EP0800194B1 - Einrichtung zum Detektieren des Erreichens der Endstellung eines beweglichen Kontaktstückes in seinem zugehörigen festen Kontaktstück eines Schalters für Mittel- oder Hochspannung - Google Patents

Einrichtung zum Detektieren des Erreichens der Endstellung eines beweglichen Kontaktstückes in seinem zugehörigen festen Kontaktstück eines Schalters für Mittel- oder Hochspannung Download PDF

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EP0800194B1
EP0800194B1 EP97104829A EP97104829A EP0800194B1 EP 0800194 B1 EP0800194 B1 EP 0800194B1 EP 97104829 A EP97104829 A EP 97104829A EP 97104829 A EP97104829 A EP 97104829A EP 0800194 B1 EP0800194 B1 EP 0800194B1
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contact piece
switch
contactpiece
contact
detecting
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Harald Dr. Fink
Gerhard Hörner
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ABB Patent GmbH
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ABB Patent GmbH
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01H2071/048—Means for indicating condition of the switching device containing non-mechanical switch position sensor, e.g. HALL sensor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H36/00—Switches actuated by change of magnetic field or of electric field, e.g. by change of relative position of magnet and switch, by shielding
    • H01H36/0006—Permanent magnet actuating reed switches
    • H01H36/0046—Limit switches, also fail-safe operation or anti-tamper considerations

Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of claim 1.
  • a medium voltage switchgear there are, among other things, earthing switches with those in the event of maintenance, inspection or repair or a malfunction and Like. Certain parts of the switchgear are grounded. Often these have earthing switches as a movable contact piece a separating knife, which is grounded in a fixed Ground contact piece strikes or is retracted. With a three-pole system all three cutting knives are driven with a single drive shaft, so that all phases are grounded simultaneously.
  • the object of the invention is to provide a device of the type mentioned in the introduction, with which a visual inspection or similar visual assessments are no longer required are, and individual error opportunities in the detection of the grounded switch position are excluded and the means for this are arranged in a suitable place.
  • the senor is a reed contact that is in a bore is housed in the fixed contact piece.
  • the department 12 is separated from the department 13 by means of a vertical front wall 26, to which a drive 27 is attached, the contact knife via a threaded spindle 28 24 from the switch-on position in which it is in contact with the fixed contact piece 23 Connection arrives, is pivoted into an earthing position in which the separating knife or movable contact piece 24 contacted with a ground contact piece 29; this The point is the ground contact point 30.
  • This system is mainly known as the ZX1 switchgear, see brochure ABB Calor Emag Heidelberganlagen AG, metal-enclosed, gas-insulated switchgear TYPE ZX1, publication No.DEACE 2043 95 D.
  • the drive 27 together with the threaded spindle 28 and the transmission device the rotational movement of the threaded spindle 28 on the cutting knife 24 of each phase designed so that an error and break cannot occur. Nevertheless it is expedient to have an indication of whether the contact point 30 is closed and whether the disconnect knife is actually in its end position in the ground contact is retracted without a visual inspection being necessary.
  • FIG. 2 shows an enlarged view of the contact point 30 with the end of the cutting knife 24 and the fixed earth contact piece 29.
  • a permanent magnet 31 is attached, and is inside the fixed contact piece 29 a bore 32 is provided, in which the free end of the contact piece facing Section a reed switch contact 33 is housed.
  • the bore 32 is after led out through the front wall 26, and between the contact piece 29 and the front wall 26 is located in the region of the bore 32 and is aligned therewith Breakthrough 34 within the front wall 26 a seal 35 so that the electrical Feed lines 36 of the reed contact switch 33 are led outwards can.
  • the movement of the cutting knife 24 takes place in the direction of arrow P, driven by the threaded spindle 28 shown partially in section.
  • the contact piece 29 is by means of a screw connection 37 on the inside of the Front wall 26 attached, seals 38 must be provided here, too the department 12, in which the contact point 30 is located, is filled with protective gas.
  • the individual reed contact switches 33, 39 and 40 are shown schematically Series switched, with an indicator lamp 41 or other indicator or Logging device are connected. The display only takes place if all reed contacts, which act here as NO contacts are actuated.
  • the permanent magnet 31 reaches its end position and only in its end position in the area of the reed contact switch 33, so that the reed contact switch 33, like the other reed contact switches of the other phases, is closed so that, for example, the indicator lamp 41 lights up and one can see that all movable cutting knives 24 are in their grounding position, are in their end position within the contact pieces 29.
  • a separating knife 24 is located in front of a contact piece 29, if it has not yet come into contact with it, then the permanent magnet acts 31 also on the reed contact switch, and there is no indication. It can be used to detect whether all disconnecting knives actually have their earthing position have reached or not.
  • a contact piece 42 which is essentially the same as the contact piece 29 and which again cooperates with the separating knife 24 which is actuated by the drive spindle 28.
  • a coupling rod 44 is slidably mounted within the contact piece 42 in which a coupling rod 44 is slidably mounted.
  • This coupling rod 44 has an extension 45 in the region of the front partition 26, and this radial extension 45 can move in a space 46 which is closed off by a recess 47 in the outside of the wall 26.
  • a compression spring 48 which presses the connecting rod 44 upward in the direction of arrow P 1 against the top of the space 46.
  • the contact piece 24 When the contact piece 24 reaches its end position, it pushes the connecting rod over the driver 51 against the pressure of the spring 48 down so that the permanent magnet 49 comes into the immediate vicinity of the reed contact 50, so that it closes and emits a signal.
  • the partition wall 26 is in the area of the reed contact 50 so thin that the effect of the permanent magnet 49 through the floor is passed through to the sensor 50.
  • the partition 26 has a bore in the area of the reed contact 50. In in this case the arrangement according to FIG. 3 would be for gas-insulated switchgear with hermetic Encapsulation cannot be used
  • the switching position is directly on the contacting Position, d. H. directly at the actual contact point in the end position of the Cutting knife detected.
  • the switch position of each switch pole can be monitored individually and be displayed selectively. Due to the selected circuit of the reed contacts self-monitoring of the switch position monitoring system is guaranteed.
  • the arrangement of the reed contact within the Contact piece 29 is selected so that occurring, for example, in the event of a short circuit electromagnetic fields do not actuate or influence the reed contact switch. This is achieved in the arrangement according to FIG. 2 in that the Longitudinal axis of the reed contact with the direction of the streamlines within the contact piece 29 matches or runs parallel to it.
  • connection rod 44 could also only be accommodated in the contact piece 42 whereas switch 50 is in a blind hole in wall 26 is housed in the immediate vicinity of the inner surface of the wall 26.
  • switch 50 is in a blind hole in wall 26 is housed in the immediate vicinity of the inner surface of the wall 26.
  • the connecting rod 44 would also pass through to the outside not mandatory. What is important here is the contactless actuation of the sensor 50 through the permanent magnet 49.
  • the invention is also based on a specific ground contact point Switchgear described.
  • movable contact piece can also be a thrust disconnect switch and thrust earthing switch; there are no limits here.

Landscapes

  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)
  • Mechanisms For Operating Contacts (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
In einer Mittelspannungsschaltanlage sind unter anderem Erdungsschalter vorhanden, mit denen im Falle einer Wartung, Inspektion bzw. Reparatur oder einer Störung und dgl. bestimmte Teile der Schaltanlage geerdet werden. Häufig besitzen diese Erdungsschalter als bewegliches Kontaktstück ein Trennmesser, welches zur Erdung in ein festes Erdungskontaktstück einschlägt bzw. eingefahren wird. Bei einer dreipoligen Anlage werden alle drei Trennmesser mit einer einzigen Antriebswelle angetrieben, so daß die Erdung aller Phasen gleichzeitig erfolgt.
Es kann nicht ausgeschlossen werden, daß z. B. durch einen nicht erkannten Materialfehler die mechanische Verbindung zwischen dem beweglichen Kontaktmesser und dem Antrieb jenseits der hermetischen Kapselung unterbrochen wird und die zu erdenden Leiter nicht geerdet sind.
Aus der DE 44 30 382 A1 ist eine Einrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1 bekannt. Dort wird allerdings die Auslösestellung im Kurzschlussfall bei einem sogenannten Sicherungsautomaten im normalen Niederspannungsbereich erfasst. Die dort vorgesehene Mechanik eigent sich jedoch nicht für Schaltanlagen im Mittel- und Hochspannungsbereich.
Die Prüfung, ob sich die Trennmesser in einer sicheren Erdungsstellung befinden und dort ihre Endstellung eingenommen haben, ist eine Sichtprüfung, die personalaufwendig ist. Bei einer hermetischen Kapselung müßten zusätzliche Sichtfenster vorgesehen werden, die Fehlerquellen hinsichtlich der Gasdichtigkeit darstellen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der eine Sichtprüfung oder ähnliche optische Bewertungen nicht mehr erforderlich sind, und individuelle Fehlermöglichkeiten bei der Erkennung der geerdeten Schaltstellung ausgeschlossen sind und die Mittel dafür an einer geeigneten Stelle angeordnet sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist der Permanentmagnet am freien Ende des beweglichen Kontaktstückes und der Sensor im Inneren des festen Kontaktstückes so eingesetzt sein, daß bei Erreichen und sicherer Kontaktierung des Kontaktmessers mit dem geerdeten feststehenden Kontaktstück über sein Magnetfeld der Sensor angesteuert wird.
Es besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, daß das bewegliche Kontaktstück über einen Zwischenhebel oder eine Zwischenstange den Permanentmagneten zu dem Sensor hin bewegt; der Permanentmagnet befindet sich dann nicht am freien Ende des beweglichen Kontaktstückes.
In besonders vorteilhafter Weise ist der Sensor ein Reed-Kontakt, der in einer Bohrung im festen Kontaktstück untergebracht ist.
Mit der Erfindung wird erreicht, daß ohne eine Sichtprüfung vornehmen zu müssen, sicher erkannt wird, daß das bewegliche Kontaktstück in seine Einschaltstellung gelangt ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.
Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen und weitere Vorteile der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
Es zeigen:
Fig. 1
eine schematische Darstellung einer Mittelspannungsschaltanlage, und
Fig. 2 und 3
zwei Ausführungen einer erfindungsgemäßen Einrichtung im Bereich der Erdungskontaktstelle des Erdungsschalters bei der Anlage gemäß Fig. 1.
Die Schaltanlage gemäß Fig. 1 bzw. das dort dargestellte Schaltfeld 10, welches im Querschnitt gezeigt ist, besitzt vier Abteilungen 11, 12, 13 und 14, von denen lediglich die Abteilung 12 mit Schutzgas gefüllt ist. Die Abteilung 12 ist von der Abteilung 11 durch eine horizontale Trennwand 15 getrennt und die Abteilung 11 ist der Kabelanschluß mit den Abgangskabeln bzw. Ableitern 16. In der horizontalen Trennwand sind Durchführungen 17 vorgesehen, die über einen Spannungs- und Stromsensor 18 für jede Phase jeweils mit einer Vakuumschaltkammer 19 für jede Phase verbunden sind. Die Vakuumkammem 19 für jede Phase befinden sich in einem eigenen Isoliergehäuse 20, an dem Verbindungsleitungen 21 zu Sammelschienen 22 angeschlossen sind; an jeder Verbindungsleitung 21 ist ein festes Kontaktstück 23 befestigt, welches mit einem Trennmesser 24, welches auf einer Achse 25 schwenkbar gelagert ist, zusammenwirkt. Die Drehachse 25 dient gleichzeitig auch der Kontaktierung zu der Vakuumkammer 19. Die Abteilung 12 ist von der Abteilung 13 mittels einer vertikalen Frontwand 26 getrennt, an der ein Antrieb 27 befestigt ist, der über eine Gewindespindel 28 das Kontaktmesser 24 aus der Einschaltstellung, in der es mit dem festen Kontaktstück 23 in Verbindung gelangt, in eine Erdungsstellung geschwenkt wird, in der das Trennmesser bzw. bewegliche Kontaktstück 24 mit einem Erdungskontaktstück 29 kontaktiert; diese Stelle ist die Erdungskontaktstelle 30.
Selbstverständlich ist eine der Anzahl der Phasen entsprechende Anzahl von Gewindespindeln 28 vorhanden, die mit einem (einzigen) Antrieb 27 für alle Phasen gesteuert werden.
Diese Anlage ist im wesentlichen als Schaltanlage ZX1 bekannt geworden, siehe Prospekt ABB Calor Emag Schaltanlagen AG, Metallgekapselte, gasisolierte Schaltanlagen TYP ZX1, Druckschrift Nr. DEACE 2043 95 D.
Es ist denkbar, daß das Trennmesser 24 nicht mittels eines Antriebes 27, 28 angetrieben wird, sondern daß die Drehachse 25 selbst die Antriebswelle für das Kontaktmesser ist.
Der Antrieb 27 zusammen mit der Gewindespindel 28 und der Übertragungseinrichtung der Drehbewegung der Gewindespindel 28 auf das Trennmesser 24 jeder Phase sind so ausgelegt, daß ein Fehler und ein Bruch nicht auftreten können. Gleichwohl ist es zweckmäßig, eine Anzeige darüber zu haben, ob die Kontaktstelle 30 geschlossen ist und ob das Trennmesser tatsächlich in seiner Endstellung in dem Erdungskontaktstück eingefahren ist, ohne daß eine Sichtprüfung notwendig ist.
Dies wird erfindungsgemäß mit einer Anordnung gemäß der Fig. 2 erreicht. Die Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Kontaktstelle 30 mit dem Ende des Trennmessers 24 und dem festen Erdungskontaktstück 29. Am freien Ende des Trennmessers 24 ist ein Permanentmagnet 31 befestigt, und innerhalb des festen Kontaktstückes 29 ist eine Bohrung 32 vorgesehen, in deren dem freien Ende des Kontaktstückes zugewandten Abschnitt ein Reed-Schaltkontakt 33 untergebracht ist. Die Bohrung 32 ist nach außen herausgeführt durch die Frontwand 26, und zwischen dem Kontaktstück 29 und der Frontwand 26 befindet sich im Bereich der Bohrung 32 und einen damit fluchtenden Durchbruch 34 innerhalb der Frontwand 26 eine Dichtung 35, so daß die elektrischen Zuleitungen 36 des Reed-Kontaktschalters 33 nach außen herausgeführt werden können.
Die Bewegung des Trennmessers 24 erfolgt in Pfeilrichtung P, angetrieben durch die teilweise geschnitten dargestellte Gewindespindel 28.
Das Kontaktstück 29 ist mittels einer Schraubenverbindung 37 an der Innenseite der Frontwand 26 befestigt, wobei auch hier Dichtungen 38 vorgesehen sein müssen, da die Abteilung 12, in der sich die Kontaktstelle 30 befindet, mit Schutzgas gefüllt ist.
In der Fig. 2 sind schematisch die einzelnen Reed-Kontaktschalter 33, 39 und 40 in Reihe geschaltet, die mit einer Anzeigelampe 41 oder einer anderen Anzeige- oder Protokolliereinrichtung verbunden sind. Die Anzeige erfolgt nur, wenn alle Reedkontakte, die hier als Schließer wirken, betätigt werden.
Die Wirkungsweise der Anordnung ist wie folgt:
Wenn das Trennmesser 24 mittels der Gewindespindel 28 in die Erdungsstellung gebracht wird, dann gelangt der Permanentmagnet 31 in seine Endstellung und nur in seiner Endstellung in den Bereich des Reed-Kontaktschalters 33, so daß der Reed-Kontaktschalter 33, ebenso wie die anderen Reed-Kontaktschalter der anderen Phasen, geschlossen wird, so daß beispielsweise die Anzeigelampe 41 aufleuchtet und man erkennen kann, daß sich alle beweglichen Trennmesser 24 in ihrer Erdungsstellung, also in ihrer Endstellung innerhalb der Kontaktstücke 29 befinden.
Wenn beispielsweise ein Trennmesser 24 sich vor einem Kontaktstück 29 befindet, also mit diesem noch nicht in Verbindung gelangt ist, dann wirkt der Permanentmagnet 31 auch nicht auf den Reed-Kontaktschalter, und eine Anzeige ist nicht gegeben. Damit kann detektiert werden, ob alle Trennmesser ihre Erdungsstellung tatsächlich erreicht haben oder nicht.
Bei der Ausführung nach der Fig. 3 ist ein dem Kontaktstück 29 im wesentlichen gleich ausgebildetes Kontaktstück 42 dargestellt, welches wieder mit dem Trennmesser 24 zusammenwirkt, welches von der Antriebsspindel 28 betätigt wird. Innerhalb des Kontaktstückes 42 befindet sich eine Durchgangsbohrung 43, in der eine Kupplungsstange 44 verschiebbar gelagert ist. Diese Kupplungsstange 44 besitzt im Bereich der vorderen Trennwand 26 eine Erweiterung 45, und diese radiale Erweiterung 45 kann sich in einem Raum 46 bewegen, der durch eine Vertiefung 47 in der Außenseite der Wand 26 abgeschlossen wird. Zwischen der Wand 26 und der Erweiterung 45 befindet sich eine Druckfeder 48, die die Verbindungsstange 44 nach oben in Pfeilrichtung P1 gegen die Oberseite des Raumes 46 drückt.
An dem freien Ende der Verbindungsstange 44 befindet sich ein Permanentmagnet 49, der mit einem Reed-Kontakt 50 in der gleichen Weise wie der Reed-Kontakt 33 zusammenwirkt.
Wenn das Kontaktstück 24 in seine Endstellung gelangt, drückt es die Verbindungsstange über den Mitnehmer 51 entgegen dem Druck der Feder 48 nach unten, so daß der Permanentmagnet 49 in die unmittelbare Nähe des Reed-Kontaktes 50 gelangt, so daß dieser schließt und ein Signal abgibt.
Bei der Ausführung nach Fig. 3 ist die Trennwand 26 im Bereich des Reed-Kontaktes 50 so dünn ausgeführt, daß die Wirkung des Permanentmagneten 49 durch den Boden hindurch auf den Sensor 50 gegeben ist. Es besteht natürlich auch die Möglichkeit, daß die Trennwand 26 im Bereich des Reed-Kontaktes 50 eine Bohrung aufweist. In diesem Falle wäre die Anordnung gemäß Fig. 3 für gasisolierte Schaltanlagen mit hermetischer Kapselung nicht verwendbar
Anstatt eines Reed-Kontaktschalters 33 oder 50 könnte selbstverständlich auch ein Hall-Generator oder jede Art eines das Permanentmagnetfeld detektierenden Sensors verwendet werden.
Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung wird die Schaltstellung direkt an der kontaktierenden Stelle, d. h. direkt an der eigentlichen Kontaktstelle in der Endstellung des Trennmessers erfaßt. Die Schaltstellung jedes Schalterpoles kann einzeln überwacht und selektiv angezeigt werden. Durch die gewählte Schaltung der Reed-Kontakte ist eine Selbstüberwachung des Schaltstellungsüberwachungssystems gewährleistet.
Es ist noch nachzutragen, daß die Anordnung des Reed-Kontaktes innerhalb des Kontaktstückes 29 so gewählt ist, daß beispielsweise bei einem Kurzschluß auftretende elektromagnetische Felder den Reed-Kontaktschalter nicht betätigen oder beeinflussen. Dies wird bei der Anordnung nach der Fig. 2 dadurch erreicht, daß die Längsachse des Reed-Kontaktes mit der Richtung der Stromlinien innerhalb des Kontaktstückes 29 übereinstimmt bzw. parallel dazu verläuft.
Selbstverständlich sind auch andere Varianten denkbar, insbesondere bei der Variante gemäß Fig. 3. Die Verbindungsstange 44 könnte auch nur in dem Kontaktstück 42 untergebracht sein, wogegen der Schalter 50 in einer Sacklochbohrung in der Wand 26 untergebracht ist und zwar in unmittelbarer Nähe der Innenfläche der Wand 26. Auf diese Weise wäre eine Durchführung der Verbindungsstange 44 nach außen ebenfalls nicht erforderlich. Wichtig ist hierbei die berührungslose Betätigung des Sensors 50 durch den Permanentmagneten 49.
Es besteht auch die Möglichkeit, den Reed-Kontaktschalter in das Loch einzusetzen, in welches die Befestigungsschraube eingeschraubt wird, wobei dann die Leiter durch die Schraube nach außen herausgeführt werden können.
Die Erfindung ist lediglich an den beiden Ausführungsbeispielen beschrieben; selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele begrenzt.
Darüberhinaus ist die Erfindung auch anhand einer Erdungskontaktstelle einer bestimmten Schaltanlage beschrieben. Es besteht natürlich die Möglichkeit, jede Art eines Schalters mit einer derartigen Einrichtung zu versehen. Beispielsweise könnte das bewegliche Kontaktstück auch ein Schubtrennschalter und Schuberdungsschalter sein; hier sind keine Begrenzungen gesetzt.

Claims (2)

  1. Einrichtung zum Detektieren des Erreichens der Endstellung eines beweglichen Kontaktstückes in einem zugehörigen festen Kontaktstück eines Schalters für Mittel- oder Hochspannung, wobei mit dem freien Ende des beweglichen Kontaktstückes (24) ein Permanentmagnet (31, 49) wenigstens erst bei Erreichen des festen Kontaktstückes (29, 42) und der Endstellung gekuppelt ist, daß dem zugehörigen festen Kontaktstück (29, 42) ein den Permanentmagnet (31, 49) detektierender Sensor (33, 50) zugeordnet ist, und daß der Sensor (33, 50) bei Erreichen der Endstellung des beweglichen Kontaktstückes (24), wenn der Permanentmagnet (31, 49) in den Wirkungsbereich des Sensors (33, 50) gelangt, ein Signal abgibt
       dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (31) am freien Ende des beweglichen Kontaktstückes (24) und der Sensor (33) im Inneren des festen Kontaktstückes (29) eingesetzt sind.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein Reed-Kontakt ist, der in einer Bohrung (32) im festen Kontaktstück (29) untergebracht ist.
EP97104829A 1996-03-28 1997-03-21 Einrichtung zum Detektieren des Erreichens der Endstellung eines beweglichen Kontaktstückes in seinem zugehörigen festen Kontaktstück eines Schalters für Mittel- oder Hochspannung Expired - Lifetime EP0800194B1 (de)

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