EP0283985A2 - Hydraulischer Antrieb für ein Hochspannungsschaltgerät - Google Patents

Hydraulischer Antrieb für ein Hochspannungsschaltgerät Download PDF

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EP0283985A2
EP0283985A2 EP88104445A EP88104445A EP0283985A2 EP 0283985 A2 EP0283985 A2 EP 0283985A2 EP 88104445 A EP88104445 A EP 88104445A EP 88104445 A EP88104445 A EP 88104445A EP 0283985 A2 EP0283985 A2 EP 0283985A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
fluid
potential
control unit
hydraulic
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP88104445A
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English (en)
French (fr)
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EP0283985A3 (de
Inventor
Ferdinand Dr. Lutz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ASEA BROWN BOVERI AKTIENGESELLSCHAFT
Original Assignee
BBC Brown Boveri AG Switzerland
Asea Brown Boveri AG Germany
BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19873718869 external-priority patent/DE3718869A1/de
Application filed by BBC Brown Boveri AG Switzerland, Asea Brown Boveri AG Germany, BBC Brown Boveri AG Germany filed Critical BBC Brown Boveri AG Switzerland
Publication of EP0283985A2 publication Critical patent/EP0283985A2/de
Publication of EP0283985A3 publication Critical patent/EP0283985A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/28—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H33/30—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using fluid actuator
    • H01H33/34—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using fluid actuator hydraulic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H2009/0083—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00 using redundant components, e.g. two pressure tubes for pressure switch
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    • H01H33/02—Details
    • H01H33/42—Driving mechanisms
    • H01H33/423—Driving mechanisms making use of an electromagnetic wave communication

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic drive according to the preamble of claim 1.
  • High-voltage circuit breakers are actuated, inter alia, by hydraulic drives which have a piston-cylinder arrangement, of which the piston is connected or coupled to the movable contact piece of the power switching device.
  • the hydraulic drive is usually outside the metal encapsulation or outside the switch pole, and it is usually arranged at earth potential; the connection between the piston rod and the movable switch contact piece of the circuit breaker is made by means of insulating drive rods and, if necessary, further mechanical transmission elements. All of these transmission elements must be designed in such a way that the switching pin can be accelerated and braked without play. As a result, the design effort for such a circuit breaker is relatively high.
  • the object of the invention is to provide a hydraulic drive of the type mentioned, in which the mechanical design effort is reduced.
  • the piston-cylinder arrangement is at high voltage potential, as is the energy store, and only the control pulses for the drive and the processing of the signals coming from the drive, which, for example, indicate the switch position, are processed at ground potential.
  • this reduces the expenditure on equipment for the drive, because relatively long transmission rods made of insulating material can be omitted, and, on the other hand, the size of the switching device is considerably reduced. It is no longer necessary to connect the entire drive housing to a separately provided connection flange.
  • E SH energy of the switching action
  • M1 moving mass of the drive
  • M2 moving mass of the transmission linkage
  • M3 moving mass of the switch (switch contact piece, blow piston ect.)
  • E L energy of the arc solution.
  • the hydraulic drive is at high voltage potential and the distance from the piston to the switching contact piece is thereby considerably reduced.
  • the transmission linkage can be omitted and M2 become 0.
  • the low energy to be supplied by the drive allows a smaller design, so that M1 is reduced.
  • the hydraulic drive can be further reduced and thus improved.
  • the electronic control unit which is used to control hydraulic actuators (valves) and the drive piston, is also arranged at high voltage potential, so that long control paths are advantageously eliminated.
  • the signals supplied to the control unit or the signals coming from the control unit are, according to the characterizing features of claim 3 and claim 4, light signals which are supplied to or removed from the control unit via fiber optic cables or by a direct light beam, the operating energy being light energy is transmitted and converted into electrical energy by means of a photocell arrangement and either directly to operate the control unit or to charge an electrical storage device (Accumulator) is used, the energy content of which in turn is then used for the electrical supply to the control unit.
  • an electrical storage device Accelulator
  • a central control device can be provided which, according to the characterizing feature of claim 5, is at earth potential and is coupled to the control unit via light signals.
  • a compressor unit is therefore provided at earth potential, which is connected to the piston-cylinder arrangement or the fluid storage arrangement via electrically insulating, pressure-resistant hydraulic lines.
  • the control unit is arranged at high voltage potential, which, like the valves, requires electrical energy which is to be taken from a battery or accumulator, as mentioned above, which is at high voltage potential, or which is via optical glass fiber lines or via direct emitted light is charged with a downstream photovoltaic element.
  • an electrical generator at high voltage potential can preferably be spatially closely associated with the movable contact piece, which is also by means of a high voltage potential which isolates it from the earth potential to the high voltage potential
  • High pressure lines pumped hydraulic fluid driven hydraulic motor is driven and thereby charges the electrical storage. It is thereby achieved that, if necessary, larger energies can be transported from earth potential to high voltage potential more easily with the aid of hydraulic lines than with optical glass fiber lines.
  • an accumulator with a higher capacity can be used or it is possible to charge the battery in a shorter time than in the known embodiment.
  • the same pressure fluid can be used as that used to actuate the contact piece of the switching device, i. that is, with which the hydraulic accumulators are charged.
  • the pump at ground potential could also be supplemented redundantly by a second pump which has the same output as the main pressure fluid pump; this second pump can also be designed so that it is just sufficient to drive the hydraulic motor.
  • the drive is directly spatially assigned to the circuit breaker contact, it is divided into one drive for each phase.
  • the actuation of the “partial drives” for each phase can be adapted to the phase position of the current in the associated conductor.
  • the energy required for synchronous switching in accordance with the phase position is significantly less than that which is to be provided if the switch has to switch independently of the phase position. So that the compression or gas piston can be made smaller and accordingly the mass to be accelerated M3 of the switch is reduced in the above formula.
  • the switch drive becomes smaller because it is spatially assigned to the switch contact pin and is at the same potential with it, and vice versa, it can be placed there because it has become smaller.
  • a waveguide 11 located at high voltage potential, which is held within the metal encapsulation 10 by means of a disk-shaped support insulator 12.
  • This post insulator 12 can of course also be a partition insulator.
  • the waveguide 11 has an area 13 of enlarged diameter, in which a drive unit 14 is accommodated.
  • a drive unit 14 With this drive unit 14, a movable switching contact piece 15 is driven, which interacts with a fixed switching contact piece 16 and thus forms a high-voltage circuit breaker.
  • the drive unit 14 has a piston-cylinder arrangement 17, the piston 18 of which is coupled to the movable switching contact piece 15.
  • Inside the drive unit 14 there are also storage spaces 19 for pressurized fluid, with which the piston-cylinder arrangement 17 is actuated or driven in order to bring the movable switch contact piece into the switch-on or switch-off position.
  • 2 storage spaces are provided for switching on or switching off in the arrangement according to FIG. 1. Both the piston-cylinder arrangement and the storage spaces 19 are actuated by means of electrically operated valves 20.
  • control unit 21 In the interior of the waveguide 11 and approximately in the region 13 with an enlarged diameter, there is a control unit 21, the output signals of which are fed to the drive unit 14 via a line 22 in order to control the valves 20.
  • electrical store 23 In the interior of the waveguide 11 there is also an electrical store 23, which is designed as a battery and supplies the control unit 21 with electrical energy via a line 24.
  • the drive unit 14 is a unitary block in which all the components required for actuating the movable contact piece 15 are combined.
  • the charging of the electrical memory 23 is effected by a supply unit 25, which supplies an optical transmitter unit 26 via a line 27, in which optical transmitter unit 26 light is generated which is supplied via the beam path 28 to a photocell 29, in which the light energy is converted into electrical energy converted and fed to the electrical storage 23 via a line 30.
  • a central control module 31 At ground potential is a central control module 31, from which control signals are supplied to the control unit 21 via a glass fiber line 32 and which is also connected to the compressor unit 33 and the feed unit 25 via the lines 36, 37.
  • a compressor unit 33 at earth potential which is supplied to the drive unit 14 via a pressure-resistant hydraulic line 34 and pressurized fluid, and there to the storage spaces 19.
  • a return line 35 runs parallel to this and is used to return used fluid from the storage spaces 19 or the piston-cylinder arrangement 17 to the compressor unit.
  • the supply line 34 as well as the return line 35 and the control line 32 are guided through the post insulator 12 from earth potential to high voltage potential.
  • FIG. 2 shows an advantageous embodiment of the switch according to FIG. 1.
  • a current sensor 38 is arranged around the waveguide 11 and is connected to the control unit 21 via a connecting line 39. This arrangement of the attachment of the current sensor 38 to the conductor 11 makes it possible for the actuation of the drive piston 18 triggered by the control unit 21 to be synchronized with the current profile, so that the switching device according to FIG. 2 is a synchronous switch.
  • a Rogowski coil can be used as the current sensor 38, as described in the parallel application (E No. 4697).
  • FIGS. 1 and 2 The configuration or attachment of the drive according to the invention to the high-voltage conductor has been described in FIGS. 1 and 2 using an SF incas-gas-insulated, metal-encapsulated switch.
  • the inventive idea can also be used in an outdoor switching device.
  • This outdoor switching device has a base part 40 on which a support insulator 41 is fastened and constructed, which supports the switching unit 42 or isolates it from earth potential.
  • the switching unit consists of a first housing 43, to which an insulating intermediate piece 44 is connected, which is tubular and extends transversely to the longitudinal axis of the supporting insulator, an end cover made of electrically conductive material 45 being fastened to the free end face of the insulating intermediate piece.
  • a fixed contact piece 46 and a movable contact piece 47 are provided in the end cover 45, the latter being connected to a hydraulic drive unit 48 which has a piston-cylinder arrangement 49, on the piston 50 of which piston the movable contact piece 47 is coupled.
  • control unit 51 In the interior of the housing 43 there is a control unit 51 corresponding to the control unit 21, which is fed or supplied by a battery unit 52, which corresponds to the battery unit 23. At ground potential there is a compressor unit 53 which is connected to the drive unit 48 via a supply line 54 and a return line 55.
  • a central control module 56 controls the control unit 51 and by means of an energy supply device 57 the battery 52 is supplied with energy via an optical fiber line 58; the unit 57 emits light, which is converted into electrical current by a photocell in the battery unit 52.
  • the line 59, via which the central control device 56 controls the control unit 51, is also designed as an optical fiber line.
  • the fluid lines 54, 55 and the glass fiber lines 58, 59 provided for the transmission of the control energy and the control information are routed within a supply line 60 running parallel to the post insulator 41.
  • the assembly outlay can be advantageously reduced in particular if the support insulator 41 is subdivided at higher voltage levels and if the support insulator is possibly only mounted on the switching unit 42 at the construction site.
  • the drive described above with several separate storage spaces that are matched in number to the number of switching operations required, can of course also be arranged at high voltage potential, because due to its close proximity to the movable contact piece and the resulting smaller design, it has sufficient space for actuating smaller masses has high voltage potential.
  • the energy for charging the battery takes place via the glass fiber lines or via direct light radiation.
  • the elements of the circuit breaker drive according to the invention are combined in two main blocks 111 and 110, one of which 111 is at ground potential and the other 110 is at high voltage potential.
  • the two blocks 110 and 111 are connected to one another via two electrically insulating high-pressure hydraulic lines 112 and 113.
  • a pump 114 and a low-pressure container 115 are accommodated in the main block 111, which is at ground potential. With the help of the pump 114, pressurized fluid can be transported to high-voltage potential via the high-pressure hydraulic line 112, and there depending on the position Reusable valve 116 either drive the hydraulic motor 117 or serve to charge one of the storage spaces 118, 119 and 120.
  • the hydraulic motor 117 is connected via a shaft 123 to a generator 124 connected, which is used for electrical recharging of a battery 125.
  • two pumps 114 and 114a can be arranged in the main block 111, which is at earth potential, each of which is adapted to the different requirements when reloading the storage spaces 118, 119 and 120 on the one hand and the drive of the hydraulic motor 117 on the other hand, or they are designed redundantly to increase the device reliability are. Considerations for increasing reliability through redundant execution of individual elements can of course be extended to other elements.
  • An alternator the size of which is small and which can then be assigned to block 110, which is at high voltage potential, can preferably be used as the generator.

Landscapes

  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)

Abstract

  • 2.1 Ein hydraulischer Antrieb zur Betätigung des beweg­lichen Kontaktstückes (15, 47) eines Hochspannungs­schaltgerätes umfaßt eine Kolben-Zylinderanordnung (17, 49), deren Kolben (18, 50) mit dem beweglichen Schaltstück (15, 47) gekoppelt ist, außerdem eine Fluid-Speicheranordnung (19), aus der unter Druck stehendes Fluid dem Kolben (18, 50) zu dessen An­trieb zuführbar ist, und schließlich eine Kompres­soreinheit (33, 53) zur Aufladung der Fluid-Spei­cheranordnung.
  • 2.2 Zur Vereinfachung und Verkleinerung des Antriebes sind die Antriebskolben-Zylinderanordnung (17, 49) und die Fluid-Speicheranordnung (19) räumlich nahe bei dem beweglichen Kontaktstück (15, 47) auf dem­selben elektrischen Potential wie dieses befindlich angeordnet. Dabei liegt die Kompressoreinheit (33, 53) auf Erdpotential und die Leitungen, die die Kom­pressoreinheit (33, 53) mit der Kolben-Zylinderan­ordnung (17, 49) bzw. der Fluid-Speicheranordnung (19) verbinden, sind als elektrisch isolierende, druckfeste Leitungen ausgebildet.
  • 2.3 Der Antrieb findet Anwendung bei elektrischen Hoch- und Mittelspannungsschaltgeräten insbesondere bei SF₆-gasisolierten Trennschaltern.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Antrieb nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Hochspannungsleistungsschalter werden u.a. mit hydrauli­schen Antrieben betätigt, die eine Kolben-Zylinderanord­nung aufweisen, von denen der Kolben mit dem beweglichen Schaltstück des Leistungsschaltgerätes verbunden bzw. gekoppelt ist. Der hydraulische Antrieb befindet sich dabei meistens außerhalb der Metallkapselung bzw. außer­halb des Schalterpols, und er ist normalerweise auf Erd­potential angeordnet; die Verbindung zwischen der Kol­benstange und dem beweglichen Schaltkontaktstück des Leistungsschalters erfolgt mittels isolierender An­triebsstangen und ggf. weiteren mechanischen Übertra­gungselementen. Alle diese Übertragungselemente müssen derart gestaltet sein, daß ein spielfreies Beschleunigen und Abbremsen des Schaltstiftes möglich ist. Hierdurch ist der konstruktive Aufwand für einen solchen Lei­stungsschalter relativ hoch.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen hydraulischen An­trieb der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem der konstruktive mechanische Aufwand verkleinert ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.
  • Erfindungsgemäß also befindet sich die Kolben-Zylinder­anordnung auf Hochspannungspotential, ebenso wie der Energiespeicher, und lediglich die Steuerimpulse für den Antrieb und die Verarbeitung der vom Antrieb her kommen­den Signale, die beispielsweise die Schaltstellung an­zeigen, werden auf Erdpotential verarbeitet. Dadurch wird zum einen der apparative Aufwand des Antriebes ver­ringert, weil verhältnismäßig lange Übertragungsstangen aus isolierendem Material wegfallen können, und zum an­deren wird die Baugröße des Schaltgerätes erheblich ver­kleinert. Es ist nicht mehr erforderlich, an einen ge­sondert vorzusehenden Anschlußflansch das gesamte An­triebsgehäuse anzuschließen.
  • Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestal­tung geht aus folgenden Überlegungen hervor:
  • Bei jeder Schalthandlung ist eine Energie aufzubringen, die zur Beschleunigung aller bewegten Massen sowie zur Lichtbogenlöschung ausreicht. Demgemäß ist die Gesamt­energie
        ESH = 1/2 (M₁·V₁²+M₂·V₂²+M₃·V₃²) + EL
  • Hierin sind:
    ESH = Energie der Schalthandlung
    M₁ = bewegte Masse des Antriebes
    M₂ = bewegte Masse des Übertragungsgestänges
    M₃ = bewegte Masse des Schalters (Schaltkontaktstück, Blaskolben ect.)
    EL = Energie der Lichtbogenlösung.
    Vi = Geschwindigkeit der Messe Mi (i = 1, 2, 3)
  • Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist der hydrau­lische Antrieb auf Hochspannungspotential und der Ab­stand vom Kolben zu dem Schaltkontaktstück ist dadurch erheblich reduziert. Dadurch kann das Übertragungsge­stänge wegfallen und M₂ zu 0 werden. Die geringe vom An­trieb zu liefernde Energie erlaubt eine kleinere Bauwei­se, so daß M₁ reduziert wird.
  • Der hydraulische Antrieb kann dadurch weiter verkleinert und damit verbessert werden. Nach den Merkmalen des An­spruches 2 ist die elektronische Steuereinheit, die der Ansteuerung von hydraulischen Stellgliedern (Ventilen) und des Antriebskolbens dient, ebenfalls auf Hochspan­nungspotential angeordnet ist, so daß lange Steuerwege vorteilhaft entfallen.
  • Die der Steuereinheit zugeführten Signale bzw. die von der Steuereinheit herkommenden Signale sind gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 3 bzw. des An­spruches 4 Lichtsignale, die der Steuereinheit über Glasfaserkabel oder durch direkten Lichtstrahl zugeführt bzw. von dieser abgeführt werden, wobei die Betriebs­energie als Lichtenergie übertragen wird und mittels ei­ner Fotozellenanordnung in elektrische Energie umgewan­delt wird und entweder direkt zum Betrieb der Steuerein­heit oder zur Aufladung eines elektrischen Speichers (Akkumulators) dient, dessen Energieinhalt dann wiederum zur elektrischen Versorgung der Steuereinheit benutzt wird.
  • Zur Ansteuerung der Steuereinheit kann eine zentrale Steuereinrichtung vorgesehen werden, die gemäß dem kenn­zeichnenden Merkmal des Anspruches 5 auf Erdpotential liegt und mit der Steuereinheit über Lichtsignale gekop­pelt ist.
  • Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird also auf Erdpotential eine Kompressoreinheit vorgesehen, die mit der Kolben-Zylinderanordnung bzw. der Fluid-Speicheran­ordnung über elektrisch isolierende, druckfeste Hydrau­likleitungen verbunden ist. Zur Ansteuerung der auf Hochspannungspotential befindlichen Ventile wird die Steuereinheit auf Hochspannungspotential angeordnet, die ebenso wie die Ventile elektrische Energie benötigt, die aus einer auf Hochspannungspotential befindlichen Batte­rie oder Akkumulator, wie oben erwähnt, entnommen werden soll, die oder der über optische Glasfaserleitungen oder über direkt abgestrahltes Licht mit nachgeschaltetem Fo­tovoltahikelement geladen wird.
  • Durch Licht und auch über Glasfaserleitungen können al­lerdings nur vergleichsweise geringe Energien von Erdpo­tential auf Hochspannungspotential übertragen werden und dabei ist dann der Ladevorgang für die Batterie langdau­ernd. Um den Ladevorgang zu verbessern und darüber hin­aus auch die Kapazität der Batterie zu erhöhen, kann in bevorzugter Weise ein elektrischer Generator auf Hoch­spannungspotential dem beweglichen Kontaktstück räumlich nahe zugeordnet sein, der mittels eines ebenfalls auf Hochspannungspotential befindlichen, durch das vom Erd­potential auf Hochspannungspotential über isolierende Hochdruckleitungen geförderte Druckfluid angetriebenen Hydromotors angetrieben wird und dabei den elektrischen Speicher auflädt. Dadurch wird erreicht, daß ggf. benö­tigte größere Energien mit Hilfe hydraulischer Leitungen einfacher als mit optischen Glasfaserleitungen von Erd­potential auf Hochspannungspotential transportiert wer­den können. Dadurch kann ein Akkumulator mit höherer Ka­pazität verwendet werden oder es besteht die Möglich­keit, die Batterie in kürzerer Zeit aufzuladen als bei der bekannten Ausführung.
  • Zum Antrieb des Hydromotors kann dabei das gleiche Druckfluid verwendet werden, wie dasjenige, das zur Be­tätigung des Kontaktstückes des Schaltgerätes benutzt wird, d. h., mit dem die hydraulischen Speicher aufgela­den werden. Dabei könnte die auf Erdpotential befindli­che Pumpe auch redundant durch eine zweite Pumpe ergänzt werden, die die gleiche Leistung aufweist wie die Haupt­druckfluidpumpe; diese zweite Pumpe kann auch nur so ausgelegt sein, daß sie gerade für den Antrieb des Hy­dromotores ausreicht.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 6 zu entnehmen. Dadurch, daß der Antrieb dem Leistungsschalterkontakt direkt räumlich zugeordnet ist, ist er aufgeteilt in je einen Antrieb für jede Phase. Dadurch kann die Betäti­gung der "Teilantriebe" für jede Phase auf die Phasenla­ge des Stromes im zugehörigen Leiter angepaßt werden. Die bei einem entsprechend der Phasenlage synchronen Schalten benötigte Energie ist bedeutend geringer als die, die bereitzustellen ist, wenn der Schalter unabhän­gig von der Phasenlage schalten muß. Damit kann der Kom­pressions- bzw. Gaskolben kleiner gestaltet werden und demgemäß wird auch die zu beschleunigende Masse M₃ des Schalters in oben genannter Formel reduziert.
  • Im Endeffekt wird der Schalterantrieb deshalb kleiner, weil er dem Schaltkonstaktstift räumlich zugeordnet ist und mit diesem auf gleichem Potential liegt und umge­kehrt kann er dorthin gelegt werden, weil er kleiner ge­worden ist.
  • Weiter vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind den weiteren Unteransprüchen zu ent­nehmen.
  • Anhand der Zeichnung, in der einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung so­wie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesse­rungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
  • Es zeigen:
    • Figur 1 eine Schnittansicht durch einen erfindungsge­mäßen Schalterantrieb, in einphasiger Ausfüh­rung,
    • Figur 2 eine Schnittansicht durch eine weitere Ausge­staltung des Schalterantriebes,
    • Figur 3 eine Schnittansicht durch einen Freiluftschal­ter,
    • Figur 4 eine perspektivische Darstellung eines Frei­luftschalters, und
    • Figur 5 ein Prinzipschaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydraulischen Schal­terantriebes.
  • Alle fünf Zeichnungen sind sehr schematisch dargestellt; einzelne Details und Konstruktionseigenheiten des Schal­ters sind nicht dargestellt. Es ist außerdem noch fest­zuhalten, daß die Anordnung in den Figuren 1 bis 4 ein­phasig dargestellt ist. Es besteht aber problemlos die Möglichkeit, die Erfindung auch bei dreiphasig gekapsel­ten Schaltgeräten zu benutzen. In jedem Falle würden die in der Figur 1 und 2 dargestellten Anordnungen jeweils zu dritt in einer Kapselung untergebracht sein.
  • Es sei jetzt Bezug genommen auf die Figur 1.
  • In einer Metallkapselung 10 befindet sich ein auf Hoch­spannungspotenial befindlicher Hohlleiter 11, der inner­halb der Metallkapselung 10 mittels eines scheibenförmi­gen Stützisolators 12 gehalten ist. Dieser Stützisolator 12 kann natürlich auch ein Schottungsisolator sein.
  • Der Hohlleiter 11 besitzt an einem Ende einen Bereich 13 erweiterten Durchmessers, in dem eine Antriebseinheit 14 untergebracht ist. Mit dieser Antriebseinheit 14 wird ein bewegliches Schaltkontaktstück 15 angetrieben, das mit einem festen Schaltkontaktstück 16 zusammenwirkt und damit einen Hochspannungs-Leistungsschalter bildet. Die Antriebseinheit 14 besitzt eine Kolben-Zylinderanordnung 17, deren Kolben 18 mit dem beweglichen Schaltkontakt­stück 15 gekoppelt ist. Im Inneren der Antriebseinheit 14 befinden sich weiterhin Speicherräume 19 für Druck­fluid, mit denen die Kolben-Zylinderanordnung 17 betä­tigt bzw. angetrieben wird, um das bewegliche Schaltkon­taktstück in die Einschalt- bzw. Ausschaltstellung zu verbringen. Zu diesem Zweck sind in der Anordnung nach Figur 1, 2 Speicherräume für die Einschaltung bzw. Aus­schaltung vorgesehen. Die Ansteuerung sowohl der Kol­ben-Zylinderanordnung als auch der Speicherräume 19 er­folgt mittels elektrisch betätigten Ventilen 20.
  • Im Inneren des Hohlleiters 11 und angenähert im Bereich 13 mit erweitertem Durchmesser findet sich eine Steuer­einheit 21, deren Ausgangssignale über eine Leitung 22 der Antriebseinheit 14 zugeführt werden, um die Ventile 20 anzusteuern. Im Innern des Hohlleiters 11 befindet sich ferner ein elektrischer Speicher 23, der als Batte­rie ausgebildet ist und über eine Leitung 24 die Steuer­einheit 21 mit elektrischer Energie versorgt.
  • Die Antriebseinheit 14 ist ein einheitlicher Block, in dem alle zur Betätigung des beweglichen Kontaktstückes 15 erforderlichen Bauelemente zusammengefaßt sind.
  • Die Aufladung des elektrischen Speichers 23 wird bewirkt von einer Speiseeinheit 25, die eine optische Sendeein­heit 26 über eine Leitung 27 versorgt, in welcher opti­schen Sendeeinheit 26 Licht erzeugt wird, welches über den Strahlengang 28 einer Fotozelle 29 zugeführt, in der die Lichtenergie in elektrische Energie umgewandelt und über eine Leitung 30 dem elektrischen Speicher 23 zuge­führt wird.
  • Auf Erdpotential befindet sich ein zentrales Steuermodul 31, von dem über eine Glasfaserleitung 32 Steuersignale der Steuereinheit 21 zugeführt werden und das über die Leitungen 36, 37 ebenfalls mit der Kompressoreinheit 33 und der Speiseeinheit 25 verbunden ist. Auf Erdpotential befindet sich also ferner eine Kompressoreinheit 33, die über eine druckfeste Hydraulikleitung 34 unter Druck stehendes Fluid der Antriebseinheit 14 und dort den Speicherräumen 19 zugeführt wird. Parallel dazu verläuft eine Rücklaufleitung 35, mit der verbrauchtes Fluid aus den Speicherräumen 19 bzw. der Kolben-Zylinderanordnung 17 zur Kompressoreinheit wieder zurückgeführt wird.
  • Wie aus der Figur 1 also ersichtlich ist, sind alle we­sentlichen Teile des Schalters bzw. auch des Antriebes auf Hochspannungspotential angeordnet, wodurch doch eine erhebliche Vereinfachung der Konstruktion und eine erhe­bliche Reduzierung der Abmessungen erzielt wird. Die er­forderliche Energie zur Betätigung des Schalters bzw. des beweglichen Schaltkontaktstiftes wird auf einen Min­destwert reduziert.
  • Die Versorgungsleitung 34 als auch die Rückflußleitung 35 und die Steuerleitung 32 sind durch den Stützisolator 12 hindurch von Erdpotenial auf Hochspannungspotenial geführt.
  • Die Figur 2 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung des Schalters nach Figur 1. Um den Hohlleiter 11 herum ist ein Stromsensor 38 angeordnet, der über eine Verbin­dungsleitung 39 mit der Steuereinheit 21 in Verbindung steht. Durch diese Anordnung der Anbringung des Strom­sensors 38 am Leiter 11 läßt sich erreichen, daß die durch die Steuereinheit 21 ausgelöste Betätigung des An­triebskolbens 18 zeitlich synchronisiert mit dem Strom­verlauf erfolgen kann, so daß das Schaltgerät nach der Figur 2 ein Synchronschalter ist. Als Stromsensor 38 kann beispielsweise eine Rogowski-Spule benutzt werden, wie sie in der Paralell-Anmeldung (E-Nr. 4697) beschrie­ben ist.
  • Die erfindungsgemäße Ausgestaltung bzw. Anbringung des Antriebes an den Hochspannungsleiter ist in den Figuren 1 und 2 anhand eines SF₆-gasisolierten, metallgekapsel­ten Schalters beschrieben worden. Die erfinderische Idee kann auch, wie aus Figur 3 und Figur 4 ersichtlich, bei einem Freiluftschaltgerät eingesetzt werden. Dieses Freiluftschaltgerät besitzt ein Basisteil 40, auf dem ein Stützisolator 41 befestigt und aufgebaut ist, der die Schalteinheit 42 trägt bzw. gegenüber Erdpotential isoliert. Die Schalteinheit besteht aus einem ersten Ge­häuse 43, an das sich ein Isolierzwischenstück 44 an­schließt, welches rohrförmig ausgebildet ist und quer zu der Längsachse des Stützisolators verläuft, wobei an der freien Stirnfläche des Isolierzwischenstücks ein Ab­schlußdeckel aus elektrisch leitfähigem Material 45 be­festigt ist. Im Inneren des Schalterteiles 42 und zwar im Bereich des Isolierzwischenstückes 44 sind ein in den Abschlußdeckel 45 integriertes Festkontaktstück 46 und ein bewegliches Kontaktstück 47 vorgesehen, welch letz­teres mit einer hydraulischen Antriebseinheit 48 verbun­den ist, die eine Kolben-Zylinderanordnung 49 aufweist, an deren Kolben 50 das bewegliche Schaltstück 47 ange­koppelt ist.
  • Im Inneren des Gehäuses 43 befindet sich eine der Steu­ereinheit 21 entsprechende Steuereinheit 51, die von ei­ner Batterieeinheit 52 gespeist bzw. versorgt wird, wel­che letztere der Batterieeinheit 23 entspricht. Auf Erd­potenial befindet sich eine Kompressoreinheit 53, die über eine Versorgungsleitung 54 und einer Rückflußlei­tung 55 mit der Antriebseinheit 48 verbunden ist. Ein zentrales Steuermodul 56 steuert die Steuereinheit 51 an und mittels einer Energieversorgungseinrichtung 57 wird über eine Glasfaserleitung 58 die Batterie 52 mit Ener­gie versorgt; die Einheit 57 gibt Licht ab, welches von einer Fotozelle in der Batterieeinheit 52 in elektri­schen Strom umgewandelt wird. Auch die Leitung 59, über die die zentrale Steuereinrichtung 56 die Steuereinheit 51 ansteuert, ist als Glasfaserleitung ausgebildet.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß Figur 4 sind die Fluidleitungen 54, 55 sowie die zur Übertragung der Steuerenergie und der Steuerinformation vorgesehenen Glasfaserleitungen 58, 59 innerhalb eines parallel zu dem Stützisolator 41 verlaufenden Versorgungsstranges 60 geführt. Dadurch läßt sich der Montageaufwand insbeson­dere dann vorteilhaft reduzieren, wenn bei höheren Span­nungsebenen der Stützisolator 41 unterteilt ist und wenn ggf. der Stützisolator erst auf der Baustelle an die Schalteinheit 42 montiert wird.
  • Der oben beschriebene Antrieb mit mehreren voneinander getrennten und in ihrer Zahl auf die Anzahl der erfor­derlichen Schalthandlungen abgestimmten Speicherräumen kann natürlich auch auf Hochspannungspotential angeord­net werden, weil er aufgrund der unmittelbaren Nähe zum beweglichen Kontaktstück und aufgrund der dadurch be­dingten kleineren Bauweise zur Betätigung kleinerer Mas­sen ausreichend Platz auf Hochspannaungspotential hat. Bei den oben beschriebenen Ausführungen erfolgt jedoch die Energie zum Aufladen der Batterie über die Glasfa­serleitungen bzw. über die direkte Lichteinstrahlungen.
  • In Figur 5 sind die Elemente des erfindsgemäßen Lei­stungsschalterantriebes in zwei Hauptblöcken 111 und 110 zusammengefaßt, deren einer 111 sich auf Erdpotential befindet und derer anderer 110 auf Hochspannungspoten­tial ist. Die beiden Blöcke 110 und 111 sind miteinander über zwei elektrisch isolierende Hochdruckhydrauliklei­tungen 112 und 113 verbunden. In dem auf Erdpotential befindlichen Hauptblock 111 sind eine Pumpe 114 und ein Niederdruckbehälter 115 untergebracht. Mit Hilfe der Pumpe 114 kann unter Druck stehendes Fluid über die Hochdruckhydraulikleitung 112 auf Hochspannungspotential transportiert werden, und dort je nach Stellung eines Mehrwegventils 116 entweder den Hydraulikmotor 117 an­treiben oder zur Aufladung einer der Speicherräume 118, 119 und 120 dienen. Der Rückfluß des entspannten Fluids sowohl von dem Hydraulikmotor 117 als auch von einem auf Hochspannungspotential befindlichen Niederdruckbehälter 121, in den das entspannte Fluid aus der Antriebskol­ben-Zylinderanordnung 122 abfließt, erfolgt über die Hochdruckhydraulikleitung 113. Der Hydraulikmotor 117 ist über eine Welle 123 mit einem Generator 124 verbun­den, der zur elektrischen Nachladung einer Batterie 125 dient. Ggf. können in dem auf Erdpotential befindlichen Hauptblock 111 zwei Pumpen 114 und 114a angeordnet sein, die jeweils den unterschiedlichen Anforderungen beim Nachladen der Speicherräume 118, 119 und 120 einerseits und dem Antrieb des Hydraulikmotors 117 andererseits an­gepaßt sind, oder aber die zur Erhöhung der Gerätezuver­lässigkeit redundant ausgeführt sind. Überlegungen zur Zuverlässigkeitserhöhung durch redundante Ausführung einzelner Elemente lassen sich selbstverständlich auf weitere Elemente ausdehnen.
  • Als Generator kann dabei vorzugsweise eine Lichtmaschine verwendet werden, deren Größe gering ist und die dann dem auf Hochspannungspotential befindlichen Block 110 zugeordnet werden kann.

Claims (12)

1. Hydraulischer Antrieb zur Betätigung des beweg­lichen Kontaktstückes (15, 47) eines Hochspannungs­schaltgerätes, mit einer Kolben-Zylinderanordnung (17, 49), deren Kolben (18, 50) mit dem beweglichen Schalt­stück (15, 47) gekoppelt ist, mit einer Fluid-Speicher­anordnung (19), aus der unter Druck stehendes Fluid dem Kolben (18, 50) zu dessen Antrieb zuführbar ist, und mit einer Kompressoreinheit (33, 53) zur Aufladung der Fluid-Speicheranordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebskolben-Zylinderanordnung (17, 49) und die Fluid-Speicheranordnung (19) räumlich nahe bei dem be­weglichen Kontaktstück (15, 47) auf demselben elektri­schen Potential wie dieses befindlich angeordnet sind. daß die Kompressoreinheit (33, 53) auf Erdpotential liegt und daß die Leitungen, die die Kompressoreinheit (33, 53) mit der Kolben-Zylinderanordnung (17, 49) bzw. der Fluid-Speicheranordnung (19) verbinden, als elek­trisch isolierende, druckfeste Leitungen ausgebildet sind.
2. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 1, mit einer Steuereinheit (21, 51) zur Ansteuerung von hydraulischen Stellgliedern (20) der Fluid-Speichereinheit und des An­triebskolbens, dadurch gekennzeichnet, daß die elektro­nische Steuereinheit (21, 51), die zusätzlich der Verar­beitung und Weiterleitung von Steuersignalen dient, ebenfalls räumlich nahe bei dem beweglichen Kontaktstück (15, 47) und auf demselben Hochspannungspotenial ange­ordnet ist.
3. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Versorgung der Steuereinheit (21, 51) und insbesondere auch zur Ansteuerung der hy­draulischen Ventile (20) ein elektrischer Speicher (23, 52) (Batterie) vorgesehen ist, der in räumlicher Nähe zur elektronischen Steuereinheit (21, 51) ebenfalls auf Hochspannungspotenial befindlich angeordnet ist.
4. Hydraulischer Antrieb nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Versor­gung der elektronischen Steuereinheit (21, 51), insbe­sondere auch die zur Ansteuerung der hydraulischen Ven­tile (20) und ggf. die zur Aufladung des elektrischen Speichers (23, 52) benötigte Energie als Lichtenergie entweder direkt (Strahlengang 28) oder mittels eines elektrisch isolierenden Glasfaserkabels (58) von einer auf Erdpotenial befindlichen Steuerenergie-Speiseeinheit (25, 57) auf Hochspannungspotenial übertragen wird, und daß auf Hochspannungspotenial Mittel (29) zur Umwandlung der Lichtenergie in elektrische Energie vorgesehen sind.
5. Hydraulischer Antrieb nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf Erdpo­tenial befindliche zentrale Steuereinrichtung (31, 56) vorgesehen ist, und daß sowohl die von der zentralen Steuereinrichtung (31, 56) erzeugten Signale für die auf Hochspannungspotenial befindliche elektronische Steuer­einheit (21, 51) als auch die von der elektronischen Steuereinheit erzeugten, der auf Erdpotenial befindli­chen zentralen Steuereinrichtung (31, 56) zugeführten Signale Lichtsignale sind, die mittels elektrisch iso­lierender Glasfaserkabel oder direkt über die elektrisch isolierende Gasstrecke übertragbar sind.
6. Hydraulischer Antrieb nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stromsensor (38) vorgesehen ist, daß die Steuereinheit mit dem Stromsensor (38) elektrisch leitend verbunden ist und daß die von der Steuereinheit ausgelöste Betätigung des beweglichen Schaltstückes (15) zeitlich synchronisiert mit dem Stromverlauf erfolgt.
7. Hydraulischer Antrieb nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylin­deranordnung (17), die Fluid-Speicheranordnung (19), die elektronische Steuereinheit (21) sowie ggf. der elektri­sche Speicher (23) im Inneren des auf Hochspannungspo­tential befindlichen Leiters (11) untergebracht sind.
8. Hydraulischer Antrieb nach einem der vorigen Ansprüche, mit einem Stützisolator (12) zwischen dem Hochspannungsleiter (11) und der Metallkapselung (10), dadurch gekennzeichnet, daß die als Glasfaser ausgebil­deten Signalleitungen im Inneren des Stützisolators (12) durch diesen hindurch von Hochspannungspotential zum Erdpotential geführt sind.
9. Hydraulischer Antrieb nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Druckleitung von der Kompressoreinheit zu der Kolben-Zy­linderanordnung bzw. zu den Speicherräumen (19) und die Rückführungsleitungen als druckfeste Leitungen ausgebil­det durch den Stützisolator (12) hindurch geführt sind.
10. Hydraulischer Antrieb nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Speicherräume (19) der Anzahl der erforderlichen Schalt­handlungen entspricht.
11. Hydraulischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrischer Generator auf Hochspannungspotential dem beweglichen Kontaktstück räumlich nahe zugeordnet ist, der mittels eines ebenfalls auf Hochspannungspotential befindlichen, durch das von Erdpotential auf Hochspannungspotential über isolierende Hochdruckleitungen geförderte Druck­fluid angetriebenen Hydromotors angetrieben ist und da­bei den elektrischen Speicher auflädt.
12. Hydraulischer Antrieb für ein Freiluftschagerä­te nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekenn­zeichnet, daß parallel zu dem Stützisolator (41) ein isolierender Versorgungsstrang (60) geführt ist, inner­halb dessen die Fluidleitungen (54, 55) und die Leitun­gen für die Steuerinformation und die Steuerenergie (59, 58) verlegt sind.
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