EP0157922B1 - High-voltage switch - Google Patents
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- H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
- H01H33/16—Impedances connected with contacts
- H01H33/166—Impedances connected with contacts the impedance being inserted only while closing the switch
Definitions
- the invention relates to a high-voltage switch according to the preamble of claim 1. Such switches are used to connect high voltage to longer transmission lines.
- a high-voltage switch according to the preamble of claim 1 is known (US-A-4 338 500), in which, in addition to a fixed and a movable rated current contact and a fixed and a movable erosion contact, a third pair of contacts is used to interpose the on-resistance.
- the object of the invention is to simplify the construction of generic switches and to make them cheaper.
- 1, 2a-c, 3a-c show an essentially axially symmetrical high-voltage switch which, in its basic construction in a porcelain housing 1, has a fixed contact piece 2 with a nominal current contact and a fixed erosion contact 3 arranged in the area of the switch axis and surrounded by the nominal current contact contains as well as a movable contact piece 4 with a movable nominal current contact 5 and a movable erosion contact 6.
- a switch-on resistor 8 Arranged between the fixed contact piece 2 and a flange 7 forming a first electrical connection is a switch-on resistor 8, which is electrically connected between a resistance contact 9 and the flange 7 and which is bridged in the course of the switch-on process.
- the movable contact piece 4 is in an electrically conductive connection via a fixed piston 10, with which it forms a blowing device, with a second flange 11 forming a second electrical connection. At its end facing the fixed contact piece 2, it carries an insulating nozzle 12 coaxially surrounding the movable erosion contact 6.
- the rated current contact of the fixed contact 2 has a ring of contact fingers 13 at its end facing the movable contact 2. It is in the switched-on position with the first flange 7 in an electrically conductive connection.
- the nominal current contact of the fixed contact 2 is designed as a sliding nominal current contact 14, which can be displaced to a limited extent in the switch-on direction from a basic position assumed in the switch-off position against the force of a spring 15.
- the movable nominal current contact 5 has a stop 16 which interacts with the ends of the contact fingers 13 in the course of the switching-on movement of the movable contact piece 4.
- a nominal current bridging contact 19 which is arranged within the area surrounded by the sliding nominal current contact 14 and is in electrical contact with the same in the switched-on position, but is insulated from it when it is in the basic position, is isolated by means of an insulated through an axial bore in the switch-on resistor 8 guided conductor 20 with the first flange 7 electrically connected.
- the resistance contact 9 is constantly in electrical contact with the slide rated current contact 14.
- the fixed erosion contact 3 like the rated current bypass contact 19, is connected in an electrically conductive manner to the first flange 7 by means of the conductor 20. It is insulated from the resistance contact 9 in the switched-on position and can only be used with the same via the nominal current bridging contact 19 and the Slide nominal current contact 14 make an electrically conductive connection.
- the nominal sliding current contact 14 and the nominal current bridging contact 19 are arranged relative to one another such that the electrical contact occurring between them due to the displacement of the nominal sliding current contact 14 in the switch-on direction in the course of the switch-on movement is only established after the fixed erosion contact 3 has been contacted by the movable erosion contact 6. As a result, pre-ignition between the nominal slide current contact 14 and the nominal current bridging contact 19 are avoided.
- the contact surfaces of the rated current bridging contact 19 and the resistance contact 9 are cylindrical in shape and interact with contact zones 21, 22 in the form of cylindrical jackets on the inner surface of the nominal sliding current contact 14.
- the resistance contact 9 is arranged on the switch-on side of the nominal current bridging contact 19, its contact surface has a larger radius than that of the nominal current bridging contact 9.
- the insulating zone 23 is connected to the contact zone 21 interacting with the nominal current bridging contact 19, the inner surface of which is attached when the Nominal slide current contact 14 is in the basic position or is only slightly displaced relative to the same, surrounds the nominal current bridging contact 19 and isolates it from the nominal slide current contact 14.
- the time is plotted on the abscissa in FIG. 4 and the stroke of the movable switching element 2 (solid line) and the displacement of the sliding current contact 14 from the basic position (broken line) are plotted on the ordinate.
- the designations 1, o, 1, u, 2a, 2b, 2c, 3a, 3b, 3c below the abscissa refer to the figures 1, upper and lower halves, 2a-c, 3a, which represent the state of the switch reached at the given time - c.
- the switch reaches a second intermediate state, shown in FIG. 2b, in which the movable erosion contact 6 just reaches the fixed erosion contact 3, whereby the pre-ignition which occurs again due to the voltage drop across the switch-on resistor 8 occurs anyway Burn-resistant ends of the erosion contacts are caught.
- a further electrically conductive connection is established between the first flange 7 and the second flange 11. It includes the conductor 20, the fixed erosion contact 3, the movable contact piece 4 and the piston 10.
- the on-resistance 8 is thus bridged.
- the stop 16 abuts the tips of the contact fingers 13 of the sliding current contact 14, which is still in the basic position.
- the sliding current contact 14 is carried along by it and moved against the force of the spring 15 in the switch-on direction.
- the switch reaches an intermediate state shown in FIG. 2c, in which the contact zone 21 of the nominal sliding current contact 14 just reaches the contact lamella of the nominal current bridging contact 19, with which one connects the conductor 20 via the nominal current bridging contact 19 and the nominal sliding current contact 14 to the movable contact piece 4 Nominal current path is established.
- the further course of the switch-on movement brings the switch at a time E into the switch-on position shown in FIG. 1, lower half.
- the switch reaches a fourth intermediate state - shown in FIG. 3a - at a point in time F, in which the movable nominal current contact 5 just separates from the delayed sliding nominal current contact 14.
- the nominal current path is interrupted from then on.
- a fifth intermediate state is reached - shown in FIG. 3b - in which the movable erosion contact 6 just separates from the fixed erosion contact 3. An arc is drawn between them, which is blown and the extinguishing of which is completed at a point in time H.
- a sixth intermediate state shown in FIG. 3c, in which the movable contact piece 4 has almost again reached the position assumed in the switch-off position and the contact zone 21 on the nominal sliding current contact 14 runs from the contact lamella of the nominal current bridging contact 19 in the course of returning the latter to the basic position.
- the movable contact piece 4 reaches the position assumed in the switch-off position, and a little later the delayed sliding nominal current contact 14.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungsschalter gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Schalter werden zur Aufschaltung von Hochspannung auf längere Übertragungsleitungen verwendet.The invention relates to a high-voltage switch according to the preamble of
Es ist ein Hochspannungsschalter gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt (US-A-4 338 500), bei welchem neben einem feststehenden und einem beweglichen Nennstromkontakt sowie einem feststehenden und einem beweglichen Abbrandkontakt ein drittes, der Zwischenschaltung des Einschaltwiderstandes dienendes Kontaktpaar vorhanden ist.A high-voltage switch according to the preamble of
Aufgabe der Erfindung ist es, gattungsgemässe Schalter konstruktiv zu vereinfachen und zu verbilligen.The object of the invention is to simplify the construction of generic switches and to make them cheaper.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung, wie sie im Patentanspruch 1 gekennzeichnet ist, gelöst.This object is achieved by the invention as characterized in
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu sehen, dass nur zwei Kontaktpaare erforderlich sind. Dadurch vereinfacht sich der Aufbau gattungsgemässer Schalter beträchtlich. Ausserdem ermöglicht es die Erfindung, derartige Schalter leichter und kompakter zu bauen, was sich auch auf Dimensionierung und Kosten des Gehäuses und anderer Teile günstig auswirkt.The advantages achieved by the invention can be seen primarily in the fact that only two contact pairs are required. This considerably simplifies the construction of generic switches. In addition, the invention enables such switches to be made lighter and more compact, which also has a favorable effect on the dimensions and costs of the housing and other parts.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail below with the aid of drawings which illustrate only one embodiment.
Es zeigen:
- Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch einen erfindungsgemässen Hochspannungsschalter, oben im Ausschalt, unten im Einschaltzustand,
- Fig. 2a - 2c jeweils eine Hälfte eines axialen Längsschnitts
durch die Schaltstücke des erfindungsgemässen Hochspannungsschalters in im Verlauf des Einschaltvorgangs durchlaufenen Zwischenzuständen, - Fig. 3a - 3c entsprechende Längsschnitte, welche im Verlauf
des Ausschaltvorgangs durchlaufenen Zwischenzuständen entsprechen, - Fig. 4 diagrammatisch den zeitlichen Verlauf der Hübe von Teilen des erfindungsgemässen Schalters während eines Einschaltvorgangs und eines Ausschaltvorgangs.
- 1 shows an axial longitudinal section through a high-voltage switch according to the invention, at the top when switched off, at the bottom when switched on,
- 2a-2c each half of an axial longitudinal section
by the switching elements of the high-voltage switch according to the invention in intermediate states which have passed through in the course of the switching-on process, - 3a - 3c corresponding longitudinal sections, which in the course
correspond to the intermediate states passed through the switch-off process, - Fig. 4 shows diagrammatically the time course of the strokes of parts of the switch according to the invention during a switch-on process and a switch-off process.
In den Figuren 1, 2a - c, 3a - c ist ein im wesentlichen axialsymmetrischer Hochspannungsschalter dargestellt, welcher in seinem grundsätzlichen Aufbau in einem Porzellangehäuse 1 ein feststehendes Schaltstück 2 mit einem Nennstromkontakt und einem im Bereich der Schalterachse angeordneten, vom Nennstromkontakt umgebenen feststehenden Abbrandkontakt 3 enthält sowie ein bewegliches Schaltstück 4 mit einem beweglichen Nennstromkontakt 5 und einem beweglichen Abbrandkontakt 6.1, 2a-c, 3a-c show an essentially axially symmetrical high-voltage switch which, in its basic construction in a
Zwischen dem feststehenden Schaltstück 2 und einem einen ersten elektrischen Anschluss bildenden Flansch 7 ist ein Einschaltwiderstand 8 angeordnet, welcher elektrisch zwischen einen Widerstandskontakt 9 und den Flansch 7 gelegt ist und welcher im Verlauf des Einschaltvorgangs überbrückt wird.Arranged between the
Das bewegliche Schaltstück 4 steht über einen feststehenden Kolben 10, mit dem zusammen es eine Blasvorrichtung bildet, mit einem einen zweiten elektrischen Anschluss bildenden zweiten Flansch 11 in elektrisch leitender Verbindung. Es trägt an seinem dem feststehenden Schaltstück 2 zugewandten Ende eine den beweglichen Abbrandkontakt 6 koaxial umgebende Isolierstoffdüse 12.The
Der Nennstromkontakt des feststehenden Schaltstücks 2 weist an seinem dem beweglichen Schaltstück 2 zugewandten Ende einen Kranz von Kontaktfingern 13 auf. Er steht in der Einschaltstellung mit dem ersten Flansch 7 in elektrisch leitender Verbindung.The rated current contact of the fixed
Erfindungsgemäss ist der Nennstromkontakt des feststehenden Schaltstücks 2 als Schiebenennstromkontakt 14 ausgebildet, welcher aus einer in der Ausschaltstellung eingenommenen Grundstellung gegen die Kraft einer Feder 15 begrenzt in Einschaltrichtung verschiebbar ist. Der bewegliche Nennstromkontakt 5 weist einen Anschlag 16 auf, welcher im Verlauf der Einschaltbewegung des beweglichen Schaltstücks 4 mit den Enden der Kontaktfinger 13 zusammenwirkt.According to the invention, the nominal current contact of the fixed
Eine Vakuumdämpfung 17 mit einem Ventil 18, welches sich öffnet, wenn der Schiebenennstromkontakt 14 zurückgeschoben wird und sonst geschlossen oder nur geringfügig gasdurchlässig ist, stellt sicher, dass die Rückführung des Schiebenennstromkontakts 14 in die Grundstellung beim Ausschaltvorgang gegenüber der Ausschaltbewegung des beweglichen Schaltstücks 4 verzögert abläuft.A
Ein Nennstromüberbrückungskontakt 19, welcher innerhalb des vom Schiebenennstromkontakt 14 umgebenen Bereichs angeordnet ist und in der Einschaltstellung mit demselben in elektrischem Kontakt steht, jedoch von ihm isoliert ist, wenn derselbe sich in der Grundstellung befindet, ist mittels eines isoliert durch eine axiale Bohrung im Einschaltwiderstand 8 geführten Leiters 20 mit dem ersten Flansch 7 elektrisch leitend verbunden.A nominal
Der Widerstandskontakt 9 ist ständig mit dem Schiebenennstromkontakt 14 in elektrischem Kontakt. Der feststehende Abbrandkontakt 3 ist wie der Nennstromüberbrückungskontakt 19 mittels des Leiters 20 mit dem ersten Flansch 7 elektrisch leitend verbunden. Er ist in der Einschaltstellung vom Widerstandskontakt 9 isoliert und kann mit demselben höchstens über den Nennstromüberbrückungskontakt 19 und den Schiebenennstromkontakt 14 in elektrisch leitende Verbindung treten.The
Der Schiebenennstromkontakt 14 und der Nennstromüberbrückungskontakt 19 sind derart relativ zueinander angeordnet, dass der durch die im Verlauf der Einschaltbewegung eintretende Verschiebung des Schiebenennstromkontakts 14 in Einschaltrichtung zwischen ihnen eintretende elektrische Kontakt erst nach der Kontaktierung des feststehenden Abbrandkontakts 3 durch den beweglichen Abbrandkontakt 6 hergestellt wird. Dadurch sind Vorzündungen zwischen dem Schiebenennstromkontakt 14 und dem Nennstromüberbrückungskontakt 19 vermieden.The nominal sliding
Die Kontaktflächen des Nennstromüberbrückungskontakts 19 und des Widerstandskontakts 9 sind zylindermantelförmig ausgebildet und wirken mit gleichfalls zylindermantelförmigen Kontaktzonen 21, 22 an der Innenfläche des Schiebenennstromkontakts 14 zusammen. Der Widerstandskontakt 9 ist dabei einschaltseitig vom Nennstromüberbrückungskontakt 19 angeordnet, seine Kontaktfläche weist einen grösseren Radius auf als die des Nennstromüberbrückungskontakts 9. Einschaltseitig an die mit dem Nennstromüberbrückungskontakt 19 zusammenwirkende Kontaktzone 21 anschliessend ist ein lsolierstoffring 23 am Schiebenennstromkontakt 14 angebracht, dessen Innenfläche, wenn sich der Schiebenennstromkontakt 14 in der Grundstellung befindet oder gegenüber derselben nur wenig verschoben ist, den Nennstromüberbrückungskontakt 19 umgibt und ihn vom Schiebenennstromkontakt 14 isoliert.The contact surfaces of the rated
Im folgenden wird anhand der Figuren 1, 2a - c, 3a - c, 4 die Funktion des dargestellten Schalters erläutert.The function of the switch shown is explained below with reference to FIGS. 1, 2a-c, 3a-c, 4.
Dabei sind in Fig. 4 auf der Abszisse die Zeit und auf der Ordinate der Hub des beweglichen Schaltstücks 2 (durchgezogene Linie) und die Verschiebung des Schiebenennstromkontakts 14 aus der Grundstellung (gestrichelte Linie) aufgetragen. Die Bezeichnungen 1, o, 1,u, 2a, 2b, 2c, 3a, 3b, 3c unterhalb der Abszisse verweisen auf die jeweils den zum gegebenen Zeitpunkt erreichten Zustand des Schalters darstellenden Figuren 1, obere und untere Hälfte, 2a - c, 3a - c.The time is plotted on the abscissa in FIG. 4 and the stroke of the movable switching element 2 (solid line) and the displacement of the sliding
Aus dem zum Zeitpunkt A eingenommenen, in Fig. 1, obere Hälfte, dargestellten Ausschaltzustand, in welchem sich der Schiebenennstromkontakt 14 in der Grundstellung befindet und vom Nennstromüberbrückungskontakt 19, dessen Kontaktfläche 21 von der Innenfläche des Isolierstoffrings 23 umgeben ist, isoliert ist, wird das bewegliche Schaltstück 2 in einen zum Zeitpunkt 8 erreichten, in Fig. 2a dargestellten ersten Zwischenzustand gebracht, in welchem der bewegliche Nennstromkontakt 5 und die Kontaktfinger 13 des Schiebenennstromkontakts 14 sich eben berühren, wobei vor der Kontaktberührung auftretende Vorzündungen von den abbrandfest ausgebildeten Enden besagter Kontakte aufgefangen werden. Von da an existiert eine durchgehende Strombahn vom ersten Flansch 7 über den Einschaltwiderstand 8, den Widerstandskontakt 9, den Schiebenennstromkontakt 14, das bewegliche Schaltstück 4 und den Kolben 10 zum zweiten Flansch 11.From the taken in at the time A, shown in Fig. 1, upper half, in which the sliding nominal
Etwa 8 ms später, zum Zeitpunkt C, erreicht der Schalter einen in Fig. 2b dargestellten zweiten Zwischenzustand, in welchem der bewegliche Abbrandkontakt 6 den feststehenden Abbrandkontakt 3 eben erreicht, wobei die wegen der über den Einschaltwiderstand 8 abfallenden Spannung wiederum auftretenden Vorzündungen von den ohnedies abbrandfest ausgebildeten Enden der Abbrandkontakte aufgefangen werden. Mit der Berührung des feststehenden Abbrandkontakts 3 und des beweglichen Abbrandkontakts 6 ist eine weitere elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten Flansch 7 und dem zweiten Flansch 11 hergestellt. Sie schliesst den Leiter 20, den feststehenden Abbrandkontakt 3, das bewegliche Schaltstück 4 und den Kolben 10 ein. Der Einschaltwiderstand 8 ist somit überbrückt. Etwa zum gleichen Zeitpunkt C stösst der Anschlag 16 an die Spitzen der Kontaktfinger 13 des Schiebenennstromkontakts 14, der sich noch in der Grundstellung befindet. Im weiteren Verlauf der Einschaltbewegung des beweglichen Schaltstücks 4 wird der Schiebenennstromkontakt 14 von demselben mitgenommen und gegen die Kraft der Feder 15 in Einschaltrichtung verschoben.About 8 ms later, at time C, the switch reaches a second intermediate state, shown in FIG. 2b, in which the
Zu einem Zeitpunkt D erreicht der Schalter einen in Fig. 2c dargestellten Zwischenzustand, in welchem die Kontaktzone 21 des Schiebenennstromkontakts 14 die Kontaktlamelle des Nennstromüberbrückungskontakts 19 eben erreicht, womit eine den Leiter 20 über den Nennstromüberbrückungskontakt 19 und den Schiebenennstromkontakt 14 mit dem beweglichen Schaltstück 4 verbindende Nennstrombahn hergestellt ist. Der weitere Verlauf der Einschaltbewegung bringt den Schalter zu einem Zeitpunkt E in die in Fig. 1, untere Hälfte dargestellte Einschaltstellung.At a point in time D, the switch reaches an intermediate state shown in FIG. 2c, in which the
Im Verlauf des Ausschaltvorgangs erreicht der Schalter zu einem Zeitpunkt F einen vierten Zwischenzustand - dargestellt in Fig. 3a -, in welchem sich der bewegliche Nennstromkontakt 5 eben vom verzögert nachlaufenden Schiebenennstromkontakt 14 trennt. Die Nennstrombahn ist von da an unterbrochen.In the course of the switch-off process, the switch reaches a fourth intermediate state - shown in FIG. 3a - at a point in time F, in which the movable nominal
Zu einem etwas späteren Zeitpunkt f wird ein fünfter Zwischenzustand erreicht - dargestellt in Fig. 3b - in welchem sich der bewegliche Abbrandkontakt 6 eben vom feststehenden Abbrandkontakt 3 trennt. Zwischen denselben wird ein Lichtbogen gezogen, der beblasen wird und dessen Löschung zu einem Zeitpunkt H abgeschlossen ist.At a somewhat later time f, a fifth intermediate state is reached - shown in FIG. 3b - in which the
Zu einem etwas späteren Zeitpunkt I wird ein in Fig. 3c dargestellter sechster Zwischenzustand erreicht, in welchem das bewegliche Schaltstück 4 beinahe wieder die in der Ausschaltstellung eingenommene Position erreicht hat und die Kontaktzone 21 am Schiebenennstromkontakt 14 im Laufe der Rückführung des letzteren in die Grundstellung von der Kontaktlamelle des Nennstromüberbrückungskontakts 19 abläuft. Zum Zeitpunkt 3 erreicht das bewegliche Schaltstück 4 die in der Ausschaltstellung eingenommene Position, etwas später auch der verzögert nachlaufende Schiebenennstromkontakt 14.At a somewhat later point in time I, a sixth intermediate state, shown in FIG. 3c, is reached, in which the
Claims (8)
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