EP0001059A1 - Hochspannungs-Leistungsschalter mit Schaltwiderstand und Hilfsschaltstelle - Google Patents
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- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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- H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
- H01H33/16—Impedances connected with contacts
- H01H33/168—Impedances connected with contacts the impedance being inserted both while closing and while opening the switch
Definitions
- the invention relates to a high-voltage circuit breaker with a main switching point and with an auxiliary switching point which opens when switched off after the main switching point and is connected in series with a switching resistor.
- Switching resistors can be provided both for switching on and for switching off. When switched on, these resistors limit overvoltages such as z. B. when switching on unloaded lines can occur. When switching off, they make it easier to switch off large outputs or can also serve to limit overvoltages that occur when switching off inductive loads, e.g. B. choke coils can be connected. If the switching resistor is used to switch off, the auxiliary switching point may only be opened after the arc at the main switching point has been extinguished, and thus the circuit completely to be interrupted. It is therefore important that the auxiliary switching point is not opened before the arc at the main switching point has gone out.
- the invention has for its object to be as simple as possible, d. H. To create a purely mechanical control device for the auxiliary switching point. Despite the mechanical connection of the drive of the auxiliary switching point with that of the main switching point, however, the switch-off process of the main switching point should not be hindered; H. delayed or otherwise impaired.
- the auxiliary switching point has a force accumulator which can be charged by the drive of the main switching point when switched on and has a latching device, which inevitably engages in the charged position of the force accumulator and can be unlocked when switched off depending on the position of the movable contact piece of the main switching point is.
- the energy required to switch off the auxiliary switching point is therefore stored when the circuit breaker is switched on.
- the drive of the main switching point only needs to apply the very low energy required to unlock the energy store of the auxiliary switching point. There is no delay in the switch-off movement of the main switching point.
- the control device of the auxiliary switching point can comprise a lever which acts in an articulated manner on the movable switching element of the auxiliary switching point and is pivotally connected to a crank arm which can be pivoted by the one-way clutch, and the lever and the crank arm can be placed against a stationary stop in the switched-on position of the auxiliary switching point in the over-dead center position.
- a helical compression spring is suitable as an energy store. This can be connected to the movable switching element of the auxiliary switching point directly or via intermediate elements.
- a one-way clutch which is suitable for the purposes of the invention can comprise two stops for the crank arm mounted on the drive shaft and attached to the common drive shaft and spaced apart by the angle of rotation of the drive shaft when switching on and off.
- the stops can expediently be formed by a disc provided with a cutout, which is fastened on the drive shaft.
- Figures 1 to 6 show a common drive device for the main and auxiliary switching point of a high-voltage circuit breaker in different switching positions to illustrate the sequence of movements.
- the main switch 1 comprises a movable pin-shaped contact 2 with a power supply 3 and a fixed contact 4. Details of this main switch are not shown because they are not required for understanding the invention and are otherwise generally known.
- the auxiliary switching point 5 also has a pin-shaped, rectilinearly movable switching element 6 with a power supply 7 and a fixed switching element 10.
- a switching resistor 11 is connected to the fixed switching element 10, which facilitates the switch-off process at the main switching point 1.
- the connection point 12 between the fixed contact piece 4 of the main switching point 1 and the switching resistor 11 forms one connection point of the circuit breaker, while the other connection point can be provided on the transmission.
- a common drive shaft 14 is provided, which in a manner not shown, for. B. can be rotated by a hydraulic drive such that the movable contact piece 2 is movable by means of a crank arm 15 seated on the drive shaft 14 and a rocking lever 16 from the switch-on position shown in FIG. 1 to the switch-off position shown in FIG. 5 and vice versa.
- the common drive shaft 14 also carries a disc 17 which is provided with a cutout, as a result of which stop surfaces 20 and 21 are formed.
- a crank arm 22, which is pivotably mounted on the drive shaft 14, can be carried by these stop surfaces.
- a coupling rod 23 forms an articulated connection of the crank arm 22 with the movable contact piece 6 of the auxiliary switching point 5.
- This carries an abutment 24 for a helical compression spring 25 which serves as an energy store and which is supported at its other end on a stationary abutment 26.
- the energy storage spring 25 is tensioned in the switched-on position, the crank arm 22 and the coupling rod 23 resting with their joint 27 on a fixed stop 30 in the overtop position.
- the energy storage spring 25 is thereby locked in the cocked position.
- Now starts the switch-off process by rotating the drive shaft 14, the crank arm 15 and the disc 17 are rotated in the direction of arrow 31.
- the switching pin 2 of the main switching point 1 is thereby moved in the same sense, so that the switching pin 2 comes out of engagement with the fixed switching piece 4.
- the switching pin 6 of the auxiliary switching point 5 initially remains at rest because the stop surface 21 of the disk 17 moves away from the crank arm 22.
- the starting position according to FIG. 1 is brought about again in that the drive shaft 14 is rotated in the opposite direction in the direction of the arrow 32, the switching pin 2 of the main switching point 1 by means of the crank arm 15 and the rocker arm 16 engaging with the fixed switching element 4 and the switching pin 6 of the auxiliary switching point 5 comes into engagement with the fixed contact piece 10.
- the stop surface 21 of the disk 17 is effective, which rotates the crank arm 22 against the force of the energy storage spring 25 until the over-dead center position according to FIG. 1 is reached again and the articulation point 27 of the crank arm 22 and the coupling rod 23 abuts the stationary stop 30. Thereby the energy that is required for the mechanical switch-off movement and for the extinguishing device is stored.
- the switching resistor 11 is to be used as a combined switch-on and switch-off resistor, it is only necessary to choose the position of the stop surface 21 so that a lead is produced which leads to the closing of the auxiliary switching point 5 in front of the main switching point 1.
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- Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
Abstract
Description
- Die Erfindung befaßt sich mit einem Hochspannungs-Leistungsschalter mit einer Hauptschaltstelle und mit einer beim Ausschalten nach der Hauptschaltstelle öffnenden, mit einem Schaltwiderstand in Reihe geschalteten Hilfsschaltstelle.
- Schaltwiderstände können sowohl für das Einschalten als auch für das Ausschalten vorgesehen sein. Beim Einschalten begrenzen diese Widerstände Überspannungen, wie sie z. B. beim Einschalten unbelasteter Leitungen auftreten können. Beim Abschalten erleichtern sie die Abschaltung großer Leistungen oder können gleichfalls zur Begrenzung von Überspannungen dienen, die mit der Abschaltung induktiver Verbraucher, z. B. Drosselspulen, verbunden sein können. Wird der Schaltwiderstand zum Ausschalten benutzt, so darf die Hilfsschaltstelle erst nach dem Erlöschen des Lichtbogens an der Hauptschaltstelle geöffnet und dadurch der Stromkreis vollständig unterbrochen werden. Es kommt daher darauf an, daß die Hilfsschaltstelle nicht eher geöffnet wird, als der Lichtbogen an der Hauptschaltstelle erloschen ist. Hierzu ist es bereits bekannt (DE-PS 11 46 941), die Schalteinrichtung der Hilfsschaltstelle durch ein lichtempfindliches Element, z. B. eine Fotodiode oder einen Fototransistor, zu steuern, um den Augenblick des Erlöschens des Lichtbogens an der Hauptschaltstelle genau zu erfassen.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst einfache, d. h. rein mechanisch wirkende Steuereinrichtung für die Hilfsschaltstelle zu schaffen. Trotz der mechanischen Verbindung des Antriebes der Hilfsschaltstelle mit dem der Hauptschaltstelle soll jedoch der Ausschaltvorgang der Hauptschaltstelle nicht behindert, d. h. verzögert oder anderweitig beeinträchtigt werden.
- Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Hilfsschaltstelle einen von dem Antrieb der Hauptschaltstelle beim Einschalten aufladbaren Kraftspeicher mit einer Verklinkungseinrichtung besitzt, die in der aufgeladenen Stellung des Kraftspeichers zwangsläufig einfällt und beim Ausschalten in Abhängigkeit von der Stellung des beweglichen Schaltstückes der Hauptschaltstelle entriegelbar ist. Die zum Ausschalten der Hilfsschaltstelle benötigte Energie ist daher im Einschaltzustand des Leistungsschalters gespeichert. Beim Ausschalten braucht von dem Antrieb der Hauptschaltstelle nur die zur Entriegelung des Kraftspeichers der Hilfsschaltstelle benötigte sehr geringe Energie aufgebracht zu werden. Eine Verzögerung der Ausschaltbewegung der Hauptschaltstelle ist damit nicht verbunden.
- Zz ist vorteilhaft, für die Hauptschaltstelle und die Hilfsschaltstelle eine gemeinsame Antriebswelle vorzusehen, die mit der Hilfsschaltstelle durch eine Freilaufkupplung verbunden ist. Durch die Bemessung des von der Freilaufkupplung zurückzulegenden Weges oder Drehwinkels hat man es in der Hand, bei dem Ausschaltvorgang die Stellung des beweglichen Schaltstückes der Hauptschaltstelle zu bestimmen, bei welcher der Kraftspeicher der Hilfsschaltstelle entriegelt werden soll.
- Die Steuereinrichtung der Hilfsschaltstelle kann einen an dem beweglichen Schaltstück der Hilfsschaltstelle gelenkig angreifenden Hebel umfassen, der mit einem durch die Freilaufkupplung schwenkbaren Kurbelarm gelenkig verbunden ist, und der Hebel und der Kurbelarm können in der Einschaltstellung der Hilfsschaltstelle in Ubertotpunktstellung an einen ortsfesten Anschlag anlegbar sein. Auf diese Weise ist der mit der Hilfsschaltstelle verbundene Kraftspeicher verriegelt. Als Kraftspeicher eignet sich beispielsweise eire Schraubendruckfeder. Diese kann mit dem beweglichen Schaltstück der Hilfsschaltstelle direkt oder über Zwischenglieder verbunden sein. 0
- Eine für die Zwecke der Erfindung geeignete Freilaufkupplung kann zwei an der gemeinsamen Antriebswelle angebrachte und um den Drehwinkel der Antriebswelle beim Ein- und Ausschalten auseinanderliegende Anschläge für den auf der Antriebswelle gelagerten Kurbelarm umfassen. Die Anschläge können dabei zweckmäßig durch eine mit einem Ausschnitt versehene Scheibe ausgebildet sein, die auf der Antriebswelle befestigt ist.
- Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
- Die Figuren 1 bis 6 zeigen eine gemeinsame Antriebsvorrichtung für die Haupt- und die Hilfsschaltstelle eines Hochspannungs-Leistungsschalters in verschiedenen Schaltstellungen, um den Bewegungsablauf zu veranschaulichen.
- Die Hauptschaltstelle 1 umfaßt ein bewegliches stiftförmiges Schaltstück 2 mit einer Stromzuführung 3 und ein feststehendes Schaltstück 4. Einzelheiten dieser Hauptschaltstelle sind nicht dargestellt, weil sie für das Verständnis der Erfindung nicht benötigt werden und im übrigen allgemein bekannt sind. Die Hilfsschaltstelle 5 besitzt gleichfalls ein stiftförmiges, geradlinig bewegliches Schaltstück 6 mit einer Stromzuführung 7 und einem festen Schaltstück 10. Mit dem feststehenden Schaltstück 10 ist ein Schaltwiderstand 11 verbunden, der den Abschaltvorgang an der Hauptschaltstelle 1 erleichtert. Der Verbindungspunkt 12 zwischen dem feststehenden Schaltstück 4 der Hauptschaltstelle 1 und dem Schaltwiderstand 11 bildet den einen Anschlußpunkt des Leistungsschalters, während der andere Anschlußpunkt an dem Getriebe vorgesehen sein kann.
- Für beide Schaltstellen ist eine gemeinsame Antriebswelle 14 vorgesehen, die in nicht näher dargestellter Weise z. B. durch einen hydraulischen Antrieb derart drehbar ist, daß das bewegliche Schaltstück 2 mittels eines auf der Antriebswelle 14 sitzenden Kurbelarmes 15 und eines Schwinghebels 16 von der in der Figur 1 gezeigten Einschaltstellung in die in Fig. 5 dargestellte Ausschaltstellung und umgekehrt bewegbar ist.
- Die gemeinsame Antriebswelle 14 trägt ferner eine Scheibe 17, die mit einem Ausschnitt versehen ist, wodurch Anschlagflächen 20 und 21 gebildet sind. Durch diese Anschlagflächen kann ein Kurbelarm 22 mitgenommen werden, der auf der Antriebswelle 14 schwenkbar gelagert ist. Eine Kuppelstange 23 bildet eine gelenkige Verbindung des Kurbelarmes 22 mit dem beweglichen Schaltstück 6 der Hilfsschaltstelle 5. Dieses trägt ein Widerlager 24 für eine als Kraftspeicher dienende Schraubendruckfeder 25, die sich mit ihrem anderen Ende an einem ortsfesten Widerlager 26 abstützt.
- .Wie die Figur 1 zeigt, ist die Kraftspeicherfeder 25 in der Einschaltstellung gespannt, wobei der Kurbelarm 22 und die Kuppelstange 23 in Ubertotpunktstellung mit ihrem Gelenk 27 an einem ortsfesten Anschlag 30 anliegen. Die Kraftspeicherfeder 25 ist dadurch in gespannter Stellung verriegelt. Beginnt nun der Ausschaltvorgang durch Drehung der Antriebswelle 14, so werden der Kurbelarm 15 und die Scheibe 17 in Richtung des Pfeiles 31 gedreht. Der Schaltstift 2 der Hauptschaltstelle 1 wird hierdurch in dem gleichen Sinn bewegt, so daß der Schaltstift 2 außer Eingriff mit dem feststehenden Schaltstück 4 gelangt. Der Schaltstift 6 der Hilfsschaltstelle 5 bleibt zunächst in Ruhe, weil sich die Anschlagfläche 21 der Scheibe 17 von dem Kurbelarm 22 fortbewegt. Erst wenn der Schaltstift 2 die Löschdistanz erreicht hat, trifft die Anschlagfläche 20 auf den Kurbelarm 22 (Fig. 3) und bewegt den Gelenkpunkt 27 zwischen dem Kurbelarm 22 und der Kuppelstange 23 von der Anschlagfläche 30 derart ab, daß zunächst die Strecklage.erreicht und dann überschritten wird (Fig. 4). Die Kraftspeicherfeder 25 kann nun wirksam werden und den Schaltstift 6 in Ausschaltrichtung verschieben. Es ergibt sich dann die in der Figur 5 gezeigte Stellung der Haupt- und der Hilfsschaltstelle.
- Die Ausgangslage gemäß der Figur 1 wird dadurch wieder herbeigeführt, daß die Antriebswelle 14 in dem entgegengesetzten Sinn in Richtung des Pfeiles 32 gedreht wird, wobei der Schaltstift 2 der Hauptschaltstelle 1 mittels des Kurbelarmes 15 und des Schwinghebels 16 in Eingriff mit dem feststehenden Schaltstück 4 und der Schaltstift 6 der Hilfsschaltstelle 5 in Eingriff mit dem feststehenden Schaltstück 10 gelangt. Hierbei ist die Anschlagfläche 21 der Scheibe 17 wirksam, die den Kurbelarm 22 gegen die Kraft der Kraftspeicherfeder 25 dreht, bis die Ubertotpunktstellung gemäß der Figur 1 wieder erreicht ist und der Gelenkpunkt 27 des Kurbelarmes 22 und der Kuppelstange 23 an dem ortsfesten Anschlag 30 anliegt. Dadurch ist die Energie gespeichert, die für die mechanische Ausschaltbewegung und für die Löscheinrichtung benötigt wird.
- Soll der Schaltwiderstand 11 als kombinierter Ein- und Ausschaltwiderstand verwendet werden, so ist es lediglich erforderlich, die Stellung der Anschlagfläche 21 so zu wählen, daß ein Vorlauf entsteht, der zum Schließen der Hilfsschaltstelle 5 vor der Hauptschaltstelle 1 führt.
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