EP0763840B1 - Metallgekapselter, gasisolierter Hochspannungsschalter - Google Patents

Metallgekapselter, gasisolierter Hochspannungsschalter Download PDF

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EP0763840B1
EP0763840B1 EP96114388A EP96114388A EP0763840B1 EP 0763840 B1 EP0763840 B1 EP 0763840B1 EP 96114388 A EP96114388 A EP 96114388A EP 96114388 A EP96114388 A EP 96114388A EP 0763840 B1 EP0763840 B1 EP 0763840B1
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EP
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housing
arrangement
contact
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Volker Dr. Rees
Martin Dr. Schumacher
Horst Plettner
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • 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
    • H01H33/64—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid wherein the break is in gas
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/12—Auxiliary contacts on to which the arc is transferred from the main contacts
    • H01H33/121—Load break switches
    • H01H33/122—Load break switches both breaker and sectionaliser being enclosed, e.g. in SF6-filled container

Definitions

  • the invention relates to a metal-encapsulated, gas-insulated high-voltage switch according to the preamble of claim 1.
  • the movable contact piece is assigned a piston arrangement with an insulating nozzle, in which the gas pressure is increased during a switch-off operation and supplied to the arc.
  • the actual quenching chamber i.e. H. the area where the arc is extinguished from the rest of the encapsulation area either via an insulating cylinder or separated in that the insulating nozzle in a guide cylinder is guided on the contact housing of the fixed contact piece.
  • the object of the invention is to provide a high-voltage switch of the type mentioned To create a way that also creates a disconnect function.
  • the contact housing can also be in addition to the normal one Switch-off movement are driven so that by actuating the contact housing the same function of a separation section is generated.
  • the switching device which is a high-voltage circuit breaker and has the reference number 10 as a whole, contains a fixed contact piece housing 11 in which a rod-shaped fixed contact piece 12 is arranged; how the fixed contact piece is held within the fixed contact housing 11 is of no importance for the invention.
  • the switching device 10 also has a movable contact piece 13, which is attached to a switching tube 14 and is surrounded by an insulating nozzle 15, which has a section 16 with the smallest diameter, which extends towards the fixed contact piece 12 via a conical region 17 to a section 18 large diameter expanded.
  • the fixed contact piece 12 passes through the section 16 and the movable contact piece 13 in the switched-on state and via channels 19 arranged in the insulating material nozzle 15 is supplied according to the direction of arrow P to the arc 20 which is burning through the section 16 insulating gas, here SF 6 gas, so that the Arc 20 is blown and goes out.
  • the gas flow P can be generated by an additional volume (not shown), possibly using the energy of the arc 20 itself.
  • Such switches are known as so-called blow piston or auto blow switches. However, the invention is not limited to such switches.
  • the movable contact piece 13, the drive tube 14 and the insulating nozzle 15 are in housed a housing 21; additional contact pieces that carry the nominal current are not shown for the sake of clarity.
  • Metal encapsulation 30 housed, which is cylindrical in a single-pole arrangement and if necessary is oval in the case of a multipole arrangement. It is up to his End faces connected by a cover 31 and 32 and in the area of the end faces are, forming a V-shape, leads 33 and 34 transverse to the central axis of the metal encapsulation 30 provided, which are designed as cable terminations and through which Live conductors 35 and 36 are passed.
  • the conductor 35 is movable Contact piece within the contact housing 21 electrically connected;
  • An extension 37 is arranged on the fixed contact housing 11, which is guided by a guide 38 with the interposition of so-called multi-lamella contacts 39 which is electrically conductively connected to the conductor 36.
  • a drive 40 which has a piston-cylinder arrangement 41, the piston rod 42 via a deflection lever arrangement 43 which is mounted in the axis of rotation 44, is connected to the drive rod 14.
  • the connected to the fixed contact housing 11 Extension 37 is by means of a coupling rod 45 with a lever arrangement 46 connected, which is rotatably mounted at 47 and connected to a drive 48 which, like the drive 40, has a piston-cylinder arrangement 49, whose piston rod 50 is connected to the deflection lever arrangement 46.
  • the drive 48 can also be done with a motor spindle assembly because of the movement by the drive 48 is relatively slow compared to the movement that the drive 40 executes, since only a separating movement has to be made.
  • the disconnector movement can also be done by a drive on the same Side is arranged as the drive 40 when to achieve the disconnector movement the contact housing 21 is moved. Then the contact housing 21 must have appropriate Contact elements, the z. B. correspond to the multi-blade contacts 39, related guided displaceably on the conductor 35 and connected to it in an electrically conductive manner his. In this case, a two-position drive would be used as drive 40, which first executes the circuit breaker movement and then connects the disconnector movement.
  • the drive 48 could also be on the same one Be arranged as the drive 40; in this case, the drive 48 would Move contact housing 21.
  • the metal encapsulation 30 is supported on legs 51, 52 on the floor N-N.
  • the 1 is the switch-on position, whereas in FIG. 2 the switch-off position of the switching device 10 is shown, which is illustrated in Fig. 4. you recognizes the insulating nozzle 15 between the contact housing 21 of the movable contact piece and the fixed contact housing 11. In the shown in Fig. 2 and Fig. 4 Position, the arc is blown and extinguished.
  • the contact housing 11 is moved by means of the drive 48 moved in the guide 38 to the right, so that between the free end a distance t is formed between the nozzle 15 and the free end of the housing 11. This 3 is the disconnected position.
  • the electrical switchgear other than the insulating nozzle between the contact housing 21 and the fixed contact housing 11 still has an insulating cylinder, such as it is represented, for example, by the dashed line 51 in FIG. 4, then also the insulating cylinder 51 together with the insulating nozzle 15 in the switch-off direction moves and the fixed contact housing 11 is also separated from the Isolation cylinder separated.
  • the separation distance t is necessary, see FIG. 3.
  • the invention is illustrated using a so-called dead tank switch; Of course The invention can also be used with any other gas-insulated switch become.

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  • Circuit Breakers (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft einen metallgekapselten, gasisolierten Hochspannungsschalter nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Hochspannungsschalter der eingangs genannten Art, bei denen als Isolier- und Löschgas SF6-Gas verwendet wird, besitzen eine feste Kontaktstückanordnung und eine bewegliche Kontaktstückanordnung, die jeweils aus Kontaktstücken für den Nennstrom und Kontaktstücken für die Lichtbogenlöschung zusammengesetzt sind; bei einigen Schaltgeräten ist dem beweglichen Kontaktstück eine Kolbenanordnung mit einer Isolierdüse zugeordnet, in der der Gasdruck während einer Ausschalthandlung erhöht und dem Lichtbogen zugeführt wird.
Bei gasisolierten Hochspannungsschaltgeräten ist die eigentliche Löschkammer, d. h. der Bereich, in dem der Lichtbogen gelöscht wird, von dem übrigen Bereich der Kapselung entweder über einen Isolierzylinder oder dadurch getrennt, daß die Isolierdüse in einem Führungszylinder an dem Kontaktgehäuse des festen Kontaktstückes geführt ist.
Weil zwischen dem Gehäuse, welches das bewegliche Kontaktstück umfaßt, und dem Gehäuse, das das feste Kontaktstück enthält, eine mechanische Verbindung, wenn auch über Isolierstoff, besteht, können solche Schaltgeräte nicht als Trennschalter fungieren, da die Gefahr besteht, daß über die Isolierstoffverbindung Kriechströme fließen, was einem Durchschlagen des Schalters entspricht.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Hochspannungsschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem gleichzeitig auch eine Trennerfunktion geschaffen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruches 1.
Wenn die Schaltkammer von einem Isolierstoffzylinder umgeben ist, dann wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 2 gelöst.
In beiden Fällen kann nicht nur das bewegliche Kontaktstück zusammen mit dem Kontaktgehäuse für das bewegliche Kontaktstück in Ausschaltrichtung bewegt, sondern auch das Festkontaktgehäuse entgegen der Ausschaltrichtung des beweglichen Kontaktstückes, soweit, bis eine Gasstrecke bestimmter Länge zwischen dem Kontaktgehäuse des beweglichen Kontaktstückes und dem Kontaktgehäuse des festen Kontaktstückes erreicht ist.
In einer anderen Ausgestaltung kann auch das Kontaktgehäuse zusätzlich zu der normalen Ausschaltbewegung angetrieben werden, so daß durch Betätigung des Kontaktgehäuses die gleiche Funktion einer Trennstrecke erzeugt wird.
Dabei besteht die Möglichkeit, einen zweiten Antrieb zur Erzielung der Trennfunktion vorzusehen; es besteht auch die Möglichkeit, daß der Antrieb für das bewegliche Kontaktstück bzw. die bewegliche Kontaktanordnung auch das Kontaktgehäuse verschiebt, so daß die Trennfunktion erzielt ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.
Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen und weitere Vorteile näher erläutert und beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1
eine schematische Darstellung eines Hochspannungsschaltgerätes in Einschaltstellung,
Fig. 2
den Schalter gemäß Fig. 1 in Ausschaltstellung,
Fig. 3
den Schalter gemäß den Fig. 1 und 2 in Trennstellung, und
Fig. 4
eine Schnittansicht durch das Schaltgerät gemäß den Fig. 1 bis 3 in der in Fig. 2 dargestellten Stellung.
Es sei zunächst Bezug genommen auf die Fig. 4.
Das Schaltgerät, welches ein Hochspannungsleistungsschalter ist und im Gesamten die Bezugsziffer 10 besitzt, enthält ein Festkontaktstückgehäuse 11, in dem ein stangenförmiges festes Kontaktstück 12 angeordnet ist; wie das feste Kontaktstück innerhalb des Festkontaktgehäuses 11 gehaltert ist, hat für die Erfindung keine Bedeutung. Das Schaltgerät 10 besitzt weiterhin ein bewegliches Kontaktstück 13, welches an einem Schaltrohr 14 angebracht und von einer Isolierstoffdüse 15 umgeben ist, die einen Abschnitt 16 mit geringstem Durchmesser aufweist, der sich hin zum festen Kontaktstück 12 über einen konischen Bereich 17 zu einem Abschnitt 18 mit großem Durchmesser erweitert. Das feste Kontaktstück 12 durchgreift in eingeschaltetem Zustand den Abschnitt 16 sowie das bewegliche Kontaktstück 13 und über in der Isolierstoffdüse 15 angeordnete Kanäle 19 wird gemäß Pfeilrichtung P dem durch den Abschnitt 16 hindurch brennenden Lichtbogen 20 Isoliergas, hier SF6-Gas zugeführt, so daß der Lichtbogen 20 beblasen wird und erlischt. Der Gasstrom P kann durch ein Zusatzvolumen (nicht gezeigt) ggf. unter Ausnutzung der Energie des Lichtbogens 20 selbst erzeugt werden. Innerhalb des Kontaktgehäuses 11 befindet sich ein Metallzylinder 11a, der fest mit dem Festkontaktgehäuse 11 verbunden ist und im Einschaltzustand bzw. im Ausschaltzustand (gemäß Fig. 4) die Isolierdüse 15 im Bereich 18 umfaßt und führt. Derartige Schalter sind bekannt als sog. Blaskolben- oder Selbstblasschalter. Die Erfindung ist aber auf solche Schalter nicht begrenzt.
Das bewegliche Kontaktstück 13, das Antriebsrohr 14 und die Isolierdüse 15 sind in einem Gehäuse 21 untergebracht; zusätzliche Kontaktstücke, die den Nennstrom führen können, sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
Das Schaltgerät 10 gemäß der Fig. 4 ist, wie aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlich, in einer Metallkapselung 30 untergebracht, welches bei einer einpoligen Anordnung zylinderförmig und bei einer mehrpoligen Anordnung ggf. oval ausgebildet ist. Es ist an seinen Stirnseiten mittels eines Deckels 31 und 32 verbunden und im Bereich der Stirnseiten sind, eine V-Form bildend, Ausleitungen 33 und 34 quer zur Mittelachse der Metallkapselung 30 vorgesehen, die als Kabelendverschlüsse ausgebildet und durch welche stromführende Leiter 35 und 36 hindurchgeführt sind. Der Leiter 35 ist mit dem beweglichen Kontaktstück innerhalb des Kontaktgehäuses 21 elektrisch leitend verbunden; am Festkontaktgehäuse 11 ist ein Fortsatz 37 angeordnet, der durch eine Führung 38 unter Zwischenfügung sog. Multilamellenkontakten 39 hindurchgeführt ist, die mit dem Leiter 36 elektrisch leitend verbunden ist.
An der Antriebsstange 14, die aus dem Kontaktgehäuse 21 herausgeführt ist, schließt ein Antrieb 40 an, der eine Kolben-Zylinderanordnung 41 aufweist, dessen Kolbenstange 42 über eine Umlenkhebelanordnung 43, die in der Drehachse 44 gelagert ist, mit der Antriebsstange 14 verbunden ist. Der mit dem Festkontaktgehäuse 11 verbundene Fortsatz 37 ist mittels einer Kupplungsstange 45 mit einer Umlenkhebelanordnung 46 verbunden, die bei 47 drehbar gelagert ist und mit einem Antrieb 48 verbunden ist, der, ebenso wie der Antrieb 40, eine Kolben-Zylinderanordnung 49 besitzt, dessen Kolbenstange 50 mit der Umlenkhebelanordnung 46 verbunden ist. Der Antrieb 48 kann auch mit einer Motor-Spindelanordnung ausgeführt werden, da die Bewegung durch den Antrieb 48 relativ langsam ist im Vergleich zu der Bewegung, die der Antrieb 40 ausführt, da lediglich eine Trennbewegung vorgenommen werden muß.
Die Trennschalterbewegung kann auch durch einen Antrieb erfolgen, der auf der selben Seite angeordnet ist wie der Antrieb 40, wenn zur Erzielung der Trennerbewegung das Kontaktgehäuse 21 bewegt wird. Dann muß das Kontaktgehäuse 21 über entsprechende Kontaktelemente, die z. B. den Multilamellenkontakten 39 entsprechen, bezogen auf den Leiter 35 verschiebbar geführt und mit diesem elektrisch leitend verbunden sein. In diesem Falle wäre als Antrieb 40 ein Zweistellungsantrieb zu verwenden, der zuerst die Leistungsschalterbewegung ausführt und dann die Trennerbewegung anschließt.
Im Falle von zwei getrennten Antrieben könnte der Antrieb 48 auch auf der selben Seite angeordnet sein wie der Antrieb 40; in diesem Falle würde der Antrieb 48 das Kontaktgehäuse 21 bewegen.
Die Metallkapselung 30 ist auf Beinen 51, 52 auf dem Boden N-N aufgeständert. Die Anordnung gemäß Fig. 1 ist die Einschaltstellung, wogegen in der Fig. 2 die Ausschaltstellung des Schaltgerätes 10 dargestellt ist, die in Fig. 4 verdeutlicht ist. Man erkennt die Isolierdüse 15 zwischen dem Kontaktgehäuse 21 des beweglichen Kontaktstückes und dem Festkontaktgehäuse 11. In der in Fig. 2 bzw. Fig. 4 gezeigten Stellung wird der Lichtbogen beblasen und gelöscht.
Wenn der Löschvorgang beendet ist, wird das Kontaktgehäuse 11 mittels des Antriebes 48 in der Führung 38 nach rechts verschoben, so daß zwischen dem freien Ende der Düse 15 und dem freien Ende des Gehäuses 11 ein Abstand t gebildet ist. Diese Stellung gemäß Fig. 3 ist die Trennstellung.
Wenn das elektrische Schaltgerät außer der Isolierstoffdüse zwischen dem Kontaktgehäuse 21 und dem Festkontaktgehäuse 11 noch einen Isolierstoffzylinder besitzt, wie er beispielsweise durch die strichlierte Linie 51 in Fig. 4 dargestellt ist, dann wird auch der Isolierstoffzylinder 51 zusammen mit der Isolierstoffdüse 15 in Ausschaltrichtung bewegt und das Festkontaktgehäuse 11 wird bei der Trennbewegung auch von dem Isolierzylinder getrennt. Notwendig ist die Trennstrecke t, siehe Fig. 3.
Die Erfindung ist anhand eines sog. Dead Tank-Schalters dargestellt; selbstverständlich kann die Erfindung bei jedem anderen gasisolierten Schalter ebenfalls verwendet werden.

Claims (8)

  1. Metallgekapselter, gasisolierter Hochspannungsschalter, mit einer festen Kontaktanordnung (12), die in einem eigenen Festkontaktgehäuse (11) aufgenommen ist, und mit einer von einem ersten Antrieb (40) angetriebenen beweglichen Kontaktstückanordnung (13), die in einem mit der beweglichen Kontaktstückanordnung (13) verbundenen oder bei einer Schalthandlung mit dieser bewegbaren Kontaktgehäuse (21) untergebracht ist, wobei die Kontaktanordnung ggf. ein Kontaktstück für Nennstrom und für die Führung und Löschung des Lichtbogens aufweist und wobei im bewegbaren kontaktgehäuse (21) Mittel zur Erzeugung einer Gasströmung vorgesehen sind, die eine Isolierstoffdüse (15) umfassen, in der der Lichtbogen brennt und beblasen wird, und die in dem Festkontaktgehäuse während der gesamten Schalthandlung abgedichtet geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb derart gestaltet ist, daß während oder nach Beendigung der Ausschalthandlung das Festkontaktgehäuse (11) mit der festen Kontaktstückanordnung (12) und das Kontaktgehäuse (21) mit der beweglichen Kontaktanordnung (13) derart voneinander entfernt sind, daß die Isolierdüse (15) von ihrer Führung im Festkontaktgehäuse (11) freikommt und dadurch eine Trennstrecke zwischen dem Festkontaktgehäuse und dem Kontaktgehäuse mit Isolierdüse zur Erzeugung einer Trennerfunktion erzielbar ist.
  2. Metallgekapselter, gasisolierter Hochspannungsschalter, mit einer festen Kontaktanordnung (12), die in einem eigenen Festkontaktgehäuse (11) aufgenommen ist, und mit einer von einem ersten Antrieb (40) angetriebenen beweglichen Kontaktstückanordnung (13), die in einem mit der beweglichen Kontaktstückanordnung (15) verbundenen oder bei einer Schalthandlung mit dieser bewegbaren Kontaktgehäuse (21) untergebracht ist, wobei die Kontaktanordnung ggf. ein Kontaktstück für Nennstrom und für die Führung und Löschung des Lichtbogens aufweist und wobei im bewegbaren kontaktgehäuse (21) Mittel zur Erzeugung einer Gasströmung vorgesehen sind, die eine Isolierstoffdüse (15) umfassen, in der der Lichtbogen brennt und beblasen wird, und die in dem Festkontaktgehäuse (11) während der gesamten Schalthandlung abgedichtet geführt ist, und mit einem Isolierstoffzylinder, der zwischen dem Kontaktgehäuse und dem Festkontaktgehäuse (11) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb derart gestaltet ist, daß während oder nach Beendigung der Ausschalthandlung das Festkontaktgehäuse (11) mit der festen Kontaktstückanordnung (12) und das Kontaktgehäuse (21) mit der beweglichen Kontaktanordnung derart voneinander entfernt sind, daß die Isolierdüse (15) von ihrer Führung im Festkontaktgehäuse (11) und der Isolierstoffzylinder (51) von dem Festkontaktgehäuse freikommen und dadurch eine Trennstrecke zwischen dem Festkontaktgehäuse und dem Kontaktgehäuse mit Isolierdüse und Isolierstoffzylinder zur Erzeugung einer Trennerfunktion erzielbar ist.
  3. Hochspannungsschalter nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Antrieb (48) vorgesehen ist, der das Festkontaktgehäuse (11) entgegen der Ausschaltrichtung der beweglichen Kontaktstückanordnung (13) und/oder das Kontaktgehäuse (21) in Ausschaltrichtung der beweglichen Kontaktstückanordnung (13) antreibt.
  4. Hochspannungsschalter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb für die bewegliche Kontaktstückanordnung (13) auch das Kontaktgehäuse mit der beweglichen Kontaktanordnung, der Isolierstoffdüse und ggf. dem Isolierstoffzylinder in die Trennstellung bewegt.
  5. Hochspannungsschalter nach einem vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Festkontaktgehäuse (11) und/oder am Kontaktgehäuse (21) je ein Fortsatz (37) angeformt ist, der in einer mit einem zugehörigen Abgangsleiter (35, 36) elektrisch leitend verbundenen Führungsbohrung (38) aufgenommen und darin elektrisch leitend und verschiebbar geführt ist.
  6. Hochspannungsschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Verbindung zwischen der Führungsbohrung (38) und dem Fortsatz (37) mittels Vielfachkontaktstücken (39) erzielt ist.
  7. Hochspannungsschalter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebe (40, 48) an sich entgegengesetzten Seiten der Metallkapselung (30) angeordnet sind.
  8. Hochspannungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebe (40, 48) an der gleichen Stirnseite der Metallkapselung (30) angeordnet sind.
EP96114388A 1995-09-13 1996-09-09 Metallgekapselter, gasisolierter Hochspannungsschalter Revoked EP0763840B1 (de)

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