EP0695458B1 - Schaltvorrichtung - Google Patents

Schaltvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
EP0695458B1
EP0695458B1 EP95905010A EP95905010A EP0695458B1 EP 0695458 B1 EP0695458 B1 EP 0695458B1 EP 95905010 A EP95905010 A EP 95905010A EP 95905010 A EP95905010 A EP 95905010A EP 0695458 B1 EP0695458 B1 EP 0695458B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
current
contact
breaker
switching device
electrodes
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP95905010A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0695458A1 (de
Inventor
Lutz Niemeyer
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.)
ABB Research Ltd Switzerland
ABB Research Ltd Sweden
Original Assignee
ABB Research Ltd Switzerland
ABB Research Ltd Sweden
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
Application filed by ABB Research Ltd Switzerland, ABB Research Ltd Sweden filed Critical ABB Research Ltd Switzerland
Publication of EP0695458A1 publication Critical patent/EP0695458A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0695458B1 publication Critical patent/EP0695458B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—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
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/14—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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H77/00—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting
    • H01H77/02—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism
    • H01H77/10—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with electrodynamic opening

Definitions

  • the invention is based on a switching device according to the preamble of claim 1.
  • a switching device is preferred in one High-voltage network used and there is preferably used for switching large currents with high steepness of the recurring voltage.
  • the invention relates to a prior art, such as that specified in US 4,087,664 A.
  • a switching device for a high-voltage network described in this prior art contains two power connections, between which a compressed gas switch with SF 6 as the extinguishing gas and a vacuum switch are arranged in series.
  • the vacuum switch is designed in such a way that it can carry and switch both nominal and short-circuit currents. Such a vacuum switch is therefore very complex.
  • the vacuum switch is driven separately and synchronized with the compressed gas switch. Since the vacuum switch has a much smaller stroke than the compressed gas switch, this also results in considerable effort for driving and controlling the vacuum switch.
  • the vacuum switch requires a very high contact pressure force in order to prevent premature lifting of its electrodes, which may have flowed through by short-circuit current, in the switched-on state.
  • the task is based on a switching device of the type mentioned at the beginning, which with low Effort can be made and operated and still large currents with high steepness to the recurring voltage able to interrupt
  • the switching device according to the invention is characterized by practically maintenance-free operation and excellent switching capacity out. Since there are no large ones on the at least one vacuum switch Disconnection power and continuous current load requirements can be put, the inventive Switching device also manufactured extremely inexpensively will.
  • the at least one vacuum switch can be one in the Medium voltage technology used in large numbers and therefore be a particularly inexpensive series product. This is because of it conditioned that the at least one vacuum switch shunted to a nominal current path of the pressure gas switch and is therefore included Nominal current operation at most a small fraction of the the switching device leads flowing nominal current. Only above The vacuum switch becomes a certain short-circuit current value the switching device according to the invention in the now short-circuit current leading current path commutates. The one through the Vacuum switch flowing high short-circuit current generates strong electrodynamic forces affecting the electrodes of the vacuum switch drive apart and thus interrupt the short-circuit current.
  • a particularly advantageous embodiment of the switching devices according to the invention contains instead of at least one vacuum switch a module with two or more similar, mutually identical vacuum switches connected and aligned in parallel.
  • a Such module has the additional advantage that Distribution of the short-circuit current over several small vacuum switches with a low breaking capacity after the switching device the invention can be produced particularly inexpensively.
  • To preference is given to using a module with three similar vacuum switches connected in parallel to each other, which are aligned in parallel at the corners of an equilateral Triangles are arranged. With such a module if a low inductance current supply is achieved, the Current to be switched off evenly on the three vacuum switches distributed, and become the ones that drive the electrodes electrodynamic current forces symmetrically on the three Split vacuum switch.
  • the switching device shown in Fig. 1 is intended for use in high-voltage networks with voltages of typically 100 and more kV and contains a cylindrical housing 1 filled with SF 6 or another insulating gas with a jacket made of insulating material and with two cover plates, the upper of which as one of two power connections 2, 3 of the switching device is used.
  • the upper cover plate carries a sliding contact 4 and has an opening (not designated) through which a switching piece 6, which is displaceable in the direction of the axis of the housing 1 and is contacted by the contact 4, is guided out of the housing 1.
  • the switching piece 6 has at its free end facing away from the drive 5 in a coaxial arrangement a hollow erosion contact 7 and a hollow nominal current contact 8 surrounding the erosion contact.
  • the lower cover plate of the housing 1 is designed as a disk insulator 9 and carries an erosion contact 10 which is aligned along the axis of the housing 1 and is guided through the disk insulator 9 11 flanged, whereas a metal housing 12 of a module 13 is flanged on the opposite side of the window insulator 9.
  • the module 13 contains several, preferably three, axially symmetrical of the same kind distributed around the axis of the housing 12 Vacuum switch 14, only two of which are shown.
  • the Vacuum switches are comparatively small and have dimensions each have a relatively low high-voltage switching capacity. Inexpensive series products can therefore be used as vacuum switches 14 are used, such as those produced in large numbers Vacuum tubes for voltages of typically 10 to 40 kV.
  • Each of the vacuum switches 14 has a fixed 15 and one movable electrode 16.
  • the fixed electrodes 15 of the Vacuum switches 14 are plate-shaped on one side Contact bridge 17 attached.
  • the contact bridge 17 carries on the opposite side a hollow contact 18.
  • This hollow Contact is in electrically conductive engagement with one is not designated counter contact of the gas pressure switch, which on the end of the erosion contact 7 led out of the housing 1 is provided.
  • the movable electrodes 16 of the vacuum switch 14 are rigid by a plate-shaped current collector 19th held and are flexible via the current collector 19 Conductor pieces 20 and a conductive portion of the Module housing 12 with the power connection 3 of the switching device electrically connected.
  • the current collector 19 acts Drive system 21, which exclusively from one Vacuum switch 14 flowing through during a switch-off process Short-circuit current is actuated.
  • This switching device is in the switched-on state (right part of Fig. 1) rated current predominantly in one Power connection 2, the sliding contact 4, the nominal current contacts 8, 11, flange connection screws 22, the housing 12 and the Power connection 3 comprehensive rated current path. Because of the comparatively high resistance becomes a proportionate low proportion of the nominal current in a parallel to the nominal current path switched extinguishing current path.
  • This extinguishing current path comprises the power connection 2, the sliding contact 4, the erosion contacts 7, 10, the hollow contact 18, the contact bridge 17, the Electrodes 15 and 16 of the vacuum switches connected in parallel to one another 14, the current collector 19, the flexible conductor pieces 20, the housing 12 and the power connector 3. Since the vacuum switch practically no nominal current, they can be small be dimensioned.
  • the spring constant of the spring 23 and the inertial masses of the Current collector 19, the rigidly connected movable Electrodes 16 and other moving parts of the module 13, such as of the flexible conductor pieces 20 are dimensioned such that in the case of a switch-off process, the electrodes 15, 16 are closed only after the safe interruption of the power to be switched off he follows. As a result, the electrodes 15, 16 are welded together Vacuum switch 14 largely prevented.
  • the current commutated into the quenching current path when switched off flows - as illustrated by arrows - in the impact anchor 24 from the two ends to the center and in the busbar 25 in opposite direction from the center outwards into the housing 12. Therefore, one acts against the force on the impact anchor 24 the spring 27 directed electrodynamic force. Above the set limit of the current to be switched off leads the electrodynamic force the impact anchor 24 at high speed against the current collector 19. The impact anchor 24 strikes with great force on the current collector 19 and thus opens the Electrodes 15, 16 against the force of the contact pressure spring 23 suddenly.
  • the erosion contact 7 When switching off, the erosion contact 7 is not shown by a Drive guided downwards.
  • the current to be switched off commutates into the quenching current path after opening the nominal current path and flows from the burn-off contact 10 led downwards over the hollow contact 18, the contact bridge 17, the closed Electrodes 15, 16, the current collector 19, the flexible conductor pieces 20 and the housing 12 for the power connection 3 (left part from Fig. 5).
  • the contact bridge 17 strikes one isolated stop 28 held in the housing 12.

Landscapes

  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)

Description

TECHNISCHES GEBIET
Bei der Erfindung wird ausgegangen von einer Schaltvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Schaltvorrichtung wird bevorzugt in einem Hochspannungsnetz verwendet und dient dort bevorzugt dem Schalten grosser Ströme mit hoher Steilheit der wiederkehrenden Spannung.
STAND DER TECHNIK
Die Erfindung nimmt auf einen Stand der Technik Bezug, wie er etwa in US 4.087,664 A angegeben ist. Eine in diesem Stand der Technik beschriebene Schaltvorrichtung für ein Hochspannungsnetz enthält zwei Stromanschlüsse, zwischen denen in Serie liegend ein Druckgasschalter mit SF6 als Löschgas und ein Vakuumschalter angeordnet sind. Der Vakuumschalter ist derart ausgebildet, dass er sowohl Nenn- als auch Kurzschlussströme führen und schalten kann. Ein solcher Vakuumschalter ist daher sehr aufwendig. Zudem wird der Vakuumschalter separat und synchronisiert zum Druckgasschalter angetrieben. Da der Vakuumschalter einen wesentlich kleineren Hub als der Druckgasschalter hat, ergibt sich so zusätzlich ein erheblicher Aufwand für den Antrieb und die Steuerung des Vakuumschalters. Zudem benötigt der Vakuumschalter eine sehr hohe Kontaktandruckkraft, um im Einschaltzustand ein vorzeitiges Abheben seiner gegebenenfalls von Kurzschlussstrom durchflossenen Elektroden zu verhindern.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung, wie sie in dem unabhängigen Patentanspruch 1 angegeben ist, liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die mit geringem Aufwand hergestellt und betrieben werden kann und die dennoch grosse Ströme mit hoher Steilheit der wiederkehrenden Spannung zu unterbrechen vermag.
Die Schaltvorrichtung nach der Erfindung zeichnet sich durch praktisch wartungsfreien Betrieb und hervorragendes Schaltvermögen aus. Da an den mindestens einen Vakuumschalter keine grossen Anforderungen hinsichtlich der Abschaltleistung und der Dauerstrombelastbarkeit gestellt werden, kann die erfindungsgemässe Schaltvorrichtung zudem äusserst kostengünstig hergestellt werden. Der mindestens eine Vakuumschalter kann ein in der Mittelspannungstechnik in grossen Stückzahlen verwendetes und daher besonders preiswertes Serienprodukt sein. Dies ist dadurch bedingt, dass der mindestens eine Vakuumschalter im Nebenschluss zu einer Nennstrombahn des Druckgasschalters liegt und daher bei Nennstrombetrieb allenfalls einen geringen Bruchteil des durch die Schaltvorrichtung fliessenden Nennstroms führt. Erst oberhalb eines bestimmten Kurzschlussstromwertes wird der Vakuumschalter der erfindungsgemässen Schaltvorrichtung in den nun Kurzschlussstrom führenden Strompfad kommutiert. Der durch den Vakuumschalter fliessende hohe Kurzschlussstrom erzeugt starke elektrodynamische Kräfte, welche die Elektroden des Vakuumschalters auseinandertreiben und so den Kurzschlussstrom unterbrechen.
Diese elektrodynamischen Kräfte reichen bei entsprechender Bemessung des kurzschlussstromführenden Pfades vollkommen aus, um die Elektroden des Vakuumschalters soweit voneinander zu trennen, dass die Unterbrechung des Kurzschlussstromes sichergestellt ist.
Wie bei der Weiterbildung gemäss Patentanspruch 2 angegeben ist, kann durch geeignete Anordnung des Vakuumschalters zusätzlich auch eine leicht zu koordinierende Antriebsunterstützung durch den Druckgasschalter bei der Trennung der Elektroden durch die elektrodynamischen Kräfte des Kurzschlussstromes ausgenutzt werden.
Eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Schaltvorrichtungen nach der Erfindung enthält anstelle des mindestens einen Vakuumschalters ein Modul mit zwei oder mehr gleichartigen, zueinander parallel geschalteten und ausgerichteten Vakuumschaltern. Ein solches Modul weist den zusätzlichen Vorteil auf, dass durch Aufteilung des Kurzschlussstromes auf mehrere kleine Vakuumschalter mit geringer Abschaltleistung die Schaltvorrichtung nach der Erfindung besonders kostengünstig hergestellt werden kann. Zu bevorzugen ist hierbei die Verwendung eines Moduls mit drei zueinander parallel geschalteten, gleichartigen Vakuumschaltern, welche parallel ausgerichtet an den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind. Bei einem derart ausgebildeten Modul wird eine induktivitätsarme Stromführung erreicht, wird der abzuschaltende Strom gleichmässig auf die drei Vakuumschalter verteilt, und werden die den Antrieb der Elektroden bewirkenden elektrodynamischen Stromkräfte symmetrisch auf die drei Vakuumschalter aufgeteilt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung und die damit erzielbaren weiteren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt:
Fig. 1
eine Aufsicht auf eine im Schnitt dargestellte Ausführungsform einer ersten Schaltvorrichtung nach der Erfindung mit einem mehrere Vakuumschalter enthaltenden Modul,
Fig.2
eine Aufsicht auf eine im Schnitt dargestellte erste Ausführungsform des Modul der Schaltvorrichtung gemäss Fig.1,
Fig.3
eine Aufsicht auf eine im Schnitt dargestellte zweite Ausführungsform des Moduls der Schaltvorrichtung gemäss Fig.1,
Fig.4
eine Aufsicht auf eine im Schnitt dargestellte dritte Ausführungsform des Moduls der Schaltvorrichtung gemäss Fig.1, und
Fig.5
eine Aufsicht auf eine im Schnitt dargestellte Ausführungsform einer zweiten Schaltvorrichtung nach der Erfindung mit einem mehrere Vakuumschalter enthaltenden Modul.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
In allen Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen auch gleichwirkende Teile. Die in Fig. 1 dargestellte Schaltvorrichtung ist zum Einsatz in Hochspannungsnetzen mit Spannungen von typischerweise 100 und mehr kV vorgesehen und enthält ein mit SF6 oder einem anderen Isoliergas gefülltes zylinderförmiges Gehäuse 1 mit einem Mantel aus Isolierstoff und mit zwei Deckplatten, von denen die obere als einer von zwei Stromanschlüssen 2, 3 der Schaltvorrichtung dient. Die obere Deckplatte trägt einen Gleitkontakt 4 und weist eine nicht bezeichnete Öffnung auf, durch die ein von einem als Pfeil dargestellten Antrieb 5 in Richtung der Achse des Gehäuses 1 verschiebbares und vom Kontakt 4 gleitend kontaktiertes Schaltstück 6 aus dem Gehäuse 1 geführt ist. Das Schaltstück 6 weist an seinem vom Antrieb 5 abgewandten freien Ende in koaxialer Anordnung einen hohlen Abbrandkontakt 7 und einen den Abbrandkontakt umgebenden hohlen Nennstromkontakt 8 auf. Die untere Deckplatte des Gehäuses 1 ist als Scheibenisolator 9 ausgebildet und trägt einen längs der Achse des Gehäuses 1 ausgerichteten und durch den Scheibenisolator 9 geführten Abbrandkontakt 10. Auf der ins Innere des Gehäuses 1 weisenden Seite des Scheibenisolators 9 ist ein den Abbrandkontakt 10 konzentrisch umgebender Nennstromkontakt 11 angeflanscht, wohingegen auf der entgegengesetzten Seite des Scheibenisolators 9 ein metallenes Gehäuse 12 eines Moduls 13 angeflanscht ist.
Das Modul 13 enthält mehrere, vorzugsweise drei, axialsymmetrisch um die Achse des Gehäuses 12 verteilt angeordnete, gleichartige Vakuumschalter 14, von denen nur zwei dargestellt sind. Die Vakuumschalter sind vergleichsweise klein bemessen und weisen jeweils ein relativ geringes Hochspannungs-Schaltvermögen auf. Als Vakuumschalter 14 können daher preiswerte Serienprodukte verwendet werden, wie etwa in grossen Stückzahlen hergestellte Vakuumröhren für Spannungen von typischerweise 10 bis 40 kV. Jeder der Vakuumschalter 14 besitzt eine feststehende 15 und eine bewegliche Elektrode 16. Die feststehenden Elektroden 15 der Vakuumschalter 14 sind an einer Seite einer plattenförmigen Kontaktbrücke 17 befestigt. Die Kontaktbrücke 17 trägt auf der entgegengesetzten Seite einen hohlen Kontakt 18. Dieser hohle Kontakt ist in elektrisch leitendem Eingriff ist mit einem nicht bezeichneten Gegenkontakt des Druckgasschalters, welcher an dem aus dem Gehäuse 1 geführten Ende des Abbrandkontaktes 7 vorgesehen ist. Die beweglichen Elektroden 16 der Vakuumschalter 14 werden starr von einem plattenförmigen Stromkollektor 19 gehalten und sind über den Stromkollektor 19, flexible Leiterstücke 20 und einen leitend ausgebildeten Abschnitt des Modulgehäuses 12 mit dem Stromanschluss 3 der Schaltvorrichtung elektrisch leitend verbunden. Auf den Stromkollektor 19 wirkt ein Antriebssystem 21, welches ausschliesslich von einem die Vakuumschalter 14 bei einem Ausschaltvorgang durchfliessenden Kurzschlussstrom betätigt wird.
Bei dieser Schaltvorrichtung wird im eingeschalteten Zustand (rechter Teil von Fig. 1) Nennstrom überwiegend in einem den Stromanschluss 2, den Gleitkontakt 4, die Nennstromkontakte 8, 11, Flanschverbindungsschrauben 22, das Gehäuse 12 und den Stromanschluss 3 umfassenden Nennstrompfad geführt. Wegen des vergleichsweise hohen Widerstandes wird ein verhältnismässig geringer Anteil des Nennstroms in einem parallel zum Nennstrompfad geschalteten Löschstrompfad geführt. Dieser Löschstrompfad umfasst den Stromanschluss 2, den Gleitkontakt 4, die Abbrandkontakte 7, 10, den hohlen Kontakt 18, die Kontaktbrücke 17, die Elektroden 15 und 16 der zueinander parallelgeschalteten Vakuumschalter 14, den Stromkollektor 19, die flexiblen Leiterstücke 20, das Gehäuse 12 und den Stromanschluss 3. Da die Vakuumschalter praktisch keinen Nennstrom führen, können sie klein dimensioniert sein.
Beim Ausschalten von Nennstrom (linker Teil von Fig.1) bewegt der Antrieb 5 das Schaltstück 6 in Pfeilrichtung nach oben. Es werden nun zunächst die beiden Nennstromkontakte 8, 11 voneinander getrennt und der abzuschaltende Strom vom Nennstrom- in den Löschstrompfad kommutiert. Durch nachfolgendes Trennen der Abbrandkontakte 7 und 10 wird sodann der abzuschaltende Strom vom Druckgasschalter im Löschstrompfad unterbrochen.
Beim Ausschalten von Kurzschlussstrom kommutiert entsprechend dem zuvor beschriebenen Schaltvorgang der abzuschaltende Strom in den Löschstrompfad. Im Bereich der Vakuumschalter 14 wird dieser Strom gleichmässig aufgeteilt, so dass jeder Schalter nur einen Bruchteil des Kurzschlussstroms führen muss. Die beiden Elektroden 15, 16 der Vakuumschalter 14 sind ohne Verwendung des Antriebs 5 voneinander trennbar. Sie sind durch das Antriebssystem 21 mit einer Kontaktkraft beaufschlagt, welche unterhalb eines Grenzwertes des Kurzschlussstroms ein Trennen der Elektroden 15, 16 verhindert. Daher werden nicht nur Nennströme, sondern auch vergleichsweise geringe Kurzschlussströme ausschliesslich mit dem Druckgasschalter abgeschaltet. Überschreitet jedoch die Grösse des Kurzschlussstromes den Grenzwert, so bewirkt das Antriebssystem 21 ohne Ansteuerung von aussen ein Öffnen der Elektroden 15, 16 und ein Abschalten des Kurzschlussstroms. Die Vakuumschalter 14 werden daher nur dann betätigt, wenn dies - wie etwa beim Abschalten schwerer Kurzschlussströme - unbedingt notwendig ist. Sie sind daher nur auf eine geringe Anzahl an Schaltvorgängen auszulegen. Die hierbei auftretende anfängliche wiederkehrende Spannung hoher Steilheit kann problemlos von den in Serie geschalteten, geöffneten Schaltstellen des Druckgasschalters und der Vakuumschalter gehalten werden.
In den Figuren 2 bis 4 sind drei Module 13 mit unterschiedlich ausgeführten Strukturen des Antriebssystems 21 dargestellt. Bei der in Fig.2 dargestellten Ausführungsform ist eine vorzugsweise als Schraube oder Spirale gekrümmte Kontaktandruckfeder 23 vorgesehen, welche mit ihrem oberen Ende auf der von den Elektroden 16 abgewandten Seite des Stromkollektors 19 und mit ihrem unteren Ende auf dem Gehäuse 12 abgestützt ist. Diese Feder erzeugt die erwünschte Kontaktandruckkraft der Elektroden 15, 16. Durch geeignetes Vorspannen der Kontaktandruckfeder 23, etwa mittels einer im Gehäuse 12 geführten, nicht dargestellten Stellschraube, kann die erwünschte Kraft leicht eingestellt werden. Oberhalb des durch die Kontaktandruckkraft festgelegten Grenzwertes des abzuschaltenden Stroms werden die Elektroden 15, 16 aufgrund der elektrodynamischen Kräfte des Stroms voneinander getrennt und der Strom in den Vakuumschaltern 14 unterbrochen. Die Federkonstante der Feder 23 und die trägen Massen des Stromkollektors 19, der starr damit verbundenen beweglichen Elektroden 16 sowie weiterer bewegter Teile des Moduls 13, wie der flexiblen Leiterstücke 20, sind derart bemessen sind, dass bei einem Ausschaltvorgang ein Schliessen der Elektroden 15, 16 erst nach der sicheren Unterbrechung des abzuschaltenden Stroms erfolgt. Dadurch wird ein Verschweissen der Elektroden 15, 16 der Vakuumschalter 14 weitgehend verhindert.
Bei der in Fig.3 dargestellten Ausführungsform dient die Kontaktandruckfeder 23 gleichzeitig der Führung des abzuschaltenden Stroms. Beim Auftreten eines schweren Kurzschlussstromes zieht sich diese Feder stark zusammen und unterstützt so die elektrodynamischen Stromkräfte beim Öffnen der Elektroden 15, 16. Die flexiblen Leiterstücke 20 werden bei dieser Ausführungsform eingespart.
Bei der in Fig.4 dargestellten Ausführungsform sind im Löschstrompfad zwischen Stromkollektor 19 und Stromanschluss 3 ein beweglicher Schlaganker 24 und eine mit dem Schlaganker 24 zusammenwirkende, feststehende Stromschiene 25 angeordnet. Der Schlaganker 24 und Stromschiene 25 bilden ein parallellaufendes Leiterpaar. Der Schlaganker 24 ist oberhalb des Stromkollektors 19 angeordnet und weist Öffnungen auf, durch welche die Elektroden 16 der Vakuumschalter 14 in Richtung der Achse des Druckgasschalters verschieblich geführt sind. Die Stromschiene 25 ist oberhalb des Schlagankers 24 an der Wand des Gehäuses 12 starr befestigt. Die flexiblen Leiterstücke 20 sind vom Stromkollektor 19 an die beiden Enden des Schlagankers 24 geführt. Das Zentrum des Schlagankers 24 ist über ein flexibles Leiterstück 26 mit dem Zentrum der Stromschiene 25 elektrisch leitend verbunden. Eine Feder 27 drückt den Schlaganker 24 gegen die feststehende Stromschiene 25.
Der beim Ausschalten in den Löschstrompfad kommutierte Strom fliesst - wie durch Pfeile veranschaulicht - im Schlaganker 24 von den beiden Enden ins Zentrum und in der Stromschiene 25 in entgegengesetzter Richtung vom Zentrum nach aussen ins Gehäuse 12. Daher wirkt auf den Schlaganker 24 eine entgegen der Kraft der Feder 27 gerichtete elektrodynamische Kraft. Oberhalb des eingestellten Grenzwertes des abzuschaltenden Stromes führt die elektrodynamische Kraft den Schlaganker 24 mit grosser Geschwindigkeit gegen den Stromkollektor 19. Der Schlaganker 24 schlägt mit grosser Wucht auf den Stromkollektor 19 auf und öffnet so die Elektroden 15, 16 gegen die Kraft der Kontaktandruckfeder 23 schlagartig.
Bei der in Fig.5 dargestellte Ausführungsform der Schaltvorrichtung nach der Erfindung ist neben dem Modul 13 nur noch der Abbrandkontakt 10 des Druckgasschalters dargestellt. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäss Fig.1 sind die Vakuumschalter 14 des Moduls 13 und der Abbrandkontakt 10 in Richtung der gemeinsamen Achse der Gehäuse 1 und 12 verschieblich angeordnet. Der von der Kontaktbrücke 17 gehaltene hohle Kontakt 18 ist als Gleitkontakt ausgebildet und kontaktiert den beweglich ausgebildeten Abbrandkontakts 10 bei einem Schaltvorgang ständig.
Beim Ausschalten wird der Abbrandkontakt 7 von einem nicht dargestellten Antrieb nach unten geführt. Der abzuschaltende Strom kommutiert nach Öffnen des Nennstrompfades in den Löschstrompfad und fliesst vom nach unten geführten Abbrandkontakt 10 über den hohlen Kontakt 18, die Kontaktbrücke 17, die geschlossenen Elektroden 15, 16, den Stromkollektor 19, die flexiblen Leiterstücke 20 und das Gehäuse 12 zum Stromanschluss 3 (linker Teil von Fig.5). Im weiteren Verlauf der Abwärtsbewegung schlägt der Abbrandkontakt 10 auf die Kontaktbrücke 17 auf und führt nun die Kontaktbrücke 17, die Vakuumschalter 14 und den Stromkollektor 19 gegen die Kraft der Kontaktandruckfeder 23 nach unten. Nach einem vorgegebenen weiteren Hub schlägt die Kontaktbrücke 17 auf einen isoliert im Gehäuse 12 gehaltenen Anschlag 28 auf. Die nach unten gerichtete Bewegung der Kontaktbrücke 17 und der feststehenden Teile der Vakuumschalter 14 wird dadurch abrupt gehemmt, wohingegen sich die beweglichen Elektroden 16 der Vakuumschalter 14 und der Stromkollektor 19 weiter nach unten bewegen. Dadurch kommt es zu einem schlagartigen Öffnen der Schaltstellen der Vakuumschalter und zur angestrebten Unterbrechung des abzuschaltenden Stromes.
Durch Verlängern oder Verkürzen des Hubs der Vakuumschalter 14 können die Vakuumschalter 14 gegenüber dem Druckgasschalter mehr oder weniger stark verzögert geöffnet werden.
BEZUGSZEICHENLISTE
1
Gehäuse
2, 3
Stromanschlüsse
4
Gleitkontakt
5
Antrieb
6
Schaltstück
7
Abbrandkontakt
8
Nennstromkontakt
9
Scheibenisolator
10
Abbrandkontakt
11
Nennstromkontakt
12
Gehäuse
13
Modul
14
Vakuumschalter
15, 16
Elektroden
17
Kontaktbrücke
18
Kontakt
19
Stromkollektor
20
Leiterstücke
21
Antriebssystem
22
Flanschverbindungsschrauben
23
Kontaktandruckfeder
24
Schlaganker
25
Stromschiene
26
Leiterstück
27
Feder

Claims (12)

  1. Vorrichtung zum Schalten von elektrischem Strom, enthaltend einen Druckgasschalter, mindestens einen Vakuumschalter (14) und zwei Stromanschlüsse (2, 3), bei der unter Bildung eines Löschstrompfads ein erster Abbrandkontakt (10) des Druckgasschalters mit einer feststehenden Elektrode (15) des mindestens einen Vakuumschalters (14), ein zweiter Abbrandkontakt (7) des Druckgasschalters mit einem ersten (2) beider Stromanschlüsse (2, 3) und eine bewegliche Elektrode (16) des Vakuumschalters (14) mit einem zweiten (3) beider Stromanschlüsse (2, 3) elektrisch leitend verbunden ist, und bei der beim Ausschalten die beiden Abbrandkontakte (7, 10) des Druckgasschalters durch einen Antrieb (5) längs einer Achse voneinander getrennt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stromanschlüsse (2, 3) unter Bildung eines parallel zum Löschstrompfad angeordneten Nennstrompfads jeweils mit einem von zwei Nennstromkontakten (8, 11) des Druckgasschalters elektrisch leitend verbunden sind, und dass die beiden Elektroden (15, 16) des mindestens einen Vakuumschalters (14) ohne Verwendung des Antriebs (5) in axialer Richtung voneinander trennbar und mit einer Kontaktandruckkraft beaufschlagt sind, welche unterhalb eines Grenzwertes des beim Ausschalten nach Öffnen der Nennstromkontakte (8, 11) in den Löschstrompfad kommutierten Stroms das Trennen der Elektroden (15, 16) durch elektrodynamische Kräfte verhindert.
  2. Vorrichtung zum Schalten von elektrischem Strom nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Vakuumschalter (14) in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist.
  3. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Vakuumschalter (14) parallel zueinander in den Löschstrompfad geschaltet sind.
  4. Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass drei Vakuumschalter (14) vorgesehen sind, welche jeweils auf einer Ecke eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind.
  5. Schaltvorrichtung nach einem der Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumschalter (14) in einem eine Kontaktbrücke (17) und einen Stromkollektor (19) enthaltenden Modul (13) angeordnet sind, dass die feststehenden Elektroden (15) der Vakuumschalter (14) und ein mit einem Gegenkontakt des Druckgasschalters zusammenwirkender Kontakt (18) in elektrisch leitender Weise auf entgegengesetzten Seiten der Kontaktbrücke (17) befestigt sind, und dass die beweglichen Elektroden (16) der Vakuumschalter (16) starr vom Stromkollektor (19) gehalten sind und über den Stromkollektor (19) und mindestens ein flexibles Leiterstück (20) mit dem zweiten Stromanschluss (3) elektrisch leitend verbunden sind.
  6. Schaltvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromkollektor (19) Teil eines vom abzuschaltenden Strom betätigbaren Antriebssystems (21) des Moduls (13) ist.
  7. Schaltvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebssystem (21) eine auf dem Stromkollektor (19) abgestützte und die beweglichen Elektroden (16) mit KontaktandruckKraft beaufschlagende Feder (23) aufweist.
  8. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (13) an den Druckgasschalter angeflanscht ist.
  9. Schaltvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkonstante der Feder (23) und die trägen Massen des Stromkollektors (19), der starr damit verbundenen beweglichen Elektroden (16) sowie weiterer bewegter Teile des Moduls (13) derart bemessen sind, dass bei einem Ausschaltvorgang ein Schliessen der Elektroden (15, 16) erst nach Unterbrechung des abzuschaltenden Stroms erfolgt.
  10. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkraftandruckfeder (23) als Spirale oder Schraube ausgebildet ist und im Löschstrompfad zwischen Stromkollektor (19) und zweitem Stromanschluss (3) angeordnet ist.
  11. Schaltvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Löschstrompfad zwischen Stromkollektor (19) und zweitem Stromanschluss (3) in Serie geschaltet ein beweglicher Schlaganker (24) und eine mit dem Schlaganker (24) zusammenwirkende feststehende Stromschiene (25) angeordnet sind.
  12. Schaltvorrichtung nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Kontaktbrücke gehaltene Kontakt (18) ein Gleitkontakt ist, und dass der mit dem Gleitkontakt zusammenwirkende Gegenkontakt des Druckgasschalters beweglich ausgebildet ist und beim Ausschalten die Vakuumschalter (14) des Moduls (13) solange mitbewegt, bis deren Bewegung durch Aufschlagen auf einen feststehenden Anschlag (28) gehemmt ist.
EP95905010A 1994-02-18 1995-01-16 Schaltvorrichtung Expired - Lifetime EP0695458B1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4405206A DE4405206A1 (de) 1994-02-18 1994-02-18 Schaltvorrichtung
DE4405206 1994-02-18
PCT/CH1995/000010 WO1995022831A1 (de) 1994-02-18 1995-01-16 Schaltvorrichtung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0695458A1 EP0695458A1 (de) 1996-02-07
EP0695458B1 true EP0695458B1 (de) 1998-04-15

Family

ID=6510571

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP95905010A Expired - Lifetime EP0695458B1 (de) 1994-02-18 1995-01-16 Schaltvorrichtung

Country Status (6)

Country Link
US (1) US5663544A (de)
EP (1) EP0695458B1 (de)
CN (1) CN1042469C (de)
CA (1) CA2160805A1 (de)
DE (2) DE4405206A1 (de)
WO (1) WO1995022831A1 (de)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2738389B1 (fr) * 1995-08-31 1997-10-24 Schneider Electric Sa Disjoncteur hybrique a haute tension
DE19958645C5 (de) 1999-12-06 2011-05-26 Abb Technology Ag Hybridleistungsschalter
DE102005032709A1 (de) * 2005-07-07 2007-01-11 Siemens Ag Elektrisches Schaltgerät sowie Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Schaltgerätes
DE102006042101B4 (de) * 2006-09-07 2008-09-25 Switchcraft Europe Gmbh Vakuumschalter für Mittel- und Hochspannungen
FR2925976B1 (fr) * 2008-01-02 2010-01-29 Areva T & D Sa Disjoncteur a plusieurs chambres de coupure agencees en parallele, a transmission commune et encombrement longitudinal reduit
JP4568765B2 (ja) * 2008-01-07 2010-10-27 株式会社日立製作所 真空スイッチギヤ
ES1076268Y (es) * 2012-01-25 2012-05-22 Ormazabal Y Cia S L U Aparamenta electrica de alta tension
CN105405729B (zh) * 2015-11-06 2017-09-08 许继电源有限公司 两电极气体开关
DE102016218518C5 (de) 2016-09-27 2023-05-11 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Kontaktstück für einen Hochspannungs-Leistungsschalter sowie Verfahren zu dessen Herstellung
DE102017206746A1 (de) * 2017-04-21 2018-10-25 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung und Verfahren zum parallelen Schalten hoher Ströme in der Hochspannungstechnik
DE102017216275A1 (de) 2017-09-14 2019-03-14 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung und Verfahren zum Schalten hoher Ströme in der Hoch-, Mittel- und/oder Niederspannungstechnik
CN108511261B (zh) * 2018-03-27 2019-08-23 西安交通大学 一种基于一体化电极结构的直流断路器及其使用方法
DE102019204443A1 (de) * 2019-03-29 2020-10-01 Siemens Aktiengesellschaft Stromunterbrechersystem

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1143889A (en) * 1913-03-13 1915-06-22 Alfred Edward Carr Device for detecting incomplete combustion.
DE1265815B (de) * 1965-11-30 1968-04-11 Siemens Ag Schalteinrichtung fuer Hochspannung
DE2230900C3 (de) * 1972-06-23 1981-03-12 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Kurzschließvorrichtung für Generatorableitungen
US4087664A (en) * 1975-08-29 1978-05-02 I-T-E Imperial Corporation Hybrid power circuit breaker
JPS5537769A (en) * 1978-09-09 1980-03-15 Tokyo Shibaura Electric Co High voltage dc breaker
JPS5736733A (de) * 1980-08-14 1982-02-27 Tokyo Shibaura Electric Co
JPS58181218A (ja) * 1982-04-19 1983-10-22 株式会社日立製作所 複合型真空しや断器
JPS58207802A (ja) * 1982-05-27 1983-12-03 株式会社東芝 ハイブリツド形しや断器
JPS6155829A (ja) * 1984-08-28 1986-03-20 株式会社東芝 しや断器
DE3611270C2 (de) * 1986-04-04 1995-08-17 Sachsenwerk Ag Elektrische Schalteinrichtung für hohe Schaltspannungen
DE3705719A1 (de) * 1987-02-23 1988-09-01 Bbc Brown Boveri & Cie Hochstromschalter
FR2680911B1 (fr) * 1991-08-28 1995-01-20 Gec Alsthom Engergie Inc Sectionneur de terre a pouvoir de coupure.
FR2682807B1 (fr) * 1991-10-17 1997-01-24 Merlin Gerin Disjoncteur electrique a deux cartouches a vide en serie.

Also Published As

Publication number Publication date
DE4405206A1 (de) 1995-08-24
EP0695458A1 (de) 1996-02-07
CN1125996A (zh) 1996-07-03
WO1995022831A1 (de) 1995-08-24
CN1042469C (zh) 1999-03-10
CA2160805A1 (en) 1995-08-24
DE59501888D1 (de) 1998-05-20
US5663544A (en) 1997-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0696040B1 (de) Druckgasschalter
EP0695458B1 (de) Schaltvorrichtung
DE2209287C3 (de) Elektrischer Druckgasschalter
EP0150486B1 (de) Elektrischer Schalter
EP0951039A1 (de) Leistungsschalter
EP1124243A2 (de) Leistungsschalter
EP1192628B1 (de) Schaltkontaktanordnung eines niederspannungs-leistungsschalters mit hauptkontakten, zwischenkontakten und abreisskontakten
DE19803974C1 (de) Kontaktanordnung für einen elektrischen Leistungsschalter
DD230958A1 (de) Vakuum-lichtbogenloeschkammer
EP0779637A2 (de) Leistungsschalter mit einem Einschaltwiderstand
CH662903A5 (de) Gasisolierter lasttrenner.
DE69106986T2 (de) Hochspannungsschalter mit Selbstbeblasung.
EP1620871B1 (de) Lastumschalter für einen stufenschalter
EP1173873A1 (de) Selbsterholende strombegrenzungseinrichtung mit flüssigmetall
DE10048659A1 (de) Schaltkontaktanordnung eines Niederspannungs-Leistungsschalter mit Kontaktkraftfedern
WO2000003406A1 (de) Stromkontaktanordnungen eines stromschalters
DE4243314A1 (de) Strombegrenzender Schalter
DE2935915A1 (de) Elektrischer vakuumschalter
DE102020205784A1 (de) Schaltgerät mit Kommutierungsstrompfad
DE69309174T2 (de) Leistungsschalter mit zwei konzentrischen Trennkammern
DE3012964C2 (de) Druckgasleistungsschalter
EP3807919A1 (de) Trennschalter mit zwei relativ zueinander bewegbaren kontaktteilen
EP0817228A2 (de) Leistungsschalter
CH659728A5 (de) Druckgasschalter.
CH661144A5 (de) Hochspannungsleistungsschalter.

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 19951006

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): CH DE FR GB IT LI NL

GRAG Despatch of communication of intention to grant

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS AGRA

17Q First examination report despatched

Effective date: 19970317

GRAG Despatch of communication of intention to grant

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS AGRA

GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): CH DE FR GB IT LI NL

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: EP

REF Corresponds to:

Ref document number: 59501888

Country of ref document: DE

Date of ref document: 19980520

ITF It: translation for a ep patent filed

Owner name: DE DOMINICIS & MAYER S.R.L.

GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)

Effective date: 19980617

ET Fr: translation filed
PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed
REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: IF02

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: NL

Payment date: 20031231

Year of fee payment: 10

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20040105

Year of fee payment: 10

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CH

Payment date: 20040106

Year of fee payment: 10

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20040108

Year of fee payment: 10

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 20040109

Year of fee payment: 10

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20050116

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20050116

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20050131

Ref country code: CH

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20050131

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: NL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20050801

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20050802

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20050116

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20050930

NLV4 Nl: lapsed or anulled due to non-payment of the annual fee

Effective date: 20050801

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST