen Schutzbereich die Deckelfläche des Gehäuses g allseitig nach außen geneigt ist, so daß kein Regenwasser eindringen und stehenbleiben oder eine die Schaltbewegung hindernde Vereisung verursachen kann. Durch die Schrauben 0 sind Stützisolator und Antrieb gekuppelt. Im praktischen Anlagenbau wird der Trennschalter auf einer Formeisenstütze aufgestellt und mit den Schrauben s daran befestigt. Mit p ist ein seil- oder rohrförmiger Stromleiter der Anlage bezeichnet, der durch die Doppelklemme q leitend mit dem stromführenden Getriebeblock d verbunden ist. Letzterer leitet den Strom über die Scherenarme b und die beweglichen Schaltstücke r an das feststehende Schaltstück c und damit beispielsweise an die Sammelschiene der Anlage. Die Ausführung des Leiters ρ als Rohr hat den Vorteil, daß beim Schalten des Trennschalters der Getriebekopf nur ein ganz klein wenig verdreht wird. Zum Ausgleich des Gewichtes der vertikal beweglichen Teile des Trennschalters können die Verhältnisse so gewählt werden, daß die Hälfte der Zylinder — etwa die Zylinder h₂ und h₃ ■—· nicht zur Beaufschlagung mit Druckluft, sondern als Schutz- und Führungsgehäuse für Ausgleichsfedern benutzt werden, wie dies in Fig. 4 strichliert angedeutet ist. Die Federn wirken dabei als Druckfedern in der Weise, daß sie beim Ausschalten des Trennschalters zusammengedrückt werden.

Die Wirkungsweise des Trennschalters ist folgende: Bei Beaufschlagung der Antriebskolben mit Druckluft dreht sich die Antriebswelle i um etwa 90⁰. Der Stützisolator α dreht sich mit, wogegen der Getriebeblock d an der Drehung nicht teilnimmt, weil ihn der verhältnismäßig steife Stromleiter p daran hindert. Durch die Bewegung zwischen Stützisolator und Getriebeblock kommt das in diesem untergebrachte Getriebe zur Wirkung

und dreht die unteren Scherenarme b, die beide angenähert eine senkrechte oder eine waagerechte Lage einnehmen. Die beschriebenen Bewegungen zwingen die an die unteren Scherenarme ange-S lenkten und untereinander gelenkig verbundenen oberen Scherenarme b, die Bewegung mitzumachen, so daß sich die beweglichen Schaltstücke r auf das feststehende Schaltstück hin bewegen oder sich von ihm entfernen, was dem Schließen oder öffnen des

ίο Trennschalters entspricht.

Die oberen Scherenarme sind über dem oberen Scherendrehpunkt golfschlägerähnlich verdickt. Hierdurch können sie, wie in Fig. 5 im Schnitt und in Fig. 6 in Seitenansicht vergrößert dargestellt, seitlich in das massive und kappenartig überdachte feststehende Schaltstück c eindringen. Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. S und 6 besteht das feststehende Schaltstück c aus einer kappenartigen, nach unten offenen Überdachung u. Die kappenartige Überdachung u enthält an ihren Innenseiten Kontaktbacken ν für die entsprechenden Kontaktflächen der beweglichen Schaltstücke r. Zur Befestigung des feststehenden Schaltstückes c ist die kappenartige Überdachung u über eine Rohras klemme w am Stromleiter und über zwei weitere Klemmen x, ein schlaufenähnlich verlaufendes Aufhängeseil y und eine Kreuzklemme s am Tragseil befestigt. Durch die gegenläufige Bewegung der beiden im Drehpunkt axial gefederten beweglichen Schaltstücke r und unterstützt durch eine zweckdienliche Formgebung der ineinandergreifenden Glieder von feststehendem und beweglichem Schalt- stück entsteht nur eine kleine Rückwirkung auf das Tragglied des feststehenden Schaltstückes c. Dieser wirkt das Eigengewicht von Leitung und feststehendem Schaltstück so viel entgegen, daß ein ordnungsgemäßer Kontaktschluß unter allen Umständen zustande kommt. Mit dieser Anordnung sind alle notwendigen Sicherheiten gegeben und auch bei Eis- oder Rauhreifansatz an den ineinandergreifenden Stellen ist ein unbedingt sicherer Kontaktschluß gewährleistet. Die bei bekannten Trennschaltern an sich schon angewendete Eisbrecherwirkung ist bei dem beschriebenen Kontakt in neuer Weise durch scherenartigen Eingriff des beweglichen Schaltstückes erreicht, wobei gleichzeitig die Rückwirkung auf das Stützglied des feststehenden Schaltstückes sich in sehr niedrigen Grenzen hält. Besonders bemerkenswert ist auch das vollkommen massive, jegliche bewegten Teile grundsätzlich vermeidende und sich selbst überdachende feststehende Schaltstück c, das eine außerordentlich hohe Betriebssicherheit verbürgt und so gut wie keinerlei Ansprüche an Wartung stellt. Das mechanische Verhalten dieses Kontaktsystems läßt es auch für höhere Strombelastungen als die bisher verlangten geeignet erscheinen, und zwar ohne Erhöhung der gegenwärtig üblichen Belastbarkeit der Stützisolatoren.

Ein großer Vorteil besteht darin, daß das Ausmaß der Drehbewegung nicht beschänkt ist. Da für Trennschalter langsame Schaltbewegungen, d. h. verhältnismäßig große Schaltzeiten, zulässig sind, kann an Stelle des Druckluftantriebes beispielsweise ein Elektromotorantrieb verwendet werden. Es besteht dann die Möglichkeit, den Stützisolator je Schaltbewegung eine Anzahl Umdrehungen ausführen zu lassen und im Antrieb eine selbsthemmende Übertragungsanordnung mit Schnecke und Schneckenrad zu wählen. Dabei ergibt sich ein zweifacher Vorteil: Es kann infolge der Selbsthemmung und der geringeren Momentendifferenz zwischen Ein- und Ausschaltbewegung auf den Gewichtsausgleich des beweglichen Schaltstückes durch gegenwirkende Federn verzichtet werden. Der zweite Vorteil besteht darin, daß auf Kosten einer längeren Schaltzeit jeder Grad der Schonung des Stützisolators in bezug auf Torsionsbeanspruchung erreicht werden kann.

Da bei der beschriebenen Wirkungsweise des erfindungsgemäß symmetrisch - scherenartig ausgebauten beweglichen Schaltstückes auf den Stützisolator des Trennschalters nur reine Druck- und Zugkräfte ausgeübt werden, stellt die ihm erfindungsgemäß auferlegte Stützaufgabe der Schaltkraftübertragung eine Beanspruchung dar, die weit unterhalb der für den Stützisolator aus anderen Gründen geforderten liegt. Somit wird hierdurch eine weiterhin gleich hohe Betriebssicherheit nicht in Frage gestellt und seine Dauerstandfestigkeit ebenfalls nicht beeinträchtigt.

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Höchstspannungstrennschalter mit einem die hochspannungsseitige Isolation bildenden einzigen Stützisolator und einem auf diesen aufgesetzten Getriebeblock, der über eine an seine beiden gegenläufigen Ausgangswellen eines Kegelradgetriebes angesetzte scherenartige Strombrücke das von dieser getragene, senkrecht in Richtung der Mittelachse des Stützisolators bewegliche Schaltstück betätigt, während das feste Schaltstück von anderen Anlageteilen getragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützisolator (α) ein Vollkernisolator

ist und als Welle zur Übertragung der Schaltbewegung vom Fuß des Stützisolators (a) auf den Getriebblock (d) sowie von diesem auf die die beweglichen Schaltstücke (r) tragenden Scherenarme (b) mitbenutzt wird, wobei das Gehäuse des Getriebeblockes (d) ζην Verhinderung eines Mitdrehens an einem Stromleiter (p) abgestützt ist.

2. Höchstspannungstrennschalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Getriebeblock (d) der beweglichen Schaltstücke (r) die Kupplungsglieder des Getriebeblockes (d) und des Isolatorkopfes (e) mit Einschluß des letzteren dachartig überragt.

3. Höchstspannungstrennschalter nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die beweglichen Schaltstücke (r) bildenden Enden der Scherenarme (b) golfschlägerähnlich verdickt sind und scherenförmig in das feststehende Schaltstück (c) eingreifen.

4· Höchstspannungstrennschalter nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das feststehende Schaltstück (c) als massives Stück ohne bewegliche Teile ausgeführt ist und die Eingriffsstellen der beweglichen Schaltstücke (r) dachartig überragt.

5. Höchstspannungstrennschalter nach Anspruch ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Stützisolator (&) getragene Stromleiter (p) als verhältnismäßig biegungssteifer Körper, vorzugsweise als Rohr, ausgebildet ist.

6. Höchstspannungstrennschalter nach Anspruch ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (g) des Schalterantriebes als — vorzugsweise tragender — Unterbau des Stützisolators (a) durchgebildet ist.

7. Höchstspannungstrennschalter nach Anspruch ι bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (i) mit einer Kupplungsplatte (k) versehen ist, auf welcher der Fuß des Stützisolators (ß) befestigt ist.

8. Höchstspannungstrennschalter nach Anspruch ι bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsplatte (k) des Antriebes mit einem die benachbarten Gehäuseteile dachartig überragenden Wetterkragen versehen ist.

9. Höchstspannungstrennschalter nach Anspruch ι bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb als Druckluftantrieb, vorzugsweise als Antrieb mit mehreren Zylindern Qi₁ bis A₄), ausgeführt ist.

10. Höchstspannungstrennschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die halbe Anzahl der Zylinder (It₁ bis h_t) als Schutzgehäuse zum Ausgleich des Gewichtes der vertikal beweglichen Teile des Trennschalters dient.

11. Höchstspannungstrennschalter nach Anspruch ι bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb als Motorantrieb ausgeführt ist und den Stützisolator (a) über selbsthemmende Übersetzungsglieder (Schnecke und Schneckenrad) antreibt.

12. Höchstspannungstrennschalter nach Anspruch ι bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Schaltstücke (r) in der Achse des ihnen vorgelagerten Scherendrehpunktes federnd ausgeführt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 100 590, 425 750, 374. 604 211, 606 900;

schweizerische Patentschrift Nr. 258 114;
französische Patentschrift Nr. 776390;
italienische Patentschrift Nr. 411 463;
britische Patentschrift Nr. 376 984.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsche Patente Nr. 933 400, 971 626, 971 627.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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