EP0239783A2 - Elektrische Schalteinrichtung für hohe Schaltspannungen - Google Patents

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EP0239783A2
EP0239783A2 EP87102568A EP87102568A EP0239783A2 EP 0239783 A2 EP0239783 A2 EP 0239783A2 EP 87102568 A EP87102568 A EP 87102568A EP 87102568 A EP87102568 A EP 87102568A EP 0239783 A2 EP0239783 A2 EP 0239783A2
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EP
European Patent Office
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switch
switching device
interrupter
voltage
voltages according
Prior art date
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Ceased
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EP87102568A
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EP0239783A3 (de
Inventor
Karl Dipl.-Ing. Stegmüller (FH)
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Schneider Electric Sachsenwerk GmbH
Original Assignee
Sachsenwerk Licht und Kraft AG
AEG Sachsenwerk GmbH
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Publication date
Application filed by Sachsenwerk Licht und Kraft AG, AEG Sachsenwerk GmbH filed Critical Sachsenwerk Licht und Kraft AG
Publication of EP0239783A2 publication Critical patent/EP0239783A2/de
Publication of EP0239783A3 publication Critical patent/EP0239783A3/de
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    • 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
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/666—Operating arrangements
    • H01H33/6661—Combination with other type of switch, e.g. for load break switches
    • H—ELECTRICITY
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    • 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
    • H01H33/121—Load break switches
    • H01H33/122—Load break switches both breaker and sectionaliser being enclosed, e.g. in SF6-filled container
    • H—ELECTRICITY
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    • 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
    • H01H33/14—Multiple main contacts for the purpose of dividing the current through, or potential drop along, the arc
    • H01H33/143—Multiple main contacts for the purpose of dividing the current through, or potential drop along, the arc of different construction or type
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/666—Operating arrangements
    • H01H2033/6667—Details concerning lever type driving rod arrangements

Definitions

  • the invention relates to an electrical switching device for high switching voltages according to the preamble of the first claim.
  • Such switches have hitherto become known as breakers for direct current circuits.
  • DE OS 23 50 584 describes a DC power switching device that works with voltage dividers, in which a first circuit breaker, which can be designed as a vacuum switch, in series with a parallel circuit comprising a second circuit breaker, which can be an SF6 switch, and one electronic switch.
  • the known switching device enables a current interruption at a return voltage that is greater than the dielectric strength of each of the two circuit breakers, essentially controlled by the current-voltage characteristic of the electronic switch in conjunction with capacitors lying in parallel with the switches
  • a switchgear for interrupting high-voltage direct current has also become known, in which a series connection of a vacuum and a gas jet switch is provided, to which the Voltage control, a voltage-dependent resistor or a capacitor are connected in parallel.
  • the ability of the vacuum switch to interrupt currents when the current is steep and the return voltage is used, and on the other hand the high dielectric strength of SF6 switches, which they have in the low-frequency range of the return voltage, is used.
  • the two switches open at the same time, and the capacitor in parallel with the SF6 switch causes a delayed rise in the return voltage.
  • the known switching devices have a relatively complex structure because they use additional switching devices and control elements in addition to the two circuit breakers. Both circuit breakers also work synchronously and are charged with arc times of the same length.
  • DE-OS 29 34 776 medium-voltage switch disconnectors consist of a vacuum interrupter and an air circuit breaker.
  • the vacuum switch height is designed so that it can withstand the interruption of operating currents with inductive and capacitive. citing recurring voltages, while the air disconnect switch only has to open the de-energized high-stress isolating section.
  • the invention has for its object to provide a particularly cost-effective switching device with a small space requirement and a long service life, with which the currents that are essential for power switchgear, particularly in line operation, can be safely interrupted even with high values of the transient voltage in relation to the line voltages.
  • the switching device should also be possible to switch off all fault currents in networks with low short-circuit power.
  • the switching device should also be particularly suitable for installation in switchgear encapsulated on all sides and insulated with gas or liquid.
  • the time profile of the load characteristic curve LS 1 starting at the contact separation KT 1 of the switch S 1 is due to a steep increase in the first milliseconds and a peak value reached after about 10 ms, which for load switch systems, for example, is about twice the phase voltage Up h ( Peak value) should be marked.
  • the contact separation KT 2 of the switch S 2 is later by the interval ⁇ t; the associated load characteristic curve LS 2 begins at time KT 2, it increases linearly with a comparatively low slope to a final value that is significantly greater than that of LS 1.
  • the maximum value of the load characteristic curve LS 1 is in turn significantly higher than the switching voltages U WL ' occurring in the first interrupting phase in a three-phase system when load currents i L are provided with inductive components, as can also be seen from FIG. 1.
  • load currents are therefore interrupted by switch S 1 alone.
  • Inexpensive vacuum circuit breakers with a small nominal voltage can advantageously be used for this.
  • Vacuum load switches with a nominal voltage of 7.2 kV or 12 kV are suitable for use in networks with a nominal voltage of 24 kV.
  • ⁇ t is set in the order of magnitude of the arc time that occurs when inductive currents are interrupted and is several milliseconds.
  • FIG. 2b shows the temporal sequence of movements of the two switches S 1 and S 2 with x 1 as the contact path of the switch 1 and x 2 as the contact path of the switch 2.
  • a small vacuum load switch is provided as switch S 1 with a low dielectric strength in relation to the operating voltage of the system, which is controlled by a drive S 11.
  • Load switches of simple design which work with a high-quality insulating medium, such as SF6, N 2 or switch oil, can be provided as switch S 2. They are actuated via the crank mechanism S 21 by a drive, not shown.
  • the switch S 2 Since the switch S 2 opens later according to the inventive concept by the time difference dt, it is not loaded by weak inductive currents or only briefly in the last quenching phases. This also applies to the interruption of capacitive currents effective arc time, as can be seen from Figure 1, in the first quenching phase only in the falling part of the current i c . In many cases, the switch S 2 will therefore not need an actual extinguishing device. However, in order to be able to promise the longest possible maintenance intervals for the entire switching device, it is advisable to equip the switching contacts of switch S 2 with contact parts 21 and 22 made of erosion-resistant material. (Figure 5).
  • the insulating medium of the switch S 2 can simultaneously be used to increase the external insulation strength of the switch S 1. This makes it possible to use listed vacuum switches with a relatively low nominal voltage for S 1. Since the arc load in switch S 2 is very low due to the contact opening being delayed by Llt, there is no significant reduction in the insulating capacity of the switching device even after many switching operations.
  • the drives of the switches S 1 and S 2 are synchronized via known mechanical or electrical means, which are not shown because they are not essential to the invention, in such a way that the contact openings differ by the time interval dt.
  • FIGS. 3 and 4 each show a sequence of the positions of the switches S 1 and S 2 which are characteristic when a partially inductive load current i L or a capacitive current i c is interrupted.
  • switch S 1 has opened while switch S 2 is still closed, an arc Li is burning at the electrodes of switch S 1 (see FIG. 1).
  • the switch position IIIb is shortly after the contact separation KT 2 of the switch S 2, the current i c has not yet been interrupted by the switch S 1 been. Arcs Li therefore burn in both switches. After the next zero crossing, i c is interrupted, the switches S 1 and S 2 connected in series withstand the peak value ⁇ We of the capacitive switching voltage.
  • the idea of the invention of the gradual interruption of different types of load cases in consumer networks can also be applied sensibly with other coordination of the switching voltages to the load characteristics. So it can be advantageous in some cases to set the upper limit of the characteristic curve LS 1 to a value that is greater than 2.5 x ⁇ ph , while after the contact separation of switch S 2 additional faults with earth faults are interrupted with even greater switching voltages. With an appropriate design of the voltage values, the switching device according to the invention can also be used to advantage for single or two-phase networks.
  • the switches S 1 and S 2 can be combined in a combined switching device with a common drive.
  • 5 shows in a three-field circuit breaker system with the switches X, Y and Z how the switch S 1 is integrated as a vacuum switch in the switch S 2 provided with a swivel arm 13.
  • the switched-on position I of the switching device with a fixed contact 11 which is connected to the busbar 12, the swivel arm 13 with its contact piece 14, the vacuum load switch 15 arranged in the swivel arm, and the fixed fulcrum contact 16, which connects the switch to a bushing 17 or a socket of a high-voltage connector, shown schematically.
  • the fulcrum contact 16 carries the fulcrum 18 of the swivel arm 13 and a link 19 with which the opening movement of the vacuum switch 15 is controlled so that it takes place in its essential part before the galvanic separation of the swivel arm 13 from the fixed contact 11.
  • the switching device In the middle switch Y, the switching device can be seen in a position which corresponds to the position IIIb in FIG. 4 shortly before the interruption of a capacitive current.
  • the fixed contact 11 and the swivel arm 13 can be reinforced by the contact parts 21 and 22 made of erosion-resistant contact material.
  • the switch Z is shown in the open position of the switching device. (Position IV on Figure 4).
  • the switching device just described is preferably used with at least three three-pole switching units in a completely encapsulated, gas- or liquid-insulated switchgear assembly, the encapsulation 23, as well as a moisture absorber 24, which is recommended for SF6-insulated systems, also being indicated in FIG. 5 is.

Landscapes

  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)

Abstract

Elektrische Schalteinrichtung für hohe Schaltspannungen. Die Erfindung betrifft einen Stromunterbrecher für Hochspannungsnetze mit mindestens 2 in Reihe geschalteten Schaltern (S 1) und (S 2) mit voneinander abweichenden Unterbrechungsprinzipien. Der Schalter (S 1) unterbricht bei hohen zulässigen Schaltzahlen alle ohmschen und induktiven Lastströme mit kurzen Lichtbogenzeiten allein, während der Schalter (S 2) eine Zeitspanne (Δ t) von einigen Millisekunden nach Schalter (S 1) öffnet und in Serie zu Schalter (S 1) die Unterbrechung von kapazitiven Strömen und Störströmen mit hohen Schaltspannungen bewirkt. Schalter (S 1) ist vorzugsweise ein Vakuum-Lastschalter mit vergleichsweise geringer Nennspannung, während Schalter (S 2) ein Gas- oder Flüssigkeits-Lastschalter geringer Schaltleistung sein kann, der gleichzeitig auch die Funktion eines Trennschalters erfüllt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Schalteinrichtung für hohe Schaltspannungen nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.
  • Solche Schalter sind bisher als Unterbrecher für Gleichstromkreise bekannt geworden. So beschreibt DE OS 23 50 584 eine mit Spannungsteilern arbeitende Gleichstrom-Leistungs-Schalteinrichtung, bei der ein erster Leistungsschalter, der als Vakuumschalter ausgebildet sein kann, in Reihe mit einer Parallelschaltung aus einem zweiten Leistungsschalter, der ein SF6-Schalter sein kann, und einem elektronischen Schalter, angeordnet ist. Durch die bekannte Schalteinrichtung wird eine im wesentlichen durch die Strom-Spannungscharakteristik des elektronischen Schalters in Verbindung mit zu den Schaltern parallel liegenden Kondensatoren gesteuerte Stromunterbrechung bei einer Wiederkehrspannung ermöglicht, die größer als die Spannungsfestigkeit jedes der beiden Leistungsschalter istA
  • Nach DE OS 31 31 271 ist ebenfalls eine Schaltanlage zur Unterbrechung von hochgespanntem Gleichstrom bekannt geworden, bei der eine Reihenschaltung von einem Vakuum-und einem Gasstrahlschalter vorgesehen ist, denen zur Spannungssteuerung ein spannungsabhängiger Widerstand bzw. ein Kondensator parallel geschaltet sind. Dabei wird einerseits das Vermögen der Vakuumschalter zur Unterbrechung von Strömen bei großer Steilheit des Stromes und der Wiederkehrspannung, sowie andererseits die große dielektrische Festigkeit von SF6-Schaltern, die diese im niederfrequenten Bereich der Wiederkehrspannung aufweisen, genutzt. Die beiden Schalter öffnen gleichzeitig, und der zum SF6-Schalter parallel liegende Kondensator bewirkt an diesem einen verzögerten Anstieg der Wiederkehrspannung.
  • Die bekannten Schalteinrichtungen haben einen verhältnismäßig aufwendigen Aufbau, denn sie verwenden außer den beiden Leistungsschaltern zusätzliche Schaltgeräte und Steuerungselemente. Beide Leistungsschalter arbeiten außerdem synchron und werden mit gleichlangen Lichtbogenzeiten beaufschlagt.
  • Darüber hinaus sind in DE-OS 29 34 776 Mittelspannungslasttrennschalter beschrieben, die aus einer Vakuumschaltröhre und einem Lufttrennschalter bestehen. Die Vakuumschalterhöhe ist dabei so ausgelegt, daß sie die bei der Unterbrechung von Betriebsströmen mit induktiven und kapa- . zitiven Stromanteilen vorkommenden Wiederkehrspannungen beherrscht, während der Lufttrennschalter lediglich die stromlose Öffnung der dielektrisch hochbeanspruchten Trennstrecke vorzunehmen hat.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders kostengünstige Schalteinrichtung mit kleinem Raumbedarf und großer Lebensdauer zu schaffen, mit der die im Netzbetrieb vorallem für Lastschaltanlagen wesentlichen Ströme auch bei bezogen auf die Netzspannungen hohen Werten der Einschwingspannung sicher unterbrochen werden können. Mit der neuen Schalteinrichtung sollen außerdem auch alle Fehlerströme in Netzen mit kleiner Kurzschlußleistung abgeschaltet werden können. Die Schalteinrichtung soll sich weiterhin besonders zum Einbau in allseitig gekapselte, mit Gas oder Flüssigkeit isolierte Schaltanlagen eignen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des ersten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den Unteransprüchen.
  • Der Erfindungsgedanke läßt sich besonders wirkungsvoll bei Mehrzwecklastschaltern realisieren. An den folgenden Figuren wird das Wesentliche der Erfindung erklärt.
  • Es zeigen:
    • Figur 1 Zeitlicher Verlauf der Lastkennlinie der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung und verschiedener Schaltspannungen.
    • Figur 2a Prinzipieller Aufbau der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung.
    • Figur 2b Schematischer Bewegungsablauf zu Fig. 2a.
    • Figur 3 Schaltfolge bei der Unterbrechung eines teilweise induktiven Laststromes.
    • Figur 4 Schaltfolge bei der Unterbrechung eines kapazitiven Stromes.
    • Figur 5 Integrierte Ausführung der Schalter S 1 und S 2 in einer geschlossenen Kapselung.
  • In Figur 1 sind die grundsätzlichen Überlegungen des Erfindungsgedankens in einem Schaubild verdeutlicht.
  • Der zeitliche Verlauf der bei der Kontakttrennung KT 1 des Schalters S 1 beginnenden Lastkennlinie LS 1 ist durch einen steilen Anstieg in den ersten Millisekunden und durch einen nach etwa 10 ms erreichten Höchstwert, der für Lastschalteranlagen z.B. etwa das 2-fache der Phasenspannung Uph (Scheitelwert) betragen soll, gekennzeichnet.
  • Die Kontakttrennung KT 2 des Schalters S 2 liegt um das Intervall- Δt später; die zugehörige Lastkennlinie LS 2 beginnt zum Zeitpunkt KT 2, sie steigt linear mit vergleichsweise geringer Steilheit auf einen Endwert an, der deutlich größer als der von LS 1 ist. Der Höchstwert der Lastkennlinie LS 1 ist wiederum deutlich höher als die bei der Unterbrechung von mit induktiven Anteilen versehenen Lastströmen iL in der erstunterbrechenden Phase bei dreiphasigem System auftretenden Schaltspannungen UWL' wie ebenfalls aus Figur 1 zu ersehen ist. Solche Lastströme werden demnach vom Schalter S 1 allein unterbrochen. Vorteilhafterweise können dafür kostengünstige Vakuumlastschalter einer kleinen Nennspannung verwendet werden. So eignen sich Vakuumlastschalter der Nennspannung .7,2 kV oder 12 kV zum Einsatz in Netzen mit einer Nennspannung von 24 kV.
  • Bei der Unterbrechung eines kapazitiven Stromes i schwingt die Wiederkehrspannung uWC in der erstlöschenden Phase mit geringer Steilheit jedoch wesentlich höher auf und würde im Schnittpunkt A mit der Lastkennlinie LS 1 zu einer erneuten Zündung des Lichtbogens und somit zu einer Rückzündung des Schalters führen. Durch die Reihenschaltung des Schalters S 1 mit dem Schalter S 2, der um ein Intervall Δt später öffnet, läßt sich eine Lastkennlinie LSges erzeugen, die eine sichere Unterbrechung kapazitiver Ströme ermöglicht. Erfindungsgemäß ist Δt in der Größenordnung der bei der Unterbrechung induktiver Ströme auftretenden Lichtbogenzeit eingestellt und beträgt mehrere Millisekunden.
  • Zum besseren Verständnis der bei Schaltvorgängen in kapazitiven Stromkreisen auftretenden Schaltspannungen sei auf den Aufsatz: "Ein- und Ausschalten von Hochspannungskondensatoren mit Druckluftschaltern", BBC-Nachrichten Okt./Nov. 1956, Seite 128-135, hingewiesen. Aus dieser Arbeit geht hervor, daß bei der Unterbrechung von Kondensatorbatterien Scheitelwerte der netzfrequenten Schaltspannung Uw auftreten, die gegenüber dem Scheitelwert der Phasenspannung Uph in der erstlöschenden Phase einen Ampli- tudenfaktor UW / Uph von 2,5 und bei einphasigem Erdschluß sogar von 3,6 aufweisen.
  • Konventionelle Schaltgeräte für die oben beschriebenen Schaltaufgaben müssen diesen Schaltspannungen, die bei Mittelspannungsnetzen in der Größenordnung der genormten Prüfwechselspannung liegen, standhalten. Das bedeutet bei Vakuumlastschaltern die Verwendung von relativ großen Schaltkammern, die hohe Kosten verursachen.
  • In Figur 2a ist der prinzipielle Aufbau der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung in einphasiger Darstellung angegeben. Auf Figur 2b ist der zeitliche Bewegungsablauf der beiden Schalter S 1 und S 2 mit x1 als Kontaktweg des Schalters 1 und x2 als Kontaktweg des Schalters 2 gezeigt. Als Schalter S 1 ist ein kleiner Vakuumlastschalter mit bezogen auf die Betriebsspannung des Systems niedriger Spannungsfestigkeit vorgesehen, der von einem Antrieb S 11 gesteuert wird. Als Schalter S 2 können einfach aufgebaute Lastschalter, die mit einem hochwertigen Isoliermedium, wie SF6, N2 oder Schalteröl arbeiten, vorgesehen werden. Sie werden über den Kurbeltrieb S 21 von einem nicht dargestellten Antrieb betätigt. Da der Schalter S 2 nach dem Erfindungsgedanken um die Zeitdifferenz dt später öffnet, wird er durch schwache induktive Ströme nicht oder nur in den letztlöschenden Phasen kurzzeitig belastet. Auch bei der Unterbrechung kapazitiver Ströme liegt die wirksame Lichtbogenzeit, wie aus Figur 1 erkennbar, in der erstlöschenden Phase nur im abfallenden Teil des Stromes ic. In vielen Fällen wird daher der Schalter S 2 keine eigentliche Löscheinrichtung benötigen. Um jedoch für die gesamte Schalteinrichtung möglichst lange Wartungsintervalle zusagen zu können, empfiehlt sich die Bestückung der Schaltkontakte des Schalters S 2 mit Kontaktteilen 21 und 22 aus abbrandfestem Werkstoff. (Figur 5).
  • Nach einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung kann das Isoliermedium des Schalters S 2 gleichzeitig auch zur Erhöhung der äußeren Isolationsfestigkeit des Schalters S 1 verwendet werden. Dadurch wird es möglich, für S 1 listenmäßige Vakuumschalter einer relativ geringen Nennspannung einzusetzen. Da die Lichtbogenbelastung im Schalter S 2 durch die um Llt verzögerte Kontaktöffnung nur sehr gering ist, tritt auch nach vielen Schaltvorgängen keine nennenswerte Minderung des Isoliervermögens der Schalteinrichtung ein.
  • Die Antriebe der Schalter S 1 und S 2 sind über bekannte, nicht dargestellte, weil nicht erfindungswesentliche, mechanische oder elektrische Mittel so synchronisiert, daß die Kontaktöffnungen um das Zeitintervall dt differieren.
  • Um die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung weiter zu verdeutlichen, ist in den Figuren 3 und 4 je ein Ablauf der bei der Unterbrechung eines teilweise induktiven Laststromes iL bzw. eines kapazitiven Stromes ic charakteristischen Stellungen der Schalter S 1 und S 2 angegeben.
  • Bei Schalterstellung I sind beide Schalter geschlossen, der Betriebsstrom fließt über die Schalter S1 und S2 zum Verbraucher V oder zum Kondensator -C.
  • In der Schalterstellung II hat Schalter S 1, geöffnet, während Schalter S 2 noch geschlossen ist, an den Elektroden von Schalter S 1 brennt ein Lichtbogen Li (siehe Figur 1).
  • In Figur 3 ist in Schalterstellung IIIa der Lichtbogen erloschen und iL = 0. Der Schalter S 1 hat dabei nahezu völlig geöffnet und beherrscht die Schaltspannung UWL. Der Unterbrechungsvorgang ist beendet, obwohl der Schalter S 2 noch geschlossen ist. Am Abschluß der Schalterbewegung in Schalterstellung IV sind beide Schalter offen.
  • In Figur 4 liegt die Schalterstellung IIIb kurz nach der Kontakttrennung KT 2 des Schalters S 2, der Strom ic ist bis dahin von dem Schalter S 1 noch nicht unterbrochen worden. Es brennen daher in beiden Schaltern Lichtbögen Li. Nach dem nächsten Nulldurchgang wird ic unterbrochen, die in Reihe geschalteten Schalter S 1 und S 2 widerstehen dem Scheitelwert ÛWe der kapazitiven Schaltspannung.
  • Der Erfindungsgedanke der gestuften Unterbrechung von verschiedenartigen Belastungsfällen in Verbrauchernetzen ist auch bei anderer Koordinationen der Schaltspannungen zu den Lastkennlinien sinnvoll anzuwenden. So kann es in manchen Fällen vorteilhaft sein, die Obergrenze der Kennlinie LS 1 auf einen Wert festzulegen, der größer als 2,5 x Ûph ist, während nach der Kontakttrennung von Schalter S 2 zusätzlich erdschlußbehaftete Störungen mit noch größeren Schaltspannungen unterbrochen werden. Bei entsprechender Auslegung der Spannungswerte läßt sich die erfindungsgemäße Schalteinrichtung auch für ein- oder zweiphasige Netze nutzbringend einsetzen.
  • Um besonders kleinvolumige Schaltanlagen mit den Vorteilen des Erfindugnsgedankens ausrüsten zu können, ist die konstruktive Vereinigung der Schalter S 1 und S 2 in ein kombiniertes Schaltgerät mit einem gemeinsamen Antrieb ausführbar. In Figur 5 ist dabei in einer dreifeldigen Lastschalteranlage mit den Schaltern X, Y und Z gezeigt, wie der Schalter S 1 als Vakuumschalter in den mit einem Schwenkarm 13 versehenen Schalter S 2 integriert ist. Unter Bezugnahme auf die Figur 1 und Figur 4 ist für den Schalter X die eingeschaltete Stellung I der Schalteinrichtung mit einem ortsfesten Kontakt 11, der mit der Sammelschiene 12 in Verbindung steht, dem Schwenkarm 13 mit seinem Kontaktstück 14, dem im Schwenkarm angeordneten Vakuumlastschalter 15, sowie dem ortsfesten Drehpunktkontakt 16, der den Schalter mit einer Durchführung 17 oder einer Buchse einer Hochspannungssteckverbindung verbindet, schematisch dargestellt. Der Drehpunktkontakt 16 trägt dabei den Drehpunkt 18 des Schwenkarmes 13 sowie eine Kulisse 19, mit der die Öffnungsbewegung des Vakuumschalters 15 so gesteuert wird, daß sie in ihrem wesentlichen Teil vor der galvanischen Trennung des Schwenkarmes 13 von dem ortsfesten Kontakt 11 erfolgt.
  • Beim mittleren Schalter Y ist die Schalteinrichtung in einer Position, die der Stellung IIIb in Figur 4 kurz vor der Unterbrechung eines kapazitiven Stromes entspricht, zu sehen. Der ortsfeste Kontakt 11 und der Schwenkarm 13 kann durch die Kontaktteile 21 und 22 aus abbrandfestem Kontaktwerkstoff verstärkt sein. Der Schalter Z ist in der Offenstellung der Schalteinrichtung gezeigt. (Stellung IV auf Figur 4).
  • Die eben beschriebene Schalteinrichtung wird vorzugsweise mit mindestens drei dreipoligen Schalteinheiten in einer vollständig gekapselten, gas- oder flüssigkeitsisolierten Schaltanlage eingesetzt, wobei in Figur 5 auch die umschließende Kapselung 23, sowie ein, der für SF6-isolierte Anlagen zu empfehlende Feuchte-Absorber 24, angegeben ist.
    • Begriffe
    • i, iL, ic ....... Strom; indukt., kapazitiver Strom
    • u,U ............. Spannung
    • u WL, U WL ......... Schaltspannung bei induktiver Last
    • u WC. U WC ......... Schaltspannung bei kapazitiver Last
    • Uph .............. Phasenspannung
    • t ............... Zeit
    • Δt .............. Zeitintervall
    • A ............... Schnittpunkt
    • S1, S2 ........... Schalter 1, Schalter 2
    • KT1, KT2 ......... Kontakttrennung der Schalter S1, S2
    • LS1, LS2 ......... Lastkennlinie der Schalter S1, S2
    • LSges ............ Lastkennlinie der Reihenschaltung S1 und S2.
    • X, X1, X2 ........ Kontäktweg
    • S11 .............. Antrieb von S1
    • S21 .............. Kurbeltrieb für S2
    • V ............... teilinduktiver Verbraucher
    • C ............... Kapazität
    • Li ............... Lichtbogen
    B e g r i f f e
    • 11 ............ ortsfester Kontakt
    • 12 ............ Sammelschiene
    • 13 ............ Schwenkarm
    • 14 ............ Kontaktstück am Schwenkarm
    • 15 ............ Vakuumlastschalter
    • 16 ............ Drehpunktkontakt
    • 17 ............ Durchführung
    • 18 ............ Drehpunkt
    • 19 ............ Kulisse
    • 21, 22 ........ Kontaktteile aus abbrandfestem Kontaktwerkstof.
    • 23 ........... Kapselung
    • 24 ........... Feuchte-Absorber

Claims (11)

1. Elektrische Schalteinrichtung für hohe Schaltspannungen, die aus mindestens zwei in Reihe geschalteten, mit Steuerungselementen zur Spannungsverteilung versehenen Stromunterbrechern verschiedenen Löschprinzips mit unterschiedlichem dielektrischem Verhalten unmittelbar nach dem Nulldurchgang des zu unterbrechenden Stromes besteht, von denen
- ein erster Unterbrecher einen steilen Anstieg der Spannungsfestigkeit bei einem einen Bruchteil der erforderlichen Gesamtspannung betragenden Höchstwert derselben aufweist und vorzugsweise ein Vakuumschalter ist, und
- ein zweiter Unterbrecher einen vergleichsweise flachen Anstieg der Spannungsfestigkeit mit einem Höchstwert, der über dem des ersten Unterbrechers liegt, aufweist und vorzugsweise ein Gasschalter ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß in einem Netz bestimmter Nennspannung
- der erste Unterbrecher ein Schalter (S 1) mit in Relation zur Netzspannung kleiner Betriebsspannung ist, der vorallem mit induktiven Anteilen versehene Last- und Fehlerströme bei vergleichsweise kleinen Schaltspannungen ohne Mitwirkung des zweiten Unterbrechers unterbrechen kann,
- der zweite Unterbrecher ein Schalter (S 2) für vergleichsweise kleinere Lastströme ist, dessen Schaltkontakte ein mehrere Millisekunden betragendes Zeitintervall (Δt) nach dem ersten Unterbrecher öffnen,
- die Reihenschaltung beider Unterbrecher kapazitive Ströme auch unter Erdschlußbedingungen mit vergleichsweise großen Schaltspannungen rückzündungsfrei unterbrechen kann, wobei die Spannungsverteilung über die beiden geöffneten Unterbrecher vorzugsweise durch deren Eigen- und Erdkapazitäten gesteuert werden kann.
2. Elektrische Schalteinrichtung für hohe Schaltspannungen nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
daß das Zeitintervall (Δt) gleich der mittleren Lichtbogenzeit für mit induktiven Anteilen versehene Lastströme ist.
3. Elektrische Schalteinrichtung für hohe Schaltspannungen nach Anspruch 1 und 2
dadurch gekennzeichnet,
daß als Schalter (S 1) ein Vakuumlastschalter mit relativ zur Netzspannung kleiner Betriebsspannung und als Schalter (S 2) ein Lastschalter kleiner Leistung mit einem gasförmigen Löschmittel, vorzugsweise SF6 eingesetzt ist.
4. Elektrische Schalteinrichtung für hohe
Schaltspannungen nach Anspruch 1 bis 3
dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Unterbrecher keine abgeschlossene Löschstrecke aufweist und daß sein Löschmittel gleichzeitig die äußere Isolation des ersten Unterbrechers erhöht.
5. Elektrische Schalteinrichtung für hohe Schaltspannungen nach Anspruch 4
dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Unterbrecher gleichzeitig auch die Funktion eines Trennschalters hat.
6. Elektrische Schalteinrichtung für hohe Schaltspannungen nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Schalter (S 1) und (S 2) getrennte, mechanisch oder elektrisch miteinander gekoppelte Antriebe haben.
7. Elektrische Schalteinrichtung für hohe Schaltspannungen nach Anspruch 1,3 und 5
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schalter (S 1) in den Schwenkarm (13) des Schalters (S 2) integriert ist und abhängig von dessen Stellung zwangsläufig betätigt wird.
8. Elektrische Schalteinrichtung für hohe Schaltspannungen nach Anspruch 1, 5 und 7
dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere, vorzugsweise drei dreipolige Schalteinheiten in eine gemeinsame gas- bzw. flüssigkeitsdichte Kapselung eingebaut sind.
9. Elektrische Schalteinrichtung für hohe Schaltspannungen nach Anspruch 1, 4, 5, 7 und 8
dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (S 2) eine Isolierflüssigkeit, vorzugsweise Schalteröl als Löschmittel verwendet.
10. Elektrische Schalteinrichtung für hohe
Schaltspannungen nach Anspruch 1, 5, 7, 8 und 9
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schalter (S 2) neben der Betriebs- und Trennstellung auch eine dritte Stellung zur ErdungV und daß der Erdungsvorgang durch aufeinanderfolgendes Schließen der Schalter (S 2) und (S 1) erfolgt. Vaufweist
11. Elektrische Schalteinrichtung für hohe Schaltspannungen nach Anspruch 8
dadurch gekennzeichnet ,
daß in der gasdichten Kapselung (23) der Schalteinrichtung ein Feuchte-Absorber (24) vorgesehen ist.
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