EP0809269B1 - Hochspannungs-Leistungsschalter mit zwei antreibbaren Schaltkontaktstücken - Google Patents

Hochspannungs-Leistungsschalter mit zwei antreibbaren Schaltkontaktstücken Download PDF

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EP0809269B1
EP0809269B1 EP97250161A EP97250161A EP0809269B1 EP 0809269 B1 EP0809269 B1 EP 0809269B1 EP 97250161 A EP97250161 A EP 97250161A EP 97250161 A EP97250161 A EP 97250161A EP 0809269 B1 EP0809269 B1 EP 0809269B1
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arcing contact
contact piece
circuit breaker
voltage circuit
drive
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Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • H01H33/88—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts
    • H01H33/90—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism
    • H01H33/901—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism making use of the energy of the arc or an auxiliary arc
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Definitions

  • the invention relates to a high-voltage circuit breaker with a first and a second, coaxial with each other opposite arcing contact piece, between which at a switch-off optionally a switching arc burns and the in the course of a Ausschaltvorganges by a common drive drivable in opposite directions are, wherein the drive movement by a first drive element on the first arcing contact piece and through a second drive element by means of a deflection gear the second arcing contact piece is transmitted and with two persistent contact pieces coaxially surrounding the arcing contact pieces and with an insulating nozzle, with the first arcing contact piece is firmly connected and the the blowing of the switching arc with a quenching gas is used.
  • the present invention is based on the object, a High-voltage circuit breaker of the type mentioned above create, structurally simple and inexpensive is and claimed the smallest possible housing size.
  • the object is achieved in that the second drive element attached to the insulating nozzle and is driven by this and the deflection gear a Fixed pivotally mounted two-armed lever, to the second drive element and the second arcing contact piece are coupled to coupling points.
  • the second drive element on the insulating material is attached, and the insulating nozzle thus even the Transmitting drive power to the second arcing contact, the second drive element can be kept relatively short become.
  • the Isolierstoffdüse drives in turn the second drive element, which the drive movement on the behind the second arcing contact piece arranged deflecting transmits. By means of the deflection gear the drive movement is then on the second arcing contact piece transfer.
  • the size of such a high-voltage circuit breaker is exactly the size of a corresponding switch, in which only one of the arcing contact pieces can be driven and in which the second drive element and the deflection gear absence.
  • the switch can thus the same Isolierstoffgeophuse, for example, used porcelain housing become.
  • the second drive element with the arc or with hot extinguishing gas may come into contact, it should come from a arc-resistant material, such as PTFE produced become.
  • the distance between the coupling point of the second arcing contact piece and the coupling point of the second drive element, especially under load of the deflection, changeable is.
  • a change in the distance between the coupling point the second arcing contact piece and the coupling point the second drive element allows in a simple manner to change the transmission ratio of the reversing gear. Especially with a change in the distance during a transmission of a drive movement via the deflection gear, d. H. under load of the deflection, can the second arcing contact deliberately accelerated or slowed down.
  • a coupling point slidably guided in a backdrop.
  • a backdrop-like guidance of a docking point in one Long hole provides a reliable connection with the lever Through the slot it is possible in a simple manner, the distance between the coupling points of the second Drive element and the arcing contact piece variable too to change.
  • the second drive element radially within the persistent contact pieces is arranged.
  • An advantageous embodiment of the invention can provide that at the reversing gear a the second arcing contact piece surrounding field electrode is coupled in the course a switching movement in opposite directions to the second arcing contact piece is movable.
  • a further advantageous embodiment of the invention can Provide that the second arcing contact piece and the Field electrode are coupled to the two-armed lever.
  • the reversing gear is in the simplest and functionally safe manner feasible.
  • the reversing gear from the first arcing contact piece is arranged behind the second arcing contact piece is ensures that both arcing contact pieces at the turn-off, which requires extremely high acceleration be driven by a pulling movement.
  • the rest position of the two-armed lever can be a suitable Acceleration profile of the second arcing contact piece be realized during the switch-off.
  • a Overlift of the drive can be compensated.
  • the figure shows schematically in a longitudinal section a Interrupter unit of a high-voltage circuit breaker.
  • the illustrated high voltage circuit breaker has two Arc contact pieces 1, 2, which face each other coaxially.
  • the illustration shows a state during the Switching movement shortly before reaching the switch-off state.
  • the Arc contact pieces 1, 2 are already separated and between them burns an arc 3.
  • the first Arc contact piece 1 is in the direction of the arrow 12, the second arcing contact piece 2 moves in the direction of the arrow 13.
  • the first arcing contact piece 1 is hollow and takes in the on state, the pin-shaped second arcing contact piece 2 on.
  • the first arcing contact piece 1 is coupled to a contact tube 4, which is also the first drive element does not serve and the drive movement of one transfers illustrated energy storage.
  • the first arcing contact 1 carries a multi-part Isolierstoffdüse 9, which in the on state, the second arcing contact piece 2 surrounds and during the turn-off the heated by the arc 3 extinguishing gas passes.
  • First can through a channel 14 hot extinguishing gas in a boiler room 15 stream out of it at a suitable time, shortly after Current zero crossing of the alternating current to be switched through the same channel 14 flows back to the arc third to blow and reconsolidation of the switching path too accelerate.
  • the free end of the insulating nozzle 9 is guided in a tube 10, which simultaneously forms a field electrode.
  • a drive element 5 attached in the form of a rod made of PTFE.
  • a ring 16 attached, with one end of the second drive element 5 is screwed.
  • the second drive element 5 is the two-armed lever 11 is actuated.
  • the rod 5 is pulled in the direction of arrow 17, whereby the lever 11 is pivoted clockwise. hereby is a pulling movement in the direction of arrow 13 on the second arc contact piece 2 transmitted.
  • the second arcing contact piece 2 is by means of a Gleitcard arrangement 20 in the axial direction within the field electrode 10 led and contacted.
  • the field electrode 10 is in turn in circumferential sliding contacts 21, 22 of the TreasurestromWallet institutions 8 led and contacted.
  • the lever 11 of the reversing gear 6 is shown schematically Way pivoted about the stationary axis 23.
  • the axis 23 may be fixed in the support tube 24, for example be that carries the Treasurestromutton réelle 8.

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

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem ersten und einem zweiten, einander koaxial gegenüberstehenden Lichtbogenkontaktstück, zwischen denen bei einem Ausschaltvorgang gegebenenfalls ein Schaltlichtbogen brennt und die im Zuge eines Ausschaltvorganges durch einen gemeinsamen Antrieb in entgegengesetzten Richtungen antreibbar sind, wobei die Antriebsbewegung durch ein erstes Antriebselement auf das erste Lichtbogenkontaktstück und durch ein zweites Antriebselement mittels eines Umlenkgetriebes auf das zweite Lichtbogenkontaktstück übertragen wird und mit zwei die Lichtbogenkontaktstücke koaxial umgebenden Dauerstromkontaktstücken sowie mit einer Isolierstoffdüse, die mit dem ersten Lichtbogenkontaktstück fest verbunden ist und die der Beblasung des Schaltlichtbogens mit einem Löschgas dient.
Ein derartiger Hochspannungs-Leistungsschalter ist beispielsweise in der französischen Patentanmeldung FR 2 491 675 beschrieben. Dort ist auch ausgeführt, daß durch die Aufteilung der Schaltbewegung auf zwei angetriebene Schaltkontaktstücke bei gleicher Antriebsenergie eine höhere Kontakttrennungsgeschwindigkeit erreicht wird, als wenn nur ein einziger Kontakt angetrieben wäre.
Auch aus dem Fachartikel IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 8, No 3, July 1993, "DEVELOPMENT OF 550 kV 1-BREAK GCB (PART II)" ist ein Hochspannungs-Leistungsschalter mit zwei antreibbaren Schaltkontaktstücken bekannt, wobei die Antriebsbewegung auf eines der Schaltkontaktstücke direkt und auf das andere Schaltkontaktstück mittels eines Umlenkgetriebes übertragen wird.
Beim Stand der Technik ergibt sich, wie insbesondere aus der genannten französischen Patentanmeldung hervorgeht, daß die Antriebselemente zum Antrieb beider Schaltkontaktstücke sowie das Umlenkgetriebe regelmäßig viel Platz beanspruchen. Insbesondere bei der Konstruktion gemäß FR 2 491 675 wird deutlich, daß durch diese Konstruktion der Durchmesser der Unterbrechereinheit groß wird, so daß ein entsprechend großes Isolierstoffgehäuse zur Aufnahme der Unterbrechereinheit notwendig ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochspannungs-Leistungsschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, der konstruktiv einfach aufgebaut und kostengünstig ist und eine möglichst geringe Gehäusegröße beansprucht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das zweite Antriebselement an der Isolierstoffdüse befestigt und mittels dieser angetrieben ist und das Umlenkgetriebe einen ortsfest schwenkbar gelagerten zweiarmigen Hebel aufweist, an dem das zweite Antriebselement und das zweite Lichtbogenkontaktstück an Ankopplungspunkten angekoppelt sind.
Dadurch, dass das zweite Antriebselement an der Isolierstoffdüse befestigt ist, und die Isolierstoffdüse somit selbst die Antriebskraft auf das zweite Lichtbogenkontaktstück überträgt, kann das zweite Antriebselement relativ kurz gehalten werden. In der mechanischen Kette der die Antriebsbewegung übertragenden Elemente wird das erste Antriebselement von einem nicht im einzelnen dargestellten Kraftspeicher angetrieben und treibt seinerseits das erste Lichtbogenkontaktstück mit der Isolierstoffdüse an. Die Isolierstoffdüse treibt ihrerseits das zweite Antriebselement an, welches die Antriebsbewegung auf das hinter dem zweiten Lichtbogenkontaktstück angeordnete Umlenkgetriebe überträgt. Mittels des Umlenkgetriebes wird die Antriebsbewegung dann auf das zweite Lichtbogenkontaktstück übertragen.
Die Baugröße eines solchen Hochspannungs-Leistungsschalters ist genau gleich der Baugröße eines entsprechenden Schalters, bei dem nur eines der Lichtbogenkontaktstücke antreibbar ist und bei dem das zweite Antriebselement und das Umlenkgetriebe fehlen. Für beide Varianten des Schalters können somit gleiche Isolierstoffgehäuse, beispielsweise Porzellangehäuse verwendet werden.
Da das zweite Antriebselement mit dem Lichtbogen bzw. mit heißem Löschgas in Kontakt kommen kann, sollte es aus einem lichtbogenresistenten Material, beispielsweise PTFE, hergestellt werden.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Abstand zwischen dem Ankopplungspunkt des zweiten Lichtbogenkontaktstückes und dem Ankopplungspunkt des zweiten Antriebselementes, insbesondere unter Belastung des Umlenkgetriebes, veränderbar ist.
Eine Veränderung des Abstandes zwischen dem Ankopplungspunkt des zweiten Lichtbogenkontaktstückes und dem Ankopplungspunkt des zweiten Antriebselementes gestattet es, in einfacher Weise das Übersetzungsverhältnis des Umlenkgetriebes zu verändern. Insbesondere bei einer Veränderung des Abstandes während einer Übertragung einer Antriebsbewegung über das Umlenkgetriebe, d. h. unter Belastung des Umlenkgetriebes, kann das zweite Lichtbogenkontaktstück gezielt zusätzlich beschleunigt oder abgebremst werden.
Vorteilhafterweise kann weiter vorgesehen sein, dass ein Ankopplungspunkt gleitend in einer Kulisse geführt ist.
Eine kulissenartige Führung eines Ankopplungspunktes in einem Langloch stellt eine zuverlässige Verbindung mit dem Hebel dar. Durch das Langloch ist es in einfacher Weise möglich, den Abstand zwischen den Ankopplungspunkten von dem zweiten Antriebselement und dem Lichtbogenkontaktstück variabel zu ändern.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass das zweite Antriebselement radial innerhalb der Dauerstromkontaktstücke angeordnet ist.
Dadurch, dass das zweite Antriebselement radial innerhalb der Dauerstromkontaktstücke angeordnet ist, und nicht, wie beim Stand der Technik parallel zu dem ersten Antriebselement bzw. der Isolierstoffdüse radial außerhalb verläuft, wird die Baugröße der Unterbrechereinheit des erfindungsgemäßen Hochspannungs-Leistungsschalters in radialer Richtung kleingehalten. Dadurch, dass das zweite Antriebselement, beispielsweise in Form einer Antriebsstange, direkt an die Isolierstoffdüse und nicht an das erste Antriebselement angekoppelt ist, wird die notwendige Baulänge des zweiten Antriebselements und somit auch die beim Schaltvorgang zu beschleunigende Masse verringert.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung kann vorsehen, daß an das Umlenkgetriebe eine das zweite Lichtbogenkontaktstück umgebende Feldelektrode angekoppelt ist, die im Zuge einer Schaltbewegung gegensinnig zu dem zweiten Lichtbogenkontaktstück bewegbar ist.
Durch diese Konstruktion kann an dem Umlenkgetriebe ohne größeren zusätzlichen mechanischen Aufwand die Feldelektrode angekoppelt werden, die beim Ausschaltvorgang, wenn beide Lichtbogenkontaktstücke auseinandergezogen werden, vorgeschoben wird, um eine Vergleichmäßigung des elektrischen Feldes im Bereich der Trennstrecke zwischen den Lichtbogenkontaktstücken zu erreichen. Es kann vorgesehen sein, das Umlenkgetriebe so auszulegen, dass die Bewegung der Feldelektrode erst kurz vor dem Ende der Ausschaltbewegung beginnt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass das zweite Lichtbogenkontaktstück und die Feldelektrode an den zweiarmigen Hebel angekoppelt sind.
Durch einen solchen Hebel ist das Umlenkgetriebe in einfachster und funktionssicherster Weise realisierbar. Dadurch, daß das Umlenkgetriebe von dem ersten Lichtbogenkontaktstück aus hinter dem zweiten Lichtbogenkontaktstück angeordnet ist, ist erreicht, daß beide Lichtbogenkontaktstücke beim Ausschaltvorgang, bei dem es auf eine extrem hohe Beschleunigung ankommt, mittels einer Zugbewegung angetrieben werden. Je nach der Ruhestellung des zweiarmigen Hebels kann ein passendes Beschleunigungsprofil des zweiten Lichtbogenkontaktstückes während der Ausschaltbewegung verwirklicht werden. Vorteilhaft geschieht die Ankopplung des zweiten Antriebselementes und des zweiten Lichtbogenkontaktstückes an den Hebel mittels Kulissenführungen, so daß die radiale Auslenkung dieser Elemente während der Schwenkbewegung des Hebels möglichst gering gehalten wird. Außerdem kann durch die Kulissenführungen ein Überhub des Antriebs kompensiert werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend beschrieben.
Dabei zeigt die Figur schematisch in einem Längsschnitt eine Unterbrechereinheit eines Hochspannungs-Leistungsschalters.
Der dargestellte Hochspannungs-Leistungsschalter weist zwei Lichtbogenkontaktstücke 1, 2 auf, die einander koaxial gegenüberstehen. Die Darstellung zeigt einen Zustand während der Schaltbewegung kurz vor Erreichen des Ausschaltzustandes. Die Lichtbogenkontaktstücke 1, 2 sind bereits voneinander getrennt und zwischen ihnen brennt ein Lichtbogen 3. Das erste Lichtbogenkontaktstück 1 wird in Richtung des Pfeils 12, das zweite Lichtbogenkontaktstück 2 in Richtung des Pfeils 13 bewegt. Das erste Lichtbogenkontaktstück 1 ist hohl ausgebildet und nimmt im Einschaltzustand das stiftförmige zweite Lichtbogenkontaktstück 2 auf. Das erste Lichtbogenkontaktstück 1 ist an ein Kontaktrohr 4 angekoppelt, das auch als erstes Antriebselement dient und die Antriebsbewegung von einem nicht dargestellten Kraftspeicher überträgt.
Das erste Lichtbogenkontaktstück 1 trägt eine mehrteilige Isolierstoffdüse 9, die im Einschaltzustand das zweite Lichtbogenkontaktstück 2 umgibt und während des Ausschaltvorganges das durch den Lichtbogen 3 erhitzte Löschgas leitet. Zunächst kann durch einen Kanal 14 heißes Löschgas in einen Heizraum 15 strömen, aus dem es dann zu geeigneter Zeit, kurz nach dem Stromnulldurchgang des zu schaltenden Wechselstromes durch denselben Kanal 14 wieder zurückströmt, um den Lichtbogen 3 zu beblasen und die Wiederverfestigung der Schaltstrecke zu beschleunigen.
Das freie Ende der Isolierdüse 9 ist in einem Rohr 10 geführt, das gleichzeitig eine Feldelektrode bildet.
An dem freien Ende der Isolierstoffdüse 9 ist ein Antriebselement 5 in Form einer aus PTFE bestehenden Stange befestigt.
In dem Ausführungsbeispiel ist zunächst an der Düse ein Ring 16 befestigt, mit dem ein Ende des zweiten Antriebselementes 5 verschraubt ist. Durch das zweite Antriebselement 5 wird der zweiarmige Hebel 11 betätigt. Während des Ausschaltvorganges wird die Stange 5 in Richtung des Pfeils 17 gezogen, wodurch der Hebel 11 im Uhrzeigersinn geschwenkt wird. Hierdurch wird eine Zugbewegung in Richtung des Pfeils 13 auf das zweite Lichtbogenkontaktstück 2 übertragen.
Gleichzeitig wird über eine ebenfalls an den Hebel 11 angekoppelte Stange 18 die Feldelektrode 10 in Richtung des Pfeils 19 bewegt.
Beim Einschaltvorgang finden die beschriebenen Vorgänge in umgekehrtem Richtungssinn statt.
Das zweite Lichtbogenkontaktstück 2 ist mittels einer Gleitkontaktführung 20 in axialer Richtung innerhalb der Feldelektrode 10 geführt und kontaktiert. Die Feldelektrode 10 ist ihrerseits in umlaufenden Gleitkontakten 21, 22 des Dauerstromkontaktstücks 8 geführt und kontaktiert.
Der Hebel 11 des Umlenkgetriebes 6 ist in schematisch dargestellter Weise um die ortsfeste Achse 23 schwenkbar gelagert. Die Achse 23 kann beispielsweise in dem Tragrohr 24 befestigt sein, das das Dauerstromkontaktstück 8 trägt.

Claims (6)

  1. Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem ersten und einem zweiten, einander koaxial gegenüberstehenden Lichtbogenkontaktstücken (1, 2), zwischen denen bei einem Ausschaltvorgang gegebenenfalls ein Schaltlichtbogen (3) brennt und die im Zuge eines Ausschaltvorganges durch einen gemeinsamen Antrieb in entgegengesetzten Richtungen antreibbar sind, wobei die Antriebsbewegung durch ein erstes Antriebselement (4) auf das erste Lichtbogenkontaktstück (1) und durch ein zweites Antriebselement (5) mittels eines Umlenkgetriebes (6) auf das zweite Lichtbogenkontaktstück übertragen wird und mit zwei die Lichtbogenkontaktstücke (1, 2) koaxial umgebenden Dauerstromkontaktstücken (7, 8) sowie mit einer Isolierstoffdüse (9), die mit dem ersten Lichtbogenkontaktstück (1) fest verbunden ist und die der Beblasung des Schaltlichtbogens (3) mit einem Löschgas dient,
    dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Antriebselement (5) an der Isolierstoffdüse (9) befestigt und mittels dieser angetrieben ist und das Umlenkgetriebe einen ortsfest schwenkbar gelagerten zweiarmigen Hebel (11) aufweist, an dem das zweite Antriebselement (5) und das zweite Lichtbogenkontaktstück (2) an Ankopplungspunkten angekoppelt sind.
  2. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem Ankopplungspunkt des zweiten Lichtbogenkontaktstückes (2) und dem Ankopplungspunkt des zweiten Antriebselementes (5), insbesondere unter Belastung des Umlenkgetriebes, veränderbar ist.
  3. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Ankopplungspunkt gleitend in einer Kulisse geführt ist.
  4. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Antriebselement (5) radial innerhalb der Dauerstromkontaktstücke (7,8) angeordnet ist.
  5. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass an das Umlenkgetriebe (6) eine das zweite Lichtbogenkontaktstück (2) umgebende Feldelektrode (10) angekoppelt ist, die im Zuge einer Schaltbewegung gegensinnig zu dem zweiten Lichtbogenkontaktstück (2) bewegbar ist.
  6. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Lichtbogenkontaktstück (2) und die Feldelektrode (10) an den zweiarmigen Hebel (11) angekoppelt sind.
EP97250161A 1996-05-24 1997-05-23 Hochspannungs-Leistungsschalter mit zwei antreibbaren Schaltkontaktstücken Revoked EP0809269B1 (de)

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