EP0138743A1 - Trennschalter für metallgekapselte, druckgasisolierte Hochspannungsschaltanlagen - Google Patents

Trennschalter für metallgekapselte, druckgasisolierte Hochspannungsschaltanlagen Download PDF

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EP0138743A1
EP0138743A1 EP84730082A EP84730082A EP0138743A1 EP 0138743 A1 EP0138743 A1 EP 0138743A1 EP 84730082 A EP84730082 A EP 84730082A EP 84730082 A EP84730082 A EP 84730082A EP 0138743 A1 EP0138743 A1 EP 0138743A1
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EP
European Patent Office
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switching pin
spring
main switching
movable main
lever
Prior art date
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EP84730082A
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English (en)
French (fr)
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EP0138743B1 (de
Inventor
Dieter Dipl.-Ing. Lorenz
Willi Olsen
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/12—Auxiliary contacts on to which the arc is transferred from the main contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H31/00—Air-break switches for high tension without arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H31/26—Air-break switches for high tension without arc-extinguishing or arc-preventing means with movable contact that remains electrically connected to one line in open position of switch
    • H01H31/32—Air-break switches for high tension without arc-extinguishing or arc-preventing means with movable contact that remains electrically connected to one line in open position of switch with rectilinearly-movable contact

Definitions

  • the invention relates to a disconnector for metal-encapsulated, pressurized gas-insulated high-voltage switchgear, with a separating section located between field electrodes, which can be bridged by a tubular, movable main switching pin, the fixed mating contact of which is also tubular, and in which the movable main switching pin is an auxiliary switching pin that can be moved by a spring contains, whose counter-contact is in the fixed counter-contact of the main switching pin, whereby a movement of the auxiliary switching pin relative to the movable main switching pin can be triggered by a mechanical control located inside the one field electrode, which movement is faster than that of the movable main switching pin.
  • Such a circuit breaker for metal-enclosed, in particular with SF 6 compressed gas insulated high-voltage switchgear is known from DE-OS 31 22 442.
  • This known disconnector is provided with a relatively slow drive for the movable main switch pin.
  • the auxiliary switching pin is therefore provided to bridge the isolating distance when the isolating switch is switched off by remaining in the mating contact until the movable main isolating pin has reached a position which forms an isolating distance which is sufficiently large for the dielectric strength.
  • the mechanical control here by means of stops and pawl, triggers the release of the auxiliary switching pin from the mating contact and the auxiliary switching pin is released by a previously tensioned spring returned at a greater speed than the movement of the movable main switching pin. If a switch-off arc of low current is generated, it is quickly interrupted due to the high speed at which the auxiliary switching pin and jack are separated, and no longer has the time to migrate to the grounded enclosure and initiate an earth fault. Since the auxiliary switching pin and its counter-contact lie in the interior of the field electrodes in the idle state, ie in the switch-off position, the electrical field in the isolating path is not changed by them. During the switch-on process, the auxiliary switching pin is carried along by the movable main switching pin until it reaches its counter contact and latches with it.
  • the use of an effective mechanical control by stops and pawl for the movement of the auxiliary switching pin has the disadvantage that extremely high surface pressures result for the pawl systems due to the large spring forces required for the acceleration of the auxiliary switching pin, which result in wear of the parts.
  • the invention has for its object to provide a wear-free triggering of the faster movement of the auxiliary switching pin relative to the movable main switching pin, which is also effective both during the 'switch-on process and during the switch-off process in a certain position.
  • a disconnector of the type described above is designed according to the invention in such a way that the movable main switching pin carries a spring drive for the auxiliary switching pin, which is arranged outside of it and which is rotatable on this axis, on an axis which is mounted in it and is guided to the outside is mounted and consists of a tension lever and a drive lever, which are connected via an articulated spring, that a guide roller is rotatably mounted on the tension lever, which, mechanically controlled, causes the respective tensioning of the spring that the drive lever by means of stops in its angular movement limited and held by the spring in each case up to the extended position in one of the two end positions corresponding to the on or off position of the movable main switching pin and that this drive lever is articulated via a coupling lever to a supporting axis of the auxiliary switching pin guided in slots of the movable main switching pin.
  • a spring drive for the auxiliary switching pin is accommodated within the field electrode of the movable main switching pin, that is to say in the field-free space.
  • This spring drive as it is known for driving the movable switch pin of a disconnector from DE-OS 31 36 771, is rotatably mounted on an axis arranged in the movable main switch pin on the side facing away from the isolating section. It is located outside the movable main switch pin.
  • the tension lever which are connected via the articulated spring, are rotatably mounted on this axis.
  • the tension lever carries the guide roller, which is mechanically controlled.
  • the drive lever is connected via a further articulated coupling lever to the end of the auxiliary switching pin facing away from the separating section.
  • a supporting axis of the auxiliary switching pin, which is guided in slots of the movable main switching pin, is used for this purpose.
  • the mechanical control of the guide roller of the tensioning lever depends, among other things, on the movement of the movable main switching pin. It causes that at certain positions of the movable main switch pin the spring of the spring drive for the auxiliary switching pin is tensioned until the extended position is reached in which the longitudinal axes of the two levers lie one above the other. Until then, the spring holds the drive lever in one of the two end positions corresponding to the on or off position of the movable main switching pin.
  • the opening of a separating distance corresponding to the dielectric strength is carried out by the auxiliary switching pin at a speed which is significantly higher than that of the slowly driven movable main switching pin, one has the advantage that a flashover or switch-off arc which may occur is up to its extinction does not have the time necessary to migrate to the encapsulation and initiate an earth fault.
  • auxiliary switching pin does not move relative to the main switching pin during the tensioning of the spring of the spring drive, it has the further advantage that the start of movement is clearly linked to a specific position of the movable main switching pin, which can be freely selected depending on the type of mechanical control.
  • the spring of the spring drive for the auxiliary switching pin can be designed as a compression spring or as a tension spring.
  • the space required for the spring drive is less when using a tension spring.
  • a spring drive of the same design on each side of the movable main switching pin on the outward axis.
  • the axis of symmetry is the longitudinal axis of the movable main switching pin and the stress on the bearing points of the levers on the axes can be kept lower.
  • the levers can be fork-shaped, so that the arrangement is stiffened. With this arrangement, however, the total energy available in the spring accumulator can also be increased, so that greater acceleration forces can be achieved.
  • the spring drive for the auxiliary switching pin is expediently designed so that the extended position of the spring occurs in a position of the movable main switching pin within the isolating distance, in which the distance to the mating contact corresponds to the necessary dielectric strength. This means that at this point, where the auxiliary switching pin is still located inside the movable main switching pin, neither a switch-on arc nor a switch-off arc can continue to burn.
  • a particularly simple construction of the mechanical control is obtained if it consists of a link guide which is fastened inside the field electrode and contains two rotatably mounted, identical and mirror-image arranged guide levers, each resting against a stop.
  • the guide levers in each direction of movement of the movable main switching pin once force the guide roller to be deflected and thus to tension the spring of the spring drive. So that the guide levers are effective regardless of the position of the disconnector, it is expedient to hold the guide levers in each case by a spring.
  • the isolating switch designed according to the invention for a metal-encapsulated, compressed gas-insulated high-voltage switchgear assembly can also contain two or more isolating sections connected in series, in this case the spring mechanism for the auxiliary switching pin is arranged on each movable main switching pin of each isolating section.
  • FIGS. 2 and 14 each show a longitudinal section through the circuit breaker, the figures 1 and 12 having a larger scale than the other figures.
  • FIGS. 2 and 14 an end view, partially in section, is shown on the movable main switching pin with the spring drives for the auxiliary switching pin mounted on it.
  • the scale of FIGS. 2 and 14 differs from that of the other figures.
  • 3 shows one of the guide levers of the link guide on a substantially enlarged scale.
  • the same reference numbers are used in all figures for the same parts.
  • the disconnector 1 is in a tubular, metallic, grounded enclosure 2, which is filled with SF6 under pressure.
  • both the movable main switching pin 3 and the counter contact 4 are surrounded by shielding field electrodes 5, the distance between them for encapsulation 2 is not shown to scale.
  • the auxiliary switching pin 7, to which the mating contact 8 in the other field electrode 5 is assigned, is arranged in the center of the tubular movable main switching pin 3.
  • the drive of the movable main switching pin 3 is not shown. This causes a relatively slow movement of the movable main switching pin 3.
  • the spring drive 9, which is mechanically controlled by the link guide 10, serves as the drive for the auxiliary switching pin 7.
  • the auxiliary switching pin 7 is located inside the movable main switching pin 3 and stands back from the end face 11 thereof by the distance 12 indicated by arrows.
  • the link guide 10 is fixedly attached to the inside of the field electrode 5.
  • the spring drive 9 consists of the tension lever 13 and the drive lever 14, between which the spring 15 is located. Both levers 13 and 14 are rotatably mounted on the axis 16 which passes through the main switching pin 3 and is guided to the outside and lie on one side of the main switching pin 3. The other end of the drive lever 14 is articulated to the coupling lever 17, which in turn by means of the support shaft 18 with . the auxiliary switching pin 7 is connected. The support shaft 18 is guided in the lateral slots 19 of the main switching pin 3.
  • the coupling lever 17 serves as an operating lever.
  • two stops 20, 21 indicated as circles in FIG. 1, which limit the angular movement of the drive lever 14, are attached to the outside of the movable main switching pin 3. The stop 20 corresponds to the switch-off position of the disconnector 1, the stop 21 of the switch-on position.
  • the spring 15 holds the drive lever 14 in place during the entire switching movement in one of the two end positions determined by the stops 20, 21.
  • the guide roller 22 is rotatably mounted on the tensioning lever 13, by means of which the spring guide drive 9 for the auxiliary switching pin 7 is mechanically controlled with the aid of the link guide 10.
  • the link guide 10 has a longitudinal slot 23 which runs parallel to the auxiliary switching pin 7 and which specifies the main direction of movement for the guide roller 22.
  • two cutouts 24, 25 are arranged, in each of which a guide lever 26, 27 is arranged so as to be rotatable about a pivot point 28.
  • the lower tip of the guide levers 26, 27 engages in a lower recess in the longitudinal slot 23 and comes to rest there against a stop 29 located below the pivot point 28.
  • a tension spring 30 holds the guide levers 26, 27 in each case at the stop 29.
  • the two identical guide levers 26, 27 are arranged with their pivot point 28 and their stops 29 (see FIG. 3) in mirror image to one another.
  • the disconnector 1 designed according to the invention functions as follows:
  • FIG. 4 like FIG. 1, shows the switch-off position of the isolating switch 1, in which the auxiliary switching pin 7 is located inside the movable main switching pin 3 and is offset from the end face 11 by the distance 12.
  • the drive lever 14 mounted on the axle 16 is in its one end position, defined by the stop 20, in which it is held by the spring 15.
  • the tension lever 13 of the spring drive 9 lies with the guide roller 22 at the left end of the longitudinal slot 23 of the link guide 10.
  • the two feet approximately lever 26, 27 of the link guide 10 are each against the stop 29.
  • Fig. 5 shows the beginning of the indicated by the arrow 31 switch-on movement of the movable main switching pin 3.
  • the guide roller 22 on the tension lever 13 is prevented by the left guide lever 26, which rests on the right stop 29, from continuing its movement through the longitudinal slot 23 and must follow the wall of the upper recess 24.
  • the spring 15 is tensioned.
  • the movable main switching pin 3 is already within the separating distance 6, but since the drive lever 14 has not changed its position, the auxiliary switching pin 7 is still in the idle position within the movable main switching pin 3.
  • FIG. 6 shows the extended position 32 of the spring drive 9.
  • the longitudinal axes of the two levers 13 and 14 lie one above the other and the spring 15 is compressed to the maximum.
  • the guide roller 22 is located on the right corner of the recess 24 to the longitudinal slot 23 .. It is therefore already on the back of the guide lever 26.
  • the position of the auxiliary switching pin 7 in the interior of the movable main switching pin 3 has not changed even in the extended position.
  • the movable main switching pin 3 has a distance 33, indicated by arrows, to the opposite field electrode 5 and thus to the fixed counter contact 4, which corresponds to the dielectric strength to be required. A rollover is not possible in this position.
  • the auxiliary switching pin 7 quickly bridges the remaining distance between the movable main switching pin 3 and the opposite field electrode 5 and establishes the electrical connection with the counter contact 8, so that both field electrodes 5 are at the same potential.
  • a possibly occurring flashover arc has no possibility to migrate to the encapsulation 2 because of the high speed of movement of the auxiliary switching pin 7. '
  • Fig. 8 shows a continued switch-on movement of the movable main switching pin 3, in which the guide roller 22 reaches the right guide lever 27 and pushes it away from the stop 29, so that the guide roller 22 can continue its movement in the longitudinal slot 23 unhindered.
  • the relative position between the movable main switching pin 3 and the auxiliary switching pin 7 does not change.
  • the guide roller 22 of the tensioning lever 13 is located in the upper right recess 25, into which it was deflected by the guide lever 27 resting on its stop 29.
  • the spring 15 is tensioned.
  • the drive lever 14 is in its end position, so that the relative position of the auxiliary switching pin 7 relative to the movable main switching pin 3 does not change.
  • the 11 shows the second extended position 35 of the spring drive 9 during the opening movement.
  • the longitudinal axes of the levers 13 and 14 lie one above the other and the spring 15 is maximally tensioned.
  • the end face of the movable main switching pin 3 is located within the isolating section 6 and is at a distance 33 from the opposite field electrode 5 which corresponds to the voltage strength that is being conveyed.
  • the auxiliary switching pin 7 bridges this distance 33 and is still in contact with the mating contact 8.
  • the distance 36 which the auxiliary switching pin 7 projects into the opposite field electrode 5, serves to accelerate the auxiliary switching pin 7 after exceeding the extended position 35 in order to achieve a high speed of movement of the Obtain auxiliary switching pin 7 within the distance 33.
  • the spring 15 is designed as a compression spring.
  • FIG. 13 A longitudinal section through such a disconnector 1, in which the main switching pin 3 is in the off position, is shown in FIG. 13.
  • the tensioning lever 13 extends on both sides of the axis 16, on which it is rotatably mounted. At one end he carries the guide roller 22, which is controlled by the link guide 10, at the other end the spring 15, now designed as a tension spring, is articulated.
  • FIG. 14 shows an end view of a main switching pin 3, in which a spring mechanism drive 9 of the same construction for the auxiliary switching pin 7 is arranged on each side.
  • the tensioning lever 13 is here fork-shaped.

Landscapes

  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Abstract

Bei einem Trennschalter (1) für metallgekapselte, druckgasisolierte Hochspannungsschaltanlagen enthält der bewegliche rohrförmige Hauptschaltstift (3) einen Hilfsschaltstift (7), der durch einen Sprungfederantrieb (9) angetrieben wird. Der Spannhebel (13) und der Antriebshebel (14 dieses Sprungfederantriebes (9), die über eine gelenkig gelagerte Feder (15) verbunden sind, sind drehbar auf einer nach aussen geführten Achse (16) des Hauptschaltstiftes (3) gelagert. Der Spannhebel (13) trägt eine Führungsrolle (22), die, mechanisch gesteuert, das Spannen der Feder (15) bewirkt. Der Antriebshebel (14) ist über einen Koppelhebel (17) gelenkig mit einer in Schlitzen des Hauptschaltstiftes (3) geführten Tragachse (18) des Hilfsschaltstiftes (7) verbunden. Durch das schlagartige Entspannen der Feder (15) des Sprungfederantriebes (9) ist die Geschwindigkeit des Hilfsschaltstiftes (7) grösser als die des beweglichen Hauptschaltstiftes (3). Die Feder (15) kann als Zug- oder Druckfeder ausgebildet sein.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Trennschalter für metallgekapselte, druckgasisolierte Hochspannungsschaltanlagen, mit einer zwischen Feldelektroden liegenden Trennstrecke, die durch einen rohrförmigen, beweglichen Hauptschaltstift überbrückbar ist, dessen fester Gegenkontakt ebenfalls rohrförmig ausgebildet ist, und bei dem der bewegliche Hauptschaltstift einen durch eine Feder bewegbaren Hilfsschaltstift enthält, dessen Gegenkontakt im festen Gegenkontakt des Hauptschaltstiftes liegt, wobei durch eine im Innern der einen Feldelektrode liegende mechanische Steuerung eine Bewegung des Hilfsschaltstiftes relativ zum beweglichen Hauptschaltstift auslösbar ist, die schneller als die des beweglichen Hauptschaltstiftes ist.
  • Ein derartiger Trennschalter für metallgekapselte, insbesondere mit SF6 druckgasisolierte Hochspannungsschaltanlagen ist aus der DE-OS 31 22 442 bekannt. Dieser bekannte Trennschalter ist mit einem verhältnismäßig langsamen Antrieb für den beweglichen Hauptschaltstift versehen. Der Hilfsschaltstift ist daher vorgesehen, um beim Ausschalten des Trennschalters durch Verbleiben in dem Gegenkontakt solange die Trennstrecke zu überbrücken, bis der bewegliche Hauptschaltstift eine Stellung erreicht hat, die eine für die Spannungsfestigkeit genügend große Trennstrecke bildet. Dann löst die mechanische Steuerung, hier mittels Anschläge und Klinke, die Freigabe des Hilfsschaltstiftes aus dem Gegenkontakt aus und der Hilfsschaltstift wird durch eine vorher gespannte Feder mit einer gegenüber der Bewegung des beweglichen Hauptschaltstiftes größeren Geschwindigkeit in diesen zurückgeführt. Entsteht hierbei ein Ausschaltlichtbogen geringer Stromstärke, so wird dieser infolge der hohen Geschwindigkeit, mit der der Hilfsschaltstift und Klinke getrennt werden, schnell unterbrochen und hat nicht mehr die Zeit zur geerdeten Kapselung auszuwandern und einem Erdkurzschluß einzuleiten. Da der Hilfsschaltstift und sein Gegenkontakt im Ruhezustand, d.h. in der Ausschaltstellung, im Innern der Feldelektroden liegen, wird das elektrische Feld in der Trennstrecke durch sie nicht verändert. Während des Einschaltvorganges wird der Hilfsschaltstift von dem beweglichen Hauptschaltstift mitgenommen, bis er seinen Gegenkontakt erreicht und sich mit diesem verklinkt.
  • Die Verwendung einer durch Anschläge und Klinke wirksamen mechanischen Steuerung für die Bewegung des Hilfsschaltstiftes hat aber den Nachteil, daß sich für die Klinkensysteme infolge der für die Beschleunigung des Hilfsschaltstiftes notwendigen großen Federkräfte extrem hohe Flächenpressungen ergeben, die einen Verschleiß der Teile zur Folge haben. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglicht verschleißfreie Auslösung der schnelleren Bewegung des Hilfsschaltstiftes gegenüber dem beweglichen Hauptschaltstift zu schaffen, die darüber hinaus sowohl während des 'Einschaltvorganges als auch während des Aüsschaltvorganges in einer bestimmten Stellung wirksam wird.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Trennschalter der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß der bewegliche Hauptschaltstift auf einer in ihm gelagerten, nach außen geführten Achse einen außerhalb von ihm angeordneten Sprungfederantrieb für den Hilfsschaltstift trägt, der auf dieser Achse drehbar gelagert ist und aus einem Spannhebel und einem Antriebshebel besteht, die über eine gelenkig gelagerte Feder verbunden sind, daß an dem Spannhebel eine Führungsrolle drehbar gelagert ist, die, mechanisch gesteuert, das jeweilige Spannen der Feder bewirkt, daß der Antriebshebel mittels Anschläge in seiner Winkelbewegung begrenzt und durch die Feder jeweils bis zur Strecklage in einer der beiden, der Ein- bzw. Ausschaltstellung des beweglichen Hauptschaltstiftes entsprechenden Endlage gehalten ist und daß dieser Antriebshebel über einen Koppelhebel gelenkig mit einer in Schlitzen des beweglichen Hauptschaltstiftes geführten Tragachse des Hilfsschaltstiftes verbunden ist.
  • Bei dem gemäß der Erfindung ausgebildeten Trennschalter ist innerhalb der Feldelektrode des beweglichen Hauptschaltstiftes, also im feldfreien Raum, ein Sprungfederantrieb für den Hilfsschaltstift untergebracht. Dieser Sprungfederantrieb, wie er an sich für den Antrieb des beweglichen Schaltstiftes eines Trennschalters aus der DE-OS 31 36 771 bekannt ist, ist auf einer im beweglichen Hauptschaltstift auf der der Trennstrecke abgewandten Seite angeordneten Achse drehbar gelagert. Er liegt außerhalb des beweglichen Hauptschaltstiftes. Seine beiden, über die gelenkig gelagerte Feder verbundenen Spann- und Antriebshebel sind auf dieser Achse drehbar gelagert. Der Spannhebel trägt die Führungsrolle, die mechanisch gesteuert wird. Der Antriebshebel ist über einen weiteren gelenkig gelagerten Koppelhebel mit dem der Trennstrecke abgewandten Ende des Hilfsschaltstiftes verbunden. Dazu dient eine in Schlitzen des beweglichen Hauptschaltstiftes geführte' Tragachse des Hilfsschaltstiftes.
  • Die mechanische Steuerung der Führungsrolle des Spannhebels ist unter anderem von der Bewegung des beweglichen Hauptschaltstiftes abhängig. Sie bewirkt, daß bei bestimmten Stellungen des beweglichen Hauptschaltstiftes die Feder des Sprungantriebes für den Hilfsschaltstift solange gespannt wird, bis die Strecklage erreicht wird, in der die Längsachsen der beiden Hebel übereinanderliegen. Bis dahin hält die Feder den Antriebshebel in einer der beiden, der Ein- bzw. Ausschaltstellung des beweglichen Hauptschaltstiftes entsprechenden Endlage fest. Wird nun während der Bewegung des Hauptschaltstiftes durch die Führungsrolle eine weitere Drehung des Spannhebels verursacht, so daß die Strecklage überwunden wird, so entspannt sich die Sprungfeder schlagartig und drückt dadurch den Antriebshebel, entgegengesetzt zum Spannhebel laufend, in seine andere Endlage, wodurch über den Koppelhebel der Hilfsschaltstift gegenüber dem beweglichen Hauptschaltstift beschleunigt bewegt wird. Man erreicht die gewünschte schnelle Überbrückung der zwischen dem beweglichen Hauptschaltstift und seinem Gegenkontakt verbleibenden freien Trennstrecke durch den Hilfsschaltstift, weil ein genügend langer Weg zum Beschleunigen zur Verfügung steht. Da bei dieser Überbrückung der verbleibenden Trennstrecke.bei der Einschaltbewegung bzw. beim Ausschaltvorgang die Öffnung einer der Spannungsfestigkeit entsprechenden Trennstrecke durch den Hilfsschaltstift mit einer Geschwindigkeit .erfolgt, die wesentlich höher als die des langsam angetriebenen beweglichen Hauptschaltstiftes ist, hat man den Vorteil, daß ein eventuell entstehender Vorüberschlag-oder Ausschaltlichtbogen bis zu seinem Erlöschen nicht die nötige Zeit hat, um an die Kapselung auswandern und einen Erdkurzschluß einleiten zu können.
  • Da sich der Hilfsschaltstift während des Spannens der Feder des Sprungfederantriebes relativ zum Hauptschaltstift nicht bewegt, hat man den weiteren Vorteil, daß der Bewegungsbeginn eindeutig mit einer bestimmten Stellung des beweglichen Hauptschaltstiftes gekoppelt ist, der je nach Art der mechanischen Steuerung frei wählbar ist.
  • Die Feder des Sprungfederantriebes für den Hilfsschaltstift kann als Druck- oder als Zugfeder ausgebildet sein. Der Raumbedarf für den Sprungfederantrieb ist bei Verwendung einer Zugfeder geringer.
  • Es ist besonders vorteilhaft, auf jeder Seite des beweglichen Hauptschaltstiftes auf der nach außen geführten Achse einen gleich aufgebauten Sprungfederantrieb anzuordnen. Dadurch ergibt sich ein symmetrischer Aufbau, dessen Symmetrieachse die Längsachse des beweglichen Hauptschaltstiftes ist und die Beanspruchung der Lagerstellen der Hebel auf den Achsen kann kleiner gehalten werden. Die Hebel können dabei gabelförmig ausgebildet werden, so daß eine Versteifung der Anordnung gegeben ist. Durch diese Anordnung kann aber auch die zur Verfügung stehende Gesamtenergie des Federspeichers vergrößert werden, so daß größere Beschleunigungskräfte erreicht werden können.
  • Der Sprungfederantrieb für den Hilfsschaltstift wird in zweckmäßiger Weise so ausgeführt, daß die Strecklage der Feder in einer Stellung des beweglichen Hauptschaltstiftes innerhalb der Trennstrecke eintritt, bei welcher der Abstand zum Gegenkontakt der notwendigen Spannungsfestigkeit entspricht. Dies bedeutet, daß an dieser Stelle, an der sich jeweils der Hilfsschaltstift noch im Innern des beweglichen Hauptschaltstiftes befindet, weder ein Einschaltschaltlichtbogen entstehen noch ein Ausschaltlichtbogen weiter brennen kann.
  • Einen besonders einfachen Aufbau der mechanischen Steuerung erhält man, wenn diese aus einer Kulissenführung besteht, die im Innern der Feldelektrode befestigt ist und zwei drehbar gelagerte, identische und spiegelbildlich angeordnete Führungshebel enthält, die jeweils gegen einen Anschlag anliegen. Auf diese Weise erzwingen die Führungshebel in jeder Bewegungsrichtung des beweglichen Hauptschaltstiftes einmal die Umlenkung der Führungsrolle und somit das Spannen der Feder des Sprungfederantriebes. Damit die Führungshebel unabhängig von der Lage des Trennschalters wirksam sind, ist es zweckmäßig, die Führungshebel jeweils durch eine Feder am Anschlag zu halten.
  • Der gemäß der Erfindung ausgebildete Trennschalter für eine metallgekapselte, druckgasisolierte Hochspannungsschaltanlage kann auch zwei oder mehrere Trennstrecken hintereinander geschaltet enthalten, in diesem Fall ist an jedem beweglichen Hauptschaltstift jeder Trennstrecke jeweils der Sprungfederantrieb für den Hifsschaltstift angeordnet.
  • Im folgenden sei die Erfindung noch anhand des in den Fig. 1 bis 14 der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Die Fig. 1 und 4 bis 13 zeigen jeweils einen Längsschnitt durch den Trennschalter, wobei die Figuren 1 und 12 einen größeren Maßstab als die anderen Figuren haben. In Fig. 2 und 14 ist eine Stirnansicht, teilweise geschnitten, auf den beweglichen Hauptschaltstift mit den an ihm gelagerten Sprungfederantrieben für den Hilfsschaltstift dargestellt. Der Maßstab der Fig. 2 und 14 weicht von den der anderen Figuren ab. Die Fig. 3 zeigt im wesentlich vergrößertem Maßstab einen der Führungshebel der Kulissenführung. In allen Figuren sind für die gleichen Teile die gleichen Bezugszahlen verwendet.
  • Der Trennschalter 1 liegt in.einer rohrförmigen, metallischen, geerdeten Kapselung 2, die mit unter Überdruck stehendem SF6 gefüllt ist.
  • Um das elektrische Feld zwischen der metallischen Kapselung 2 und dem rohrförmigen, beweglichen Hauptschaltstift 3 und dem ebenfalls rohrförmigen, festen Gegenkontakt 4 zu vergleichmäßigen, sind sowohl der bewegliche Hauptschaltstift 3 als auch der Gegenkontakt 4 von abschirmenden Feldelektroden 5 umgeben, deren Abstand zur Kapselung 2 nicht maßstabsgerecht dargestellt ist. Zwischen den Stirnseiten der beiden Feldelektroden 5 liegt die durch Pfeile angedeutete Trennstrecke 6. Im Innern des rohrförmigen beweglichen Hauptschaltstiftes 3 liegt mittig angeordnet der Hilfsschaltstift 7, dem der Gegenkontakt 8 in der anderen Feldelektrode 5 zugeordnet ist.
  • Zur besseren Übersichtlichkeit ist der Antrieb des beweglichen Hauptschaltstiftes 3 nicht dargestellt. Dieser bewirkt eine verhältnismäßig langsame Bewegung des beweglichen Hauptschaltstiftes 3. Als Antrieb für den Hilfsschaltstift 7 dient der Sprungfederantrieb 9, der durch die Kulissenführung 10 mechanisch gesteuert wird. Bei der in den Figuren 1 und 4 dargestellten Ausschaltstellung des Trennschalters 1 befindet sich der Hilfsschaltstift 7 im Innern des beweglichen Hauptschaltstiftes 3 und steht gegenüber dessen Stirnfläche 11 um den durch Pfeile angedeuteten Abstand 12 zurück. Die Kulissenführung 10 ist fest im Innern der Feldelektrode 5 angebracht.
  • Der Sprungfederantrieb 9 besteht aus dem Spannhebel 13 und dem Antriebshebel 14, zwischen denen die Feder 15 liegt. Beide Hebel 13 und 14 sind drehbar auf der Achse 16 gelagert, die den Hauptschaltstift 3 durchsetzt und nach außen geführt ist und liegen auf einer Seite des Hauptschaltstiftes 3. Das andere Ende des Antriebshebels 14 ist gelenkig mit-dem Koppelhebel 17 verbunden, der seinerseits mittels der Tragachse 18 mit.dem Hilfsschaltstift 7 verbunden ist. Die Tragachse 18 ist in seitlichen Schlitzen 19 des Hauptschaltstiftes 3 geführt. Der Koppelhebel 17 dient als Betätigungshebel. Außerdem sind auf der Außenseite des beweglichen Hauptschaltstiftes 3 zwei in Fig. 1 als Kreise angedeutete Anschläge 20, 21 angebracht, welche die Winkelbewegung des Antriebshebels 14 begrenzen. Der Anschlag 20 entspricht der Ausschaltstellung des Trennschalters 1, der Anschlag 21 der Einschaltstellung. Die Feder 15 hält den Antriebshebel 14 während der ganzen Schaltbewegung jeweils in einer der beiden, durch die Anschläge 20,21 bestimmten Endstellungen fest.
  • Auf dem Spannhebel 13 ist drehbar die Führungsrolle 22 gelagert, durch die mit Hilfe der Kulissenführung 10 der Sprungfederantrieb 9 für den Hilfsschaltstift 7 mechanisch gesteuert wird. Die Kulissenführung 10 weist einen parallel zum Hilfsschaltstift 7 verlaufenden Längsschlitz 23 auf, der die hauptsächliche Bewegungsrichtung für die Führungsrolle 22 vorgibt. Auf der Oberseite des Längsschlitzes 23 sind zwei Aussparungen 24, 25 angeordnet, in denen jeweils ein Führungshebel 26, 27 um einen Drehpunkt 28 drehbar gelagert angeordnet ist. Die untere Spitze der Führungshebel 26, 27 greift jeweils in eine untere Aussparung des Längsschlitzes 23 ein und kommt dort an einen unterhalb des Drehpunktes 28 liegenden Anschlag 29 zum Anliegen. Eine Zugfeder 30 hält die Führungshebel 26, 27 jeweils am Anschlag 29 fest. Die beiden identischen Führungshebel 26, 27 sind mit ihrem Drehpunkt 28 und ihren Anschlägen 29 (siehe Fig. 3) spiegelbildlich zueinander angeordnet.
  • Der gemäß der Erfindung ausgebildete Trennschalter 1 funktioniert wie folgt:
  • Fig. 4 zeigt ebenso wie Fig. 1 die Ausschaltstellung des Trennschalter 1, in der sich der Hilfsschaltstift 7 im Innern des beweglichen Hauptschaltstiftes 3 befindet und gegenüber dessen Stirnfläche 11 um den Abstand 12 zurücksteht. Der auf der Achse 16 gelagerte Antriebshebel 14 befindet sich in seiner einen Endlage, festgelegt durch den Anschlag 20, in der er durch die Feder 15 gehalten wird. Der Spannhebel 13 des Sprungfederantriebes 9 liegt mit der Führungsrolle 22 am linken Ende des Längsschlitzes 23 der Kulissenführung 10. Die beiden Führungshebel 26, 27 der Kulissenführung 10 liegen jeweils gegen den Anschlag 29 an.
  • Fig. 5 zeigt den Beginn der durch den Pfeil 31 angedeuteten Einschaltbewegung des beweglichen Hauptschaltstiftes 3. Die Führungsrolle 22 am Spannhebel 13 ist durch den linken Führungshebel 26, der am rechten Anschlag 29 anliegt, an einer Fortsetzung ihrer Bewegung durch den Längsschlitz 23 gehindert und muß der Wand der oberen Aussparung 24 folgen. Dabei spannt sich die Feder 15. Der bewegliche Hauptschaltstift 3 befindet sich bereits innerhalb der Trennstrecke 6, da aber der Antriebshebel 14 seine Lage nicht verändert hat, befindet sich der Hilfsschaltstift 7 nach wie vor in Ruhestellung innerhalb des beweglichen Hauptschaltstiftes 3.
  • Die Fig. 6 zeigt die Strecklage 32 des Sprungfederantriebes 9. In dieser liegen die Längsachsen der beiden Hebel 13 und 14 übereinander und die Feder 15 ist maximal zusammengepreßt. Die Führungsrolle 22 befindet sich an der rechten Ecke der Aussparung 24 zum Längsschlitz 23.. Sie liegt somit bereits auf der Rückseite des Führungshebels 26. Auch in der Strecklage hat sich die Lage des Hilfsschaltstiftes 7 im Innern des beweglichen Hauptschaltstiftes 3 nicht verändert. Der bewegliche Hauptschaltstift 3 weist innerhalb der Trennstrecke 6 einen durch Pfeile gekennzeichneten Abstand 33 zur gegenüberliegenden Feldelektrode 5 und somit zum festen Gegenkontakt 4 auf, der der zu fordernden Spannungsfestigkeit entspricht. Ein Vorüberschlag ist in dieser Stellung nicht möglich.
  • Fig. 7 zeigt nun eine im Laufe der Einschaltbewegung weiter vorgeschrittene Stellung des beweglichen Hauptschaltstiftes 3, bei welcher die Strecklage 32 bereits überschritten ist. Die Feder 15 hat sich beim Überschreiten der Strecklage 32, wenn sich die Führungsrolle 22 wieder im Längsschlitz 23 fortbewegt, schlagartig entspannt und dadurch den Antriebshebel 14 in seine andere Endstellung gedrückt. Diese ist durch den Anschlag 21 auf der Außenseite des beweglichen Hauptschaltstiftes 3 festgelegt. Die Entspannung der Feder 15 und das Umschlagen des Antriebshebels 14 bewirken über den Koppelhebel 17 eine Verlagerung des Hilfsschaltstiftes 7, indem die Tragachse 18 in den seitlichen Schlitzen 19 vorgeschoben wird. Diese Verlagerung des Hilfsschaltstiftes 7 erfolgt mit hoher Geschwindigkeit, da der Abstand 12 zur Beschleunigung des Hilfsschaltstiftes 7 ausgenutzt werden kann. Der Hilfsschaltstift 7 überbrückt schnell den verbleibenden Abstand zwischen dem beweglichen Hauptschaltstift 3 und der gegenüberliegenden Feldelektrode 5 und stellt die galvanische Verbindung mit dem Gegenkontakt 8 her, so daß beide Feldelektroden 5 auf gleichem Potential liegen. Ein eventuell auftretender Vorüberschlaglichtbogen hat wegen der hohen Bewegungsgeschwindigkeit des Hilfsschaltstiftes 7 keine Möglichkeit, zur Kapselung 2 auszuwandern.'
  • Die Fig. 8 zeigt eine weiter fortgesetzte Einschaltbewegung des beweglichen Hauptschaltstiftes 3, bei welcher die Führungsrolle 22 den rechten Führungshebel 27 erreicht und diesen vom Anschlag 29 wegdrückt, so daß die Führungsrolle 22 ihre Bewegung im Längsschlitz 23 ungehindert fortsetzen kann. Die relative Lage zwischen dem beweglichen Hauptschaltstift 3 und dem Hilfsschaltstift 7 verändert sich dabei nicht.
  • Die Fig. 9 zeigt die Einschaltstellung des beweglichen Hauptschaltstiftes 3 mit dem Hilfsschaltstift 7. Die Führungsrolle 22 am Spannhebel 13 befindet sich hierbei am rechten Ende des Längsschlitzes-23 der Kulissenführung 10.
  • In den Fig. 10 bis 12 ist die Ausschaltbewegung des Trennschalters 1 dargestellt. Die Richtung der Ausschaltbewegung ist durch den Pfeil 34'angedeutet.
  • Bei der in Fig. 10 gezeigten Stellung des beweglichen Hauptschaltstiftes 3 und des Hilfsschaltstiftes 7 befindet sich die Führungsrolle 22 des Spannhebels 13 in der rechten oberen Aussparung 25, in die sie durch den an seinem Anschlag 29 anliegenden Führungshebel 27 umgelenkt wurde. Die Feder 15 wird gespannt. Der Antriebshebel 14 befindet sich in seiner Endlage, so daß sich die relative Lage des Hilfsschaltstiftes 7 gegenüber dem beweglichen Hauptschaltstift 3 nicht ändert.
  • Fig. 11 zeigt die zweite Strecklage 35 des Sprungfederantriebes 9 während der Ausschaltbewegung. Die Längsachsen der Hebel 13 und 14 liegen übereinander und die Feder 15 ist maximal gespannt. Die Stirnfläche des beweglichen Hauptschaltstiftes 3 befindet sich innerhalb der Trennstrecke 6 und weist zur gegenüberliegenden Feldelektrode 5 den der geförderten Spannungsfestigkeit entsprechenden Abstand 33 auf. Der Hilfsschaltstift 7 überbrückt diesen Abstand 33 und hat noch Berührung mit dem Gegenkontakt 8. Die Strecke 36, die der Hilfsschaltstift 7 in die gegenüberliegende Feldelektrode 5 hineinragt, dient zur Beschleunigung des Hilfsschaltstiftes 7 nach Überschreiten der Strecklage 35, um eine hohe Geschwindigkeit der Bewegung des Hilfsschaltstiftes 7 innerhalb des Abstandes 33 zu erhalten.
  • Die Fig. 12 zeigt schließlich eine Stellung des beweglichen Schaltstiftes 3 in der Trennstrecke 6, bei der die Strecklage 35 wieder überschritten ist. Durch das schlagartige Entspannen der Feder 15 ist der Antriebshebel 14 in seine Endlage gegen den Anschlag 20 gedrückt worden. Dadurch wurde über den Koppelhebel 17 der Hilfsschaltstift 7 wieder in das Innere des beweglichen Hauptschaltstiftes 3 gezogen. Dies erfolgt mit hoher Ge.schwin- digkeit, so daß ein eventuell entstehender Ausschaltlichtbogen so schnell gelöscht wird, daß er nicht zur Kapselung 2 auswandern kann.
  • Bei dem im Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 12 dargestellten Sprungfederantrieb 9 ist die Feder 15 als Druckfeder ausgebildet.
  • Es ist aber auch möglich, bei entsprechender konstruktiver Änderung des Sprungfederantriebes 9 mit einer als Zugfeder ausgebildeten Feder 15 die gleiche Wirkungsweise zu erreichen. Einen Längsschnitt durch einen derartigen Trennschalter 1, bei dem sich der Hauptschaltstift 3 in Ausschaltstellung befindet, zeigt die Fig. 13. Hierbei erstreckt sich der Spannhebel 13 beidseitig von der Achse'16, auf der er drehbar gelagert ist. An dem einen Ende trägt er die Führungsrolle 22, die von der Kulissenführung 10 gesteuert wird, am anderen Ende ist die nun als Zugfeder ausgebildete Feder 15 gelenkig gelagert.
  • Weiterhin zeigt die Fig. 14 eine Stirnansicht eines Hauptschaltstiftes 3, bei dem auf jeder Seite ein gleichartig aufgebauter Sprungfederantrieb 9 für den Hilfsschaltstift 7 angeordnet ist. Zur Versteifung der Anordnung ist hier der Spannhebel 13 gabelförmig ausgebildet.

Claims (8)

1. Trennschalter für metallgekapselte, druckgasisolierte Hochspannungsschaltanlagen mit einer zwischen Feldelektroden liegenden Trennstrecke, die durch einen rohrförmigen beweglichen Hauptschaltstift überbrückbar ist, dessen fester Gegenkontakt ebenfalls rohrförmig ausgebildet ist, und bei dem der bewegliche Hauptschaltstift einen durch eine Feder bewegbaren Hilfsschaltstift enthält, dessen Gegenkontakt im festen Gegenkontakt des Hauptschaltstiftes liegt, wobei durch eine im Innern der einen Feldelektrode liegende mechanische Steuerung eine Bewegung des Hilfsschaltstiftes relativ zum beweglichen Hauptschaltstift auslösbar ist, die schneller als die des beweglichen Hauptschaltstiftes ist, dadurch gekennzeichnet , daß der bewegliche Hauptschaltstift (3) auf einer in ihm gelagerten; nach außen geführten Achse (16) einen außerhalb von ihm angeordneten Sprungfederan- trieb (9) für den Hilfsschaltstift (7) trägt, der auf dieser Achse (16) drehbar gelagert ist und aus einem Spannhebel (13) und einem Antriebshebel (14) besteht, die über eine gelenkig gelagerte Feder (15) verbunden sind,
daß an dem Spannhebel (13) eine Führungsrolle (22) drehbar gelagert ist, die, mechanisch gesteuert, das jeweilige Spannen der Feder (15) bewirkt, daß der Antriebshebel (14) mittels Anschlage (20,21) in seiner Winkelbewegung begrenzt und durch die Feder (15) jeweils bis zur Strecklage (32,35) in einer der beiden, der Ein- bzw. Ausschaltstellung des beweglichen Hauptschaltstiftes (3) entsprechenden Endlage gehalten ist und
daß dieser Antriebshebel .(14) über einen Koppelheb.el (17) gelenkig mit einer in Schlitzen (19) des beweglichen Hauptschaltstiftes (3) geführten Tragachse (18) des Hilfsschaltstiftes (7) verbunden ist.
2. Trennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite des beweglichen Hauptschaltstiftes (3) auf der nach außen geführten Achse (16) ein gleich aufgebauter Sprungfederantrieb (9) angeordnet ist.
3. Trennschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Feder (15) des Sprungfederantriebs (9) für den Hilfsschaltstift (7) als Zugfeder ausgebildet ist.
4. Trennschalter ach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Strecklage (32,35) der Feder (15) des Sprungfederantriebes (9) in einer in der Trennstrecke (6) befindlichen Stellung des beweglichen Hauptschaltstiftes (3) eintritt, bei welcher der Abstand (33) zum Gegenkontakt (4) der notwendigen Spannungsfestigkeit entspricht.
5. Trennschalter nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Steuerung für die Führungsrolle (22) aus einer Kulissenführung (10) besteht, die im Innern der Feldelektrode (5) befestigt ist und zwei drehbar gelagerte identische und spiegelbildlich angeordnete Führungshebel (26,27) enthält, die jeweils gegen einen Anschlag (29) anliegen.
6. Trennschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshebel (26,27) jeweils durch eine Feder (30) am Anschlag (29) gehalten sind.
7. Trennschalter nach Anspruch 1 oder einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Trennschalter (1) zwei oder mehrere Trennstrecken (6) hintereinandergeschaltet sind.
8. Trennschalter nach Anspruch 1 oder einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (20,21) für den Antriebshebel (14) mit dem beweglichen Hauptschaltstift (3) verbunden sind.
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