EP0674332B1

EP0674332B1 - Elektrischer Hochspannungs- Leistungsschalter mit einem Antrieb

Info

Publication number: EP0674332B1
Application number: EP95250046A
Authority: EP
Inventors: Wolfgang Knuth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1994-03-25
Filing date: 1995-02-24
Publication date: 1997-09-17
Anticipated expiration: 2015-02-24
Also published as: DE59500659D1; DE4411323C1; EP0674332A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem auf Erdpotential liegenden Antrieb und mit wenigstens einer isolierenden Schaltstange zur Übermittlung der Antriebsbewegung zu einer auf Hochspannungspotential liegenden Unterbrechereinheit durch axialen Druck oder Zug.
Hochspannungs-Leistungsschalter weisen üblicherweise zwei Schaltkontakte auf, die im Einschaltzustand galvanisch miteinander einander verbunden sind und bei einer Ausschaltbewegung getrennt werden. Da die Ausschaltbewegung mit hoher Geschwindigkeit geschehen soll und gleichzeitig mit dem Trennen der Schaltkontakte oft noch eine mechanische Kompressionsvorrichtung zur Erzeugung einer Löschgasströmung betätigt werden soll, sind zur Betätigung eines solchen Hochspannungs-Leistungsschalters große Antriebskräfte notwendig. Wie zum Beispiel aus dem Fachartikel "Siemens Bk-Schalter, eine neue SF₆-Schalter-Generation", Siemens-Zeitschrift 47 (1973), Heft 4, S. 239ff bekannt ist, wird die Antriebseinrichtung eines Hochspannungs-Leistungsschalters üblicherweise auf Erdpotential angeordnet, während die eigentliche Unterbrechereinheit, die die Schaltkontakte enthält, normalerweise auf Hochspannungspotential liegt. Zwischen diesen beiden Einheiten muß nun die Antriebskraft mittels eines isolierenden Mediums, üblicherweise einer Schaltstange übertragen werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem elektrischen Hochspannungs-Leistungsschalter der eingangs genannten Art den Zustand der Schaltstange zu überwachen, um ein sicheres Funktionieren des Leistungsschalters zu gewährleisten und eine Wartung zu veranlassen, wenn die Schaltstange defekt ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an dem der Unterbrechereinheit zugewandten ersten Ende der Schaltstange eine erste Vorrichtung vorgesehen ist, die bei einer Axialbewegung des ersten Endes der Schaltstange eine Drehbewegung dieses Endes um die Längsachse der Schaltstange erzeugt und daß an dem dem Antrieb zugewandten zweiten Ende der Schaltstange eine zweite Vorrichtung zur Überwachung der Drehbewegung der Schaltstange vorgesehen ist.
Wenn die Schaltstange, sei es in Zug- oder Schubrichtung, betätigt wird, so wird, sofern sie nicht defekt ist, das erste Ende durch die erste Vorrichtung ein Stück weit gedreht. Somit wird auf die Schaltstange ein Drehmoment ausgeübt, so daß sich diese je nach dem auf sie ausgeübten Gegenmoment auch an ihrem zweiten Ende ein Stück weit dreht. Diese Drehung des zweiten Endes der Schaltstange zeigt erstens an, daß die Zug- bzw. Schubbewegung der Schaltstange sich von dem Antrieb bis zu deren erstem Ende fortgesetzt hat und daß zweitens die Drehbewegung des ersten Endes der Schaltstange bis zum zweiten Ende der Schaltstange zurückübertragen worden ist.
Sobald die Schaltstange gebrochen oder auf andere Weise ernsthaft beschädigt ist, wird entweder bei einer Schub- oder Zugbewegung das erste Ende sich nicht mitbewegen oder die Drehbewegung des ersten Endes wird sich nicht bis zum zweiten Ende hin fortsetzen. Ein solches anomales Verhalten der Schaltstange beim Schalten wird durch die zweite Vorrichtung registriert und angezeigt. Somit ist eine Überwachung der Schaltstange möglich, ohne daß zusätzliche Elemente parallel zu der Schaltstange angeordnet werden müßten. Es ist auch keine elektrische oder optische Leiterführung an der Schaltstange entlang notwendig, was wegen des erheblichen Potentialgefälles zu Problemen führen würde. Eine optische Kontrolle der Schaltstange ist im Normalfall auch nicht möglich, da diese in einem geschlossenen Gasraum geführt ist.
Die zweite Vorrichtung kann im Bereich des Antriebs auf Erdpotential angeordnet werden.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die erste Vorrichtung als Kulissenführung ausgebildet ist.
In diesem Fall kann entweder eine Kulisse ortsfest an dem Schaltergehäuse befestigt sein und das erste Ende der Schaltstange kann einen in der Kulisse geführten Bolzen tragen. Die Kulisse müßte dann wendelförmig ein Stück weit um die Schaltstange herumführen.
Es kann aber auch umgekehrt vorgesehen sein, daß die Kulisse mit dem ersten Ende der Schaltstange verbunden und ein entsprechender Bolzen an der Kapselung des Leistungsschalters befestigt ist.
Es kann außerdem vorteilhaft vorgesehen sein, daß an dem ersten Ende der Schaltstange ein Außengewinde mit großer Steigung vorgesehen ist und daß die erste Vorrichtung ein entsprechendes Innengewinde aufweist.
Auch in diesem Fall würde sich automatisch bei einer Axialbewegung des ersten Endes der Schaltstange eine Drehbewegung der Schaltstange ergeben.
Es kann außerdem vorteilhaft vorgesehen sein, daß ein von der zweiten Vorrichtung abgegebenes Signal betreffend die Stellung der Schaltstange mit dem Sollzustand des Leistungsschalters verglichen wird und daß bei einer Abweichung dieser Werte voneinander ein Signal abgegeben wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrieben.
Dabei zeigt die Figur schematisch eine Unterbrechereinheit und einen Antrieb eines Hochspannungs-Leistungsschalters. Der Antrieb des Leistungsschalters weist eine hydraulische Antriebseinheit 1 mit einer Antriebsstange 2 auf. An der Antriebsstange 2 ist ein Induktionselement 3 vorgesehen, das bei Bewegung der Antriebsstange 2 ein Signal an einen Näherungsschalter 4 abgibt. Der Näherungsschalter 4 ist mit einer Meßelektronik 5 verbunden, die durch das Ansprechen des Näherungsschalters 4 die Bewegung der Antriebsstange 2 striert und ein Signal über den Sollschaltzustand der brechereinheit bildet.
Die Bewegung der Antriebsstange 2 wird über eine ortsfest gelagerte Kurbel 6 in eine entsprechende Schub- bzw. Zugbewegung der Schaltstange 7 umgesetzt. Die Kurbel 6 ist hierzu mit der Schaltstange 7 über eine Gelenkstange 22 verbunden.
Die Schub- bzw. Druckbewegung der Schaltstange 7 wird auf die Unterbrechereinheit 8 übertragen, wodurch der Kontakt zwischen den Leitungen 9, 10 jeweils ein- bzw. ausgeschaltet wird.
Die Unterbrechereinheit 8 sowie die Schaltstange 7 und ggf. auch die Gelenkstange 22 sind von einer Kapselung 11 gasdicht umschlossen, die ein isolierendes Gas, beispielsweise SF₆ enthält. Es kann auch die Kurbel 6 innerhalb dieser Kapselung 11 angeordnet sein.
Die Schaltstange 7 ist an mehreren Stellen axial geführt, was beispielsweise durch die Axialführung 12 angedeutet ist.
Außerdem ist die Schaltstange 7 in drei Teile 13, 14, 15 unterteilt, die gegeneinander um die Längsachse der Schaltstange 7 drehbar sind. Hierzu sind zwischen den Teilen Walzlager 16, 17 vorgesehen, die eine solche Drehung mit geringem Widerstand erlauben und gleichzeitig in der Lage sind, eine Zug- bzw. Druckkraft zu übertragen. An dem mittleren Teil 14 der Metallstange 7 ist ein Bolzen 18 befestigt, der von der Schaltstange 7 radial nach außen absteht und in einen Schlitz 19 eines Bleches eingreift, das mit dem Kapselung 11 fest verbunden ist. Der Schlitz 19 ist wendelförmig die Schaltstange 7 koaxial umgebend ausgebildet.
Bei einer Axialbewegung der Schaltstange 7 bilden Schlitz 19 und Bolzen 18 eine Kulissenführung, so daß dem mittleren Teil 14 der Schaltstange 7 gleichzeitig mit der Axialbewegung eine Drehbewegung aufgezwungen wird. Diese Drehbewegung überträgt sich nicht auf die äußeren Teile 13, 15 der Schaltstange, da diese nicht drehbar ausgebildet sind.
Am unteren Ende des mittleren Teils 14 der Schaltstange 7 ist ein Schwenkarm 20 mit einem Induktionselement befestigt, der bei Drehung der Schaltstange 7 eine entsprechende Schwenkbewegung durchführt. Diese wird durch eine induktive Sonde 21 registriert, welche mit der Meßelektronik 5 verbunden ist.
Bei Registrierung einer Drehung der Schaltstange 7 durch die zweite Vorrichtung 20, 21 wird darauf geschlossen, daß das obere Ende des mittleren Teils 14 der Schaltstange 7 eine Axialbewegung durchgeführt hat. Auf diese Weise läßt sich am unteren Ende des mittleren Teils 14 der Schaltstange 7 registrieren, daß die eigentliche axiale Schaltbewegung durch den mittleren Teil 14 der Schaltstange 7 übertragen wurde, ohne das direkter optischer Kontakt besteht.
Die erste Vorrichtung 18, 19 ist möglichst nah an der Unterbrechereinheit 8 angeordnet, so daß bei der Übertragung der Schaltbewegung zwischen der Stelle der Kulissenführung 18, 19 und der Unterbrechereinheit 8 möglichst wenige Fehlerquellen liegen.
Die Meßelektronik 5 kann dann die von der Sonde 4 und der Sonde 21 eingegangenen Signale miteinander vergleichen und feststellen, ob der Sollzustand der Unterbrechereinheit 8 (Schaltzustand der Antriebseinheit) mit dem Istzustand übereinstimmt. Ist dies nicht der Fall, so wird der Schalter stillgesetzt und muß gewartet werden.

Claims

Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem auf Erdpotential liegenden Antrieb und mit wenigstens einer isolierenden Schaltstange (7) zur Übermittlung der Antriebsbewegung zu einer auf Hochspannungspotential liegenden Unterbrechereinheit (8) durch axialen Druck oder Zug, dadurch gekennzeichnet, daß an dem der Unterbrechereinheit (8) zugewandten ersten Ende der Schaltstange (7) eine erste Vorrichtung (18, 19) vorgesehen ist, die bei einer Axialbewegung des ersten Endes der Schaltstange (7) eine Drehbewegung dieses Endes um die Längsachse der Schaltstange (7) erzeugt und daß an dem dem Antrieb zugewandten zweiten Ende der Schaltstange eine zweite Vorrichtung (20, 21) zur Überwachung der Drehbewegung der Schaltstange (7) vorgesehen ist.
Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vorrichtung (18, 19) als Kulissenführung ausgebildet ist.
Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem ersten Ende der Schaltstange (7) ein Außengewinde mit großer Steigung vorgesehen ist und daß die erste Vorrichtung ein entsprechendes Innengewinde aufweist.
Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein von der zweiten Vorrichtung (20, 21) abgegebenes Signal betreffend die Stellung der Schaltstange (7) mit dem Sollzustand des Leistungsschalters verglichen wird und daß bei einer Abweichung dieser Werte voneinander ein Signal abgegeben wird.