EP0988638B1

EP0988638B1 - Abbrandschaltanordnung

Info

Publication number: EP0988638B1
Application number: EP99911560A
Authority: EP
Inventors: Lukas Zehnder; Ion Gavrilita; Markus Keller; Jörg Peter; Thomas Schoenemann
Original assignee: ABB Schweiz AG
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 1998-04-14
Filing date: 1999-04-12
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2019-04-12
Also published as: CN1263633A; JP2002505797A; CN1136595C; WO1999053512A1; US6259050B1; EP0988638A1; DE59912794D1; JP3967387B2; DE19816508A1

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Abbrandschaltanordnung insbesondere für Leistungsschalter, wie sie in Kraftwerken, Umspannwerken und anderen Einrichtungen der Elektroenergieversorgung zum Ein- und Ausschalten von Betriebs- und Ueberströmen eingesetzt werden.

Stand der Technik

Es sind gattungsgemässe Abbrandschaltanordnungen bekannt (s. z. B. DE-A-196 13 568), bei welchen die Kontaktfinger einer Kontakttulpe fest verankert sind, so dass der Anpressdruck in der Einschaltstellung lediglich durch die im allgemeinen geringe Elastizität der Kontaktfinger hergestellt wird. Bei Anordnungen dieser Art ist die Abbrandreserve auf die anfängliche elastische Auslenkung der Kontaktfinger beschränkt.

Eine andere bekannte Abbrandschaltanordnung ist im Dokument FR-A-2691574 offenbart.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Abbrandschaltanordnung anzugeben, welche eine nicht durch die Materialeigenschaften der Kontaktfinger beschränkte Abbrandreserve aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, welcher eine Abbrandschaltanordnung angibt, bei welcher die Kontaktfinger über einen grossen radialen Spielraum verfügen, so dass auch beträchtlicher Abbrand durch geeignete Veränderung der Position der Kontaktfinger kompensierbar ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, welches lediglich der Erläuterung der Erfindung dient.

Fig. 1: zeigt schematisch einen axialen Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Abbrandschaltanordnung, links in der Einschalt-, rechts in der Ausschaltstellung.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Die in Fig. 1 dargestellte Abbrandschaltanordnung weist als erstes Schaltstück eine mit einem ersten elektrischen Anschluss verbundene Kontakttulpe auf, die aus mehreren um eine Schaltachse 1 angeordneten und mit derselben einen Winkel von ca. 30° einschliessenden Kontaktfingern 2 aufgebaut ist, welche ganz oder mindestens im Bereich der Abbrandköpfe aus abbrandresistentem Material wie z. B. W/Cu, Graphit, CFC, Graphit/Cu, CFC/Cu bestehen. Als zweites Schaltstück ist ein massiver Schaltstift 3 vorgesehen, welcher eine ebenfalls aus abbrandresistentem Material bestehende Spitze 4 aufweist. Er ist, z. B. über eine Gleittulpe oder eine flexible Leitung, mit einem zweiten elektrischen Anschluss verbunden und mittels eines (nicht dargestellten) Schaltantriebs längs der Schaltachse 1 zwischen einer Einschaltstellung, in der ihn die Kontaktfinger 2 an seiner Aussenseite berühren und einer Ausschaltstellung, in der er von denselben beabstandet ist, verschiebbar.

In der Fortsetzung jedes Kontaktfingers 2 schliesst an denselben eine vorzugsweise mit ihm verschweisste Zuleitung an, welche ihn elektrisch leitend mit einem Gehäuseteil 5 und weiter mit dem ersten elektrischen Anschluss verbindet. Sie wird jeweils von einem Band 6 gebildet, welches aus mehreren übereinandergelegten Streifen aus flexiblem elektrisch leitendem Material, z. B. aus Kupfer oder einer Kupfer enthaltenden Legierung besteht. Im Bereich von Verbindungsabschnitten 7, welche in der Richtung der Kontaktfinger 2 unmittelbar an dieselben anschliessen, sind die Bänder 6 jeweils durch Pressverschweissung der Streifen versteift. Im übrigen sind die Streifen jedoch nicht fest miteinander verbunden, so dass das Band 6 jeweils vom äusseren Ende des Verbindungsabschnitts 7 an flexibel ist. Eine Blattfeder 8 drückt jeweils von aussen elastisch gegen den Verbindungsabschnitt 7, so dass der Kontaktfinger 2 in der Einschaltstellung gegen den Schaltstift 3 gedrückt wird.

Ein Stützkörper 9 aus elektrisch isolierendem Material bildet eine kegelstumpfmantelförmige nach aussen weisende Stützfläche 10, an welcher in der Ausschaltstellung unter der Einwirkung der Blattfedern 8 zu einem kleinen Teil die Kontaktfinger 2 und zu einem beträchtlich über den Verbindungsabschnitt 7 hinausgehenden Teil die Bänder 6 mit ihren Innenseiten anliegen. Ausserdem bildet er eine sich in Einschaltrichtung erweiternde zentrale Düse 11, in welche in der Einschaltstellung der Schaltstift 3 ragt.

In der links dargestellten Einschaltstellung werden die Enden der Kontaktfinger 2 durch die Blattfedern 8 gegen die Aussenfläche des Schaltstifts 3 gedrückt. Mindestens die Kontaktfinger 2 und die an sie anschliessenden steifen Verbindungsabschnitte 7 sind durch den Kontakt mit dem Schaltstift 3 von der Stützfläche 10 abgehoben, in der Regel jedoch auch ein an den Verbindungsabschnitt 7 anschliessender Teil des flexiblen Bereichs des Bandes 6. Kommutiert nach Beginn einer Ausschaltung der Strom von einer nicht dargestellten Nennstromschaltanordnung auf die Abbrandschaltanordnung, so werden bei den üblicherweise zu erwartenden Stromstärken die Abhebekräfte zwischen dem Schaltstift 3 und den Kontaktfingern 2 durch die gegenseitige Anziehung der Kontaktfinger 2, welche durch die axialen Komponenten der durch sie fliessenden Teilströme verursacht werden, ungefähr kompensiert.

Bei sehr hohen Strömen werden, wie in Fig. 1 links dargestellt, die flexiblen Abschnitte der Bänder 6 ganz gegen die Stützfläche 10 gedrückt, so dass der Stützkörper 9 die auf dieselben wirkenden Kräfte auffängt. Daher sind jeweils lediglich diejenigen Kräfte, welche unmittelbar auf den verhältnismässig kurzen geraden, schräg angestellten Abschnitt wirken, der vom Kontaktfinger 2 und dem denselben starr fortsetzenden Verbindungsabschnitt 7 gebildet wird und durch die axiale Länge L und den Radius R charakterisiert ist, für den vom Kontaktfinger 2 auf den Schaltstift 3 ausgeübten Druck massgeblich. So wird vermieden, dass der besagte Druck unerwünscht hohe, zu starkem Abrieb führende und die Ausschaltbewegung behindernde Werte annimmt.

Im weiteren Verlauf der Ausschaltbewegung wird zwischen dem Schaltstift 3 und den Kontaktfingern 2 ein Lichtbogen 12 gezogen, der durch Beblasung, die einen Gasstrom durch die Düse 11 hervorruft, gelöscht wird. Die Verkürzung der Kontaktfinger 2 durch Abbrand wird ohne weiteres dadurch kompensiert, dass sich der Winkel zwischen der Schaltachse 1 und dem aus Kontaktfinger 2 und Verbindungsabschnitt 7 bestehenden starren Abschnitt in der Einschaltstellung entsprechend vergrössert. Diese Anpassung der Position der Kontaktfinger 2 ist so lange möglich, als der besagte Abschnitt nicht an der Stützfläche 10 anliegt, so dass die Abbrandreserve, wie man vor allem aus der rechten Seite der Fig. 1 unmittelbar ablesen kann, sehr gross ist.

Im Rahmen der Erfindung sind viele Abwandlungen des geschilderten Ausführungsbeispiels möglich. So kann etwa der Winkel der Stützfläche und damit auch die Obergrenze des Winkels der Kontaktfinger mit der Schaltachse anders gewählt werden. Vorzugsweise liegt er zwischen 15° und 45°, die Schaltachse in Einschaltrichtung genommen. Die Schaltstücke können auch durch weitere Bestandteile ergänzt sein, z. B. kann jeweils ein Abbrandring vorgesehen sein, welcher der Kontakttulpe bzw. in Ausschaltstellung dem Schaltstift vorgeordnet ist oder es kann auch nur auf einer Seite ein derartiger Abbrandring angeordnet sein.

Bezugszeichenliste

1: Schaltachse
2: Kontaktfinger
3: Schaltstift
4: Spitze von 3
5: Gehäuseteil
6: Band
7: Verbindungsabschnitt
8: Blattfeder
9: Stützkörper
10: Stützfläche
11: Düse
12: Lichtbogen

Claims

Abbrandschaltanordnung mit einem ersten Schaltstück, welches mindestens in einer Einschaltstellung mit einem ersten elektrischen Anschluss verbunden ist und welches eine Kontakttulpe mit mehreren Kontaktfingern (2) umfasst sowie mit einem zweiten Schaltstück, welches mindestens in der Einschaltstellung mit einem zweiten elektrischen Anschluss verbunden ist und welches einen Schaltstift (3) umfasst, welcher längs einer Schaltachse (1) relativ zum ersten Schaltstück zwischen der Einschaltstellung, in welcher die Kontaktfinger (2) der Kontakttulpe den Schaltstift (3) an seiner Aussenseite berühren, so dass die Abbrandschaltanordnung einen Strompfad zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss schliesst und einer Ausschaltstellung, in welcher der Schaltstift (3) vom ersten Schaltstück beabstandet ist, umstellbar ist, wobei die Kontaktfinger (2) der Kontakttulpe über eine flexible Zuleitung, welche eine Änderung des Winkels zwischen den Kontaktfingern (2) und der Schaltachse (1) erlaubt, mit dem ersten elektrischen Anschluss verbunden sind, und mindestens eine nach aussen weisende Stützfläche (10) zur Stützung mindestens eines Teils der flexiblen Zuleitung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Stützfläche (10) durch die umlaufende Aussenseite eines Stützkörpers (9) gebildet wird, dass der Stützkörper (9) mindestens im Bereich der mindestens einen Stützfläche (10) aus elektrisch isolierendem Material besteht, und dass die Innenseite des Stützkörpers (9) als sich in Einschaltrichtung erweiternde Isolierdüse ausgebildet ist.
Abbrandschaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Zuleitung durch mehrere Bänder (6) aus flexiblem elektrisch leitendem Material hergestellt ist.
Abbrandschaltanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Band (6) unmittelbar an einen Kontaktfinger (2) anschliesst.
Abbrandschaltanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Band (6) aus mehreren übereinandergelegten Streifen des flexiblen elektrisch leitenden Materials besteht.
Abbrandschaltanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible elektrisch leitende Material Kupfer oder eine Kupfer enthaltende Legierung ist.
Abbrandschaltanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen eines Bandes (6) jeweils an einem an den Kontaktfinger (2) anschliessenden Verbindungsabschnitt (7) miteinander verbunden, insbesondere pressverschweisst sind.
Abbrandschaltanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfinger (2) im wesentlichen gerade sind und mit der Schaltachse (1) jeweils einen positiven Winkel einschliessen.
Abbrandschaltanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen einem Kontaktfinger (2) und der Schaltachse (1) in Einschaltrichtung jeweils zwischen 15° und 45° beträgt.
Abbrandschaltanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfinger (2) die Schaltachse (1) gleichmässig umgeben.
Abbrandschaltanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie pro Kontaktfinger (2) mindestens ein Druckelement aufweist, welches in der Einschaltstellung den Kontaktfinger (2) einem gegen den Schaltstift (3) gerichteten Anpressdruck unterwirft.