EP1109185B1 - High voltage circuit breaker - Google Patents

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EP1109185B1
EP1109185B1 EP00250421A EP00250421A EP1109185B1 EP 1109185 B1 EP1109185 B1 EP 1109185B1 EP 00250421 A EP00250421 A EP 00250421A EP 00250421 A EP00250421 A EP 00250421A EP 1109185 B1 EP1109185 B1 EP 1109185B1
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EP
European Patent Office
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contact
voltage circuit
circuit breaker
drive
arrangement
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP00250421A
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German (de)
French (fr)
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EP1109185A3 (en
EP1109185A2 (en
Inventor
Hold Dr. Dienemann
Harmut Dr. Knobloch
Volker Lehmann
Karl Mascher
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Publication of EP1109185A3 publication Critical patent/EP1109185A3/en
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Publication of EP1109185B1 publication Critical patent/EP1109185B1/en
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H11/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches
    • H01H11/0062—Testing or measuring non-electrical properties of switches, e.g. contact velocity
    • 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
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H2009/0083—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00 using redundant components, e.g. two pressure tubes for pressure switch
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    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H2033/028—Details the cooperating contacts being both actuated simultaneously in opposite directions

Definitions

  • the invention relates to a high-voltage circuit breaker, its contact system forming the switching path with a first contact movable by a drive and with a second drivable contact is provided.
  • Such a high voltage circuit breaker is for example known from DE 196 22 460 C2.
  • the contact system has two high-voltage circuit breakers by a common drive in the opposite direction drivable contacts.
  • the drive movement is by means of a first drive element on the first contact and by means of a second drive element and a transmission transfer the second contact.
  • One hotter for guidance Insulating nozzle serving switching gases, arranged on the first contact serves as a coupling element.
  • the insulating nozzle and the gear must be designed in this way be that they reliably withstand the forces occurring during switching operations transfer. It is particularly important when switching off desires that the contacts move at high speed disconnect to master high breaking capacities. To increase the separation speed of the contacts the contacts are driven in the opposite direction. In addition to the high thermal load, the insulating nozzle in the known high-voltage circuit breaker also one exposed to strong mechanical stress.
  • the present invention is based on the object High-voltage circuit breakers of the type mentioned above train that the mechanical load on the insulating nozzle is reduced.
  • the drive is the usual until now, via the insulating nozzle ongoing coupling of the two contacts for transmission canceled by driving forces. This will make the mechanical Load on the insulating nozzle significantly reduced.
  • the second The drive acts on the second independently of the first drive Contact. The required dependence of the movements the two contacts from each other will now be realized that depending on the position of the first Contact generated an actuation signal for the second drive becomes. This forced control of the second drive becomes a safe switching behavior of the high-voltage circuit breaker guaranteed.
  • That generated depending on the first moving contact Actuation signal can be generated in different ways become.
  • a first advantageous embodiment of the invention for this provides that the actuation signal by means of a position of the first contact detecting arrangement with variable Resistance is triggered.
  • variable resistances which the To map the position of the first contact is constructive easy and inexpensive way given the second Forced drive control.
  • An alternative embodiment of the invention provides that the actuation signal by means of the position of the first Contact detecting arrangement triggered with auxiliary contacts is.
  • the actuation signal is by means of an arrangement detecting the position of the first contact is triggered with light barriers.
  • Another variant in the design of the invention provides that the actuation signal by means of a position of the first contact detecting arrangement with in one Compression and / or heating volume arranged pressure sensors is triggered.
  • Such an embodiment of the invention takes into account that pressure changes in a compression and / or heating volume are also dependent on the position of the first contact. Next this assignment it is possible to the pressure sensors Collecting data, such as historical data of an increase in pressure. From this data can then for example, signs of wear can be detected.
  • An advantageous embodiment of the invention is also then given when the actuation signal by means of a position of the first contact detecting arrangement with the first Movable contact arranged force sensors is triggered.
  • This configuration takes into account that the drive in its Force course is subject to changes from the mesh the switch contacts and the pressure build-up in the compression volume is dependent. Certain positions of a switch contact can be assigned to characteristic force profiles become. For example, the interlocking of Switch contacts connected with an increased driving force. The position of the first contact piece is therefore means a force-displacement diagram can be clearly recorded. Such one Force-displacement diagram also enables statements to be made about the state of the contact system, for example, signs of wear on the contacts due to changed Frictional conditions can be identified in good time.
  • Electromagnetic sensors have a small construction volume and also enable direct electronic processing of the data. They can therefore be well within one Interrupter, which has only a limited space for additional Has devices to arrange.
  • Triggering the actuation signal is advantageously a redundant generation of the actuation signal is provided.
  • the high-voltage circuit breaker according to FIG. 1 has one Encapsulation 1, which surrounds a contact system.
  • the contact system has a first arcing contact 2 and one first rated current contact 3.
  • the first rated current contact 3 and the first arcing contact 2 are angularly rigid with one another connected.
  • Coaxial to the first arcing contact 2 a compression volume 5 and a heating volume 6 are arranged.
  • the first arcing contact 2 and the first rated current contact 3 can be driven by a first drive 7.
  • the contact system has a second arcing contact 8 and a second nominal current contact 9.
  • the second nominal current contact 9 is mounted in a stationary manner.
  • the second Arcing contact 8 can be driven by a second drive 10.
  • the first drive 7 is in a known manner as a spring-loaded drive performed; the second drive 10 is also known Executed as an electromagnetic drive.
  • a control module is used to control the first drive 7 11 provided.
  • the second drive 10 is dependent on from the position of the first arcing contact 2 and of the first rated current contact 3 acting positive control module 12 controlled.
  • FIG. 1 the mode of operation is shown in FIG. 1 in the off position shown arrangement during a switch-off process described.
  • the first arcing contact is in the associated switch-on position 2 and the second arcing contact 8 and the first rated current contact 3 and the second rated current contact 9 with each other in an electrically conductive connection.
  • the control module 11 generates a switch-off pulse, which on the first drive 7 acts. This switch-off pulse works also on the redundant positive control module 13.
  • the first drive 7 moves the first arcing contact 2 and first rated current contact 3 in the switch-off direction.
  • the sensor 14 detects the position of the first nominal current contact 3.
  • the sensor 14 is an electromagnetic sensor which the of one arranged on the first nominal current contact 3, as a transmitter acting permanent magnet 15 outgoing magnetic field detected.
  • the first arcing contact 2, the first rated current contact 3 and the second arcing contact 8 are in their switch-off positions.
  • the contact system is open.
  • the control module 11 generates a switch-on pulse.
  • This Switch-on impulse acts on the first drive 7 and on the redundant positive control module 13.
  • the first drive moves the first arcing contact 2 and the first nominal current contact 3 in the switch-on direction.
  • the position of the first nominal current contact 3 is detected by the sensor 14 and the Forced control module 12 transmitted. By reaching one certain position of the first rated current contact 3 by the forced control module 12 a switch-on pulse for output the second drive 10.
  • the second drive 10 moves the second arcing contact 8 in the switch-on direction.
  • the positive control module 12 or the sensor 14 directs the redundant positive control module 13 the switch-on pulse of the control module 11 after a time interval has elapsed to the second drive 10. This ensures that when the first arcing contact moves 2 and the first rated current contact 3 also the second Arc contact 8 is moved.
  • the high-voltage circuit breaker according to Figure 2 differs differ from the exemplary embodiment according to FIG the execution of the redundant control of the second drive 10.
  • the first drive 7 is controlled by the control module 11 driven.
  • the second drive 10 is controlled by a positive control module 12 controlled.
  • a sensor 14 detects the Position of the first rated current contact 3 and guides it the override control module 12. The flow of input and Switching off the contact system and controlling the two drives 7, 10 takes place in a known manner.
  • a modified redundant positive control module 16 To a modified redundant positive control module 16 is the position of the transfer first rated current contact 3. To do this, the redundant Sensor 17 a light barrier, which by means of a arranged on a transmission rod of the first drive 7 Reflector 18, the movement of the first nominal current contact 3 and the first arcing contact 2.
  • the redundant sensor 17 can also act as an electromagnetic sensor be executed. As a variant, the sensor 14 can be a Have light barrier. Should the override control module 12 or the sensor 14 assigned to this work incorrectly, so their function is completely different from the modified redundant one Forced control module 16 and the redundant assigned to it Sensor 17 adopted.
  • the switch-on and switch-off pulses for the second drive 10 are then modified by the redundant positive control module 16 generated and to the second Transfer drive 10.
  • 3 shows one at the first rated current contact 3 arranged electrical resistance element 19. Between a first end 21 of the electrical resistance element 19 and a stationary arrangement on the encapsulation 1 Sliding contact 20 is an electrical resistance determined. Due to the relative movement of the electrical resistance element 19 and the sliding contact 20 to each other the measurable electrical resistance is variable. The measured electrical resistance is the movement of the first arcing contact 2 and the first rated current contact 3 proportional.
  • the forced control module 12 can be under Use of the measured electrical resistance the switching pulse generate for the second drive 10. This arrangement is in the same way for the redundant sensor 17 and that modified redundant positive control module 16 can be used.
  • FIG. 4 Another variant for determining the distance covered of the first rated current contact 3 is shown in FIG. 4.
  • the sensor used is one in the first Drive 7 associated transmission rod integrated Force sensor 22.
  • This force sensor 22 forms the on the Transmission rod occurring during a switching operation Forces. These forces are essentially created by the Interlocking contacts as well as changing the Gas pressure in the compression volume 5 determined.
  • This is the Position of the first arcing contact 2 and the first nominal current contact 3 by means of an assignment of the on the transmission rod occurring force course can be clearly recorded.
  • This principle of determining the position of the first arcing contact 2 and the first rated current contact 3 likewise with the modified redundant positive control module 16 combinable.
  • the position of the first contact 2 and the first nominal current contact 3 is to be determined in FIG. 5 in the compression volume 5, a pressure sensor 23 is arranged.
  • This pressure sensor 23 creates an image of the pressure in the compression volume 5.
  • FIG. 6 Another way of determining the position of the first Arcing contact 2 and the first rated current contact 3 as an input variable for the positive control module 12 or the modified redundant positive control module 16 is in the Figure 6 shown.
  • a cam 24 is arranged at the drivable first nominal current contact 3.
  • an auxiliary contact 25 is arranged at the encapsulation 1.
  • the cam 24 and the auxiliary contact 25 upon reaching a certain one Interaction in such a way that the auxiliary contact 25 is closed.
  • the switching state of the auxiliary contact 25 acts as an input variable on the positive control module 12 or the modified redundant positive control module 16.
  • Be several cams 24 on the rated current contact 3 (or other moved Parts, such as transmission rods), it is possible to move the first rated current contact 3 under Use multiple auxiliary contacts 25 to map with great accuracy.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungs-Leistungsschalter, dessen die Schaltstrecke bildendes Kontaktsystem mit einem ersten von einem Antrieb bewegbaren Kontakt und mit einem zweiten antreibbaren Kontakt versehen ist.The invention relates to a high-voltage circuit breaker, its contact system forming the switching path with a first contact movable by a drive and with a second drivable contact is provided.

Ein derartiger Hochspannungs-Leistungsschalter ist beispielsweise aus der DE 196 22 460 C2 bekannt. Bei dem bekannten Hochspannungs-Leistungsschalter weist das Kontaktsystem zwei durch einen gemeinsamen Antrieb in entgegengesetzter Richtung antreibbare Kontakte auf. Die Antriebsbewegung wird mittels eines ersten Antriebselements auf den ersten Kontakt und mittels eines zweiten Antriebselements und eines Getriebes auf den zweiten Kontakt übertragen. Eine zur Führung heißer Schaltgase dienende, am ersten Kontakt angeordnete Isolierdüse dient als Koppelelement.Such a high voltage circuit breaker is for example known from DE 196 22 460 C2. With the known The contact system has two high-voltage circuit breakers by a common drive in the opposite direction drivable contacts. The drive movement is by means of a first drive element on the first contact and by means of a second drive element and a transmission transfer the second contact. One hotter for guidance Insulating nozzle serving switching gases, arranged on the first contact serves as a coupling element.

Die Isolierdüse und das Getriebe müssen derartig ausgestaltet sein, daß sie die bei Schaltvorgängen auftretenden Kräfte zuverlässig übertragen. Bei Ausschaltvorgängen ist es insbesondere erwünscht, daß sich die Kontakte mit einer hohen Geschwindigkeit trennen, um hohe Ausschaltleistungen zu beherrschen. Zur Erhöhung der Trenngeschwindigkeit der Kontakte werden die Kontakte in entgegengesetzter Richtung angetrieben. Neben der hohen thermischen Belastung ist die Isolierdüse beim bekannten Hochspannungs-Leistungsschalter auch einer starken mechanischen Beanspruchung ausgesetzt.The insulating nozzle and the gear must be designed in this way be that they reliably withstand the forces occurring during switching operations transfer. It is particularly important when switching off desires that the contacts move at high speed disconnect to master high breaking capacities. To increase the separation speed of the contacts the contacts are driven in the opposite direction. In addition to the high thermal load, the insulating nozzle in the known high-voltage circuit breaker also one exposed to strong mechanical stress.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochspannungs-Leistungsschalter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die mechanische Belastung der Isolierdüse verringert wird.The present invention is based on the object High-voltage circuit breakers of the type mentioned above train that the mechanical load on the insulating nozzle is reduced.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 gelöst.The object is achieved with a high-voltage circuit breaker solved according to claim 1.

Mit dem zusätzlichen, dem zweiten antreibbaren Kontakt zugeordneten Antrieb wird die bisher übliche, über die Isolierdüse verlaufende Koppelung der beiden Kontakte zur Übertragung von Antriebskräften aufgehoben. Dadurch wird die mechanische Belastung der Isolierdüse wesentlich reduziert. Der zweite Antrieb wirkt unabhängig vom ersten Antrieb auf den zweiten Kontakt. Die jedoch erforderliche Abhängigkeit der Bewegungsabläufe der beiden Kontakte voneinander wird nunmehr dadurch realisiert, daß in Abhängigkeit von der Stellung des ersten Kontaktes ein Betätigungssignal für den zweiten Antrieb erzeugt wird. Durch diese zwangsweise Steuerung des zweiten Antriebes wird eine sicheres Schaltverhalten des Hochspannungs-Leistungsschalters gewährleistet.With the additional, associated with the second drivable contact The drive is the usual until now, via the insulating nozzle ongoing coupling of the two contacts for transmission canceled by driving forces. This will make the mechanical Load on the insulating nozzle significantly reduced. The second The drive acts on the second independently of the first drive Contact. The required dependence of the movements the two contacts from each other will now be realized that depending on the position of the first Contact generated an actuation signal for the second drive becomes. This forced control of the second drive becomes a safe switching behavior of the high-voltage circuit breaker guaranteed.

Das in Abhängigkeit des ersten bewegten Kontaktes erzeugte Betätigungssignal kann auf unterschiedliche Weise erzeugt werden.That generated depending on the first moving contact Actuation signal can be generated in different ways become.

Eine erste vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung hierzu sieht vor, daß das Betätigungssignal mittels einer die Stellung des ersten Kontaktes erfassenden Anordnung mit veränderlichen Widerständen ausgelöst ist. A first advantageous embodiment of the invention for this provides that the actuation signal by means of a position of the first contact detecting arrangement with variable Resistance is triggered.

Durch die Nutzung von veränderlichen Widerständen, welche die Stellung des ersten Kontaktes abbilden, ist eine konstruktiv einfache und kostengünstige Möglichkeit gegeben, den zweiten Antrieb zwangszusteuern.By using variable resistances, which the To map the position of the first contact is constructive easy and inexpensive way given the second Forced drive control.

Eine alternative Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Betätigungssignal mittels einer die Stellung des ersten Kontaktes erfassenden Anordnung mit Hilfskontakten ausgelöst ist.An alternative embodiment of the invention provides that the actuation signal by means of the position of the first Contact detecting arrangement triggered with auxiliary contacts is.

Eine solche Ausgestaltung berücksichtigt, daß an einem Hochspannungs-Leistungsschalter zur Erfassung und Meldung verschiedenster Parameter vielfältige Hilfskontakte vorgesehen sind, die so gestaltet werden können, daß sich bestimmte Stellungen des ersten Kontaktes erfassen lassen. Vorhandene technische Einrichtungen können daher kostengünstig modifiziert und für die Steuerung des zweiten Antriebes genutzt werden.Such a design takes into account that on a high-voltage circuit breaker for recording and reporting various Various auxiliary contacts provided for parameters are that can be designed so that certain Have positions of the first contact recorded. Existing Technical equipment can therefore be modified inexpensively and used to control the second drive become.

Es kann auch vorteilhaft sein, daß das Betätigungssignal mittels einer die Stellung des ersten Kontaktes erfassenden Anordnung mit Lichtschranken ausgelöst ist.It can also be advantageous that the actuation signal is by means of an arrangement detecting the position of the first contact is triggered with light barriers.

Durch die Nutzung von Lichtschranken steht eine berührungslose Anordnung zur Erfassung der Stellung des ersten Kontaktes zur Verfügung. Diese Ausführungsvariante ist leicht an verschiedene Ausführungen des Hochspannungs-Leistungsschalters anpassbar. Es kann auf vorgefertigte Module zurückgegriffen werden, die lediglich an geeigneter Stelle, beispielsweise an einem Schaltgestänge, plaziert werden.By using light barriers there is a non-contact Arrangement for detecting the position of the first contact to disposal. This variant is easy to different Versions of the high-voltage circuit breaker customizable. Ready-made modules can be used only at a suitable point, for example a shift linkage.

Eine weitere Variante bei der Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Betätigungssignal mittels einer die Stellung des ersten Kontaktes erfassenden Anordnung mit in einem Kompressions- und/oder Heizvolumen angeordneten Drucksensoren ausgelöst ist.Another variant in the design of the invention provides that the actuation signal by means of a position of the first contact detecting arrangement with in one Compression and / or heating volume arranged pressure sensors is triggered.

Eine solche Ausgestaltung der Erfindung berücksichtigt, daß in einem Kompressions- und/oder Heizvolumen Druckänderungen auch von der Stellung des ersten Kontaktes abhängig sind. Neben dieser Zuordnung ist es möglich, die Drucksensoren zum Sammeln von Daten, beispielsweise von Daten über den Verlauf eines Druckanstieges, zu nutzen. Aus diesen Daten können dann beispielsweise Verschleißerscheinungen erkannt werden.Such an embodiment of the invention takes into account that pressure changes in a compression and / or heating volume are also dependent on the position of the first contact. Next this assignment it is possible to the pressure sensors Collecting data, such as historical data of an increase in pressure. From this data can then for example, signs of wear can be detected.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist auch dann gegeben, wenn das Betätigungssignal mittels einer die Stellung des ersten Kontaktes erfassenden Anordnung mit am ersten bewegbaren Kontakt angeordneten Kraftsensoren ausgelöst ist.An advantageous embodiment of the invention is also then given when the actuation signal by means of a position of the first contact detecting arrangement with the first Movable contact arranged force sensors is triggered.

Diese Ausgestaltung berücksichtigt, daß der Antrieb in seinem Kraftverlauf Änderungen unterworfen ist, der vom Ineinandergreifen der Schaltkontakte und vom Druckaufbau im Kompressionsvolumen abhängig ist. Bestimmte Stellungen eines Schaltkontaktes können charakteristischen Kraftverläufen zugeordnet werden. So ist beispielsweise das Ineinandergreifen von Schaltkontakten mit einer erhöhten Antriebskraft verbunden. Die Position des ersten Kontaktstückes ist daher damit mittels eines Kraft-Weg-Diagrammes eindeutig erfaßbar. Ein solches Kraft-Weg-Diagramm ermöglicht darüber hinaus Aussagen über den Zustand des Kontaktsystems, beispielsweise sind Verschleißerscheinungen an den Kontakten aufgrund veränderter Reibungsverhältnisse rechtzeitig erkennbar.This configuration takes into account that the drive in its Force course is subject to changes from the mesh the switch contacts and the pressure build-up in the compression volume is dependent. Certain positions of a switch contact can be assigned to characteristic force profiles become. For example, the interlocking of Switch contacts connected with an increased driving force. The position of the first contact piece is therefore means a force-displacement diagram can be clearly recorded. Such one Force-displacement diagram also enables statements to be made about the state of the contact system, for example, signs of wear on the contacts due to changed Frictional conditions can be identified in good time.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann auch darin bestehen, daß das Betätigungssignal mittels einer die Stellung des ersten Kontaktes erfassenden Anordnung mit elektromagnetischen Sensoren ausgelöst ist.An advantageous embodiment of the invention can also be found therein exist that the actuation signal by means of a position of the first contact detecting arrangement with electromagnetic Sensors is triggered.

Elektromagnetische Sensoren weisen ein geringes Bauvolumen auf und ermöglichen ebenfalls eine direkte elektronische Verarbeitung der Daten. Sie lassen sich daher gut innerhalb einer Schaltkammer, die nur einen begrenzten Raum für zusätzliche Vorrichtungen aufweist, anordnen.Electromagnetic sensors have a small construction volume and also enable direct electronic processing of the data. They can therefore be well within one Interrupter, which has only a limited space for additional Has devices to arrange.

Unabhängig von den vorher beschriebenen Möglichkeiten zur Auslösung des Betätigungssignals ist vorteilhafterweise eine redundante Erzeugung des Betätigungssignals vorgesehen.Regardless of the options described above Triggering the actuation signal is advantageously a redundant generation of the actuation signal is provided.

Durch eine redundante Erzeugung des Betätigungssignals wird sichergestellt, daß bei Ausfall eines Systems zur Erzeugung des Betätigungssignals ein weiteres System das Betätigungssignal erzeugt. Dadurch ist die Zwangssteuerung des zweiten Antriebes sichergestellt und ein fehlerhaftes Schalten des Kontaktsystems wird vermieden.By redundant generation of the actuation signal ensures that in the event of failure of a generation system the actuation signal another system the actuation signal generated. This is the forced control of the second Drive ensured and incorrect switching of the Contact system is avoided.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung schematisch gezeigt und nachfolgend näher beschrieben.In the following the invention is schematic with reference to a drawing shown and described in more detail below.

Dabei zeigt die

Figur 1
einen Schalterpol eines Hochspannungs-Leistungsschalters mit einer Steuerungsanodnung ,
Figur 2
eine Variante der Figur 1,
Figur 3
ein Detail einer Ausführungsvariante mit einem veränderlichem Widerstand,
Figur 4
ein Detail einer Ausführungsvariante mit einem Kraftsensor,
Figur 5
ein Detail einer Ausführungsvariante mit einem Drucksensor und
Figur 6
ein Detail einer Ausführungsvariante mit einem Hilfskontakt.
The shows
Figure 1
a switch pole of a high-voltage circuit breaker with a control arrangement,
Figure 2
a variant of Figure 1,
Figure 3
a detail of a variant with a variable resistance,
Figure 4
a detail of an embodiment variant with a force sensor,
Figure 5
a detail of an embodiment with a pressure sensor and
Figure 6
a detail of a variant with an auxiliary contact.

Der Hochspannungs-Leistungsschalter gemäß Figur 1 weist eine Kapselung 1 auf, welche ein Kontaktsystem umgibt. Das Kontaktsystem weist einen ersten Lichtbogenkontakt 2 sowie einen ersten Nennstromkontakt 3 auf. Der erste Nennstromkontakt 3 und der erste Lichtbogenkontakt 2 sind miteinander winkelsteif verbunden. Am ersten Nennstromkontakt 3 ist eine Isolierdüse 4 angeordnet. Koaxial zum ersten Lichtbogenkontakt 2 sind ein Kompressionsvolumen 5 sowie ein Heizvolumen 6 angeordnet. Der erste Lichtbogenkontakt 2 und der erste Nennstromkontakt 3 sind durch einen ersten Antrieb 7 antreibbar.The high-voltage circuit breaker according to FIG. 1 has one Encapsulation 1, which surrounds a contact system. The contact system has a first arcing contact 2 and one first rated current contact 3. The first rated current contact 3 and the first arcing contact 2 are angularly rigid with one another connected. There is an insulating nozzle on the first rated current contact 3 4 arranged. Coaxial to the first arcing contact 2 a compression volume 5 and a heating volume 6 are arranged. The first arcing contact 2 and the first rated current contact 3 can be driven by a first drive 7.

Weiterhin weist das Kontaktsystem einen zweiten Lichtbogenkontakt 8 sowie einen zweiten Nennstromkontakt 9 auf. Der zweite Nennstromkontakt 9 ist ortsfest gelagert. Der zweite Lichtbogenkontakt 8 ist durch einen zweiten Antrieb 10 antreibbar.Furthermore, the contact system has a second arcing contact 8 and a second nominal current contact 9. The second nominal current contact 9 is mounted in a stationary manner. The second Arcing contact 8 can be driven by a second drive 10.

An der Kapselung 1 ist ein Sensor 14 zur Erfassung der axialen Stellung des ersten Nennstromkontaktes 3 angeordnet. Der erste Antrieb 7 ist in bekannter Weise als Federspeicherantrieb ausgeführt; der zweite Antrieb 10 ist in ebenfalls bekannter Weise als elektromagnetischer Antrieb ausgeführt.On the encapsulation 1 there is a sensor 14 for detecting the axial Position of the first rated current contact 3 arranged. The first drive 7 is in a known manner as a spring-loaded drive performed; the second drive 10 is also known Executed as an electromagnetic drive.

Zur Steuerung des ersten Antriebs 7 ist ein Steuerungsmodul 11 vorgesehen. Der zweite Antrieb 10 wird durch ein in Abhängigkeit von der Stellung des ersten Lichtbogenkontaktes 2 und des ersten Nennstromkontaktes 3 wirkendes Zwangssteuerungsmodul 12 gesteuert. Des weiteren ist ein redundantes Zwangssteuerungsmodul 13 vorgesehen, welches bei Ausfall des Zwangssteuerungsmoduls 12 oder des Sensors 14 die Steuerung des zweiten Antriebes 10 übernimmt.A control module is used to control the first drive 7 11 provided. The second drive 10 is dependent on from the position of the first arcing contact 2 and of the first rated current contact 3 acting positive control module 12 controlled. There is also a redundant positive control module 13 provided which, if the Forced control module 12 or sensor 14 control of the second drive 10 takes over.

Nachfolgend wird die Wirkungsweise der in Figur 1 in Ausschaltstellung dargestellten Anordnung während eines Ausschaltvorganges beschrieben.In the following, the mode of operation is shown in FIG. 1 in the off position shown arrangement during a switch-off process described.

In der zugehörigen Einschaltstellung stehen der erste Lichtbogenkontakt 2 und der zweite Lichtbogenkontakt 8 sowie der erste Nennstromkontakt 3 und der zweite Nennstromkontakt 9 miteinander in elektrisch leitender Verbindung. Das Steuerungsmodul 11 generiert einen Ausschaltimpuls, welcher auf den ersten Antrieb 7 wirkt. Dieser Ausschaltimpuls wirkt ebenfalls auf das redundante Zwangssteuerungsmodul 13. Der erste Antrieb 7 bewegt den ersten Lichtbogenkontakt 2 und den ersten Nennstromkontakt 3 in Ausschaltrichtung. Der Sensor 14 erfaßt die Stellung des ersten Nennstromkontaktes 3. Der Sensor 14 ist ein elektromagnetischer Sensor, welcher das von einem an dem ersten Nennstromkontakt 3 angeordneten, als Sender wirkenden Permanentmagnet 15 ausgehende magnetische Feld detektiert. Bei Erreichen einer bestimmten Stellung des ersten Nennstromkontaktes 3 wird ein Ausschaltsignal für den zweiten Antrieb 10 durch das Zwangssteuerungsmodul 12 ausgelöst. Der zweite Antrieb 10 bewegt den zweiten Lichtbogenkontakt 8 in Ausschaltrichtung. Bei einer Störung des Zwangssteuerungsmoduls 12 bzw. des Sensors 14 wird der zweite Antrieb 10 durch das redundantes Zwangssteuerungsmodul 13 angesteuert. In der Figur 1 ist dieses redundante Zwangssteuerungsmodul 13 zeitgesteuert. Durch das redundante Zwangssteuerungsmodul 13 wird eine zeitliche Verzögerung des vom Steuerungsmodul 11 erzeugten Ausschaltimpulses bewirkt. Nach Ablauf eines Zeitintervalls wird dieser Ausschaltimpuls bei Störung des Zwangssteuerungsmoduls 12 oder des Sensors 14 an den zweiten Antrieb 10 übertragen.The first arcing contact is in the associated switch-on position 2 and the second arcing contact 8 and the first rated current contact 3 and the second rated current contact 9 with each other in an electrically conductive connection. The control module 11 generates a switch-off pulse, which on the first drive 7 acts. This switch-off pulse works also on the redundant positive control module 13. The first drive 7 moves the first arcing contact 2 and first rated current contact 3 in the switch-off direction. The sensor 14 detects the position of the first nominal current contact 3. The sensor 14 is an electromagnetic sensor which the of one arranged on the first nominal current contact 3, as a transmitter acting permanent magnet 15 outgoing magnetic field detected. When a certain position of the first is reached Rated current contact 3 is a switch-off signal for the second drive 10 triggered by the positive control module 12. The second drive 10 moves the second arcing contact 8 in the switch-off direction. In the event of a fault in the priority control module 12 or the sensor 14 becomes the second drive 10 controlled by the redundant positive control module 13. This redundant positive control module is shown in FIG 13 time-controlled. Through the redundant positive control module 13 is a time delay from the Control module 11 generated switch-off causes. To At the end of a time interval, this switch-off pulse is at Malfunction of the positive control module 12 or the sensor 14 transmit the second drive 10.

Bei einem Einschaltvorgang ergibt sich folgender funktionaler Ablauf. Der erste Lichtbogenkontakt 2, der erste Nennstromkontakt 3 und der zweite Lichtbogenkontakt 8 befinden sich in ihren Ausschaltpositionen. Das Kontaktsystem ist geöffnet. Das Steuerungsmodul 11 erzeugt einen Einschaltimpuls. Dieser Einschaltimpuls wirkt auf den ersten Antrieb 7 sowie auf das redundante Zwangssteuerungsmodul 13. Der erste Antrieb bewegt den ersten Lichtbogenkontakt 2 und den ersten Nennstromkontakt 3 in Einschaltrichtung. Die Stellung des ersten Nennstromkontaktes 3 wird durch den Sensor 14 erfaßt und an das Zwangssteuerungsmodul 12 übertragen. Mit dem Erreichen einer bestimmten Stellung des ersten Nennstromkontaktes 3 wird durch das Zwangssteuerungsmodul 12 ein Einschaltimpuls für den zweiten Antrieb 10 ausgegeben. Der zweite Antrieb 10 bewegt den zweiten Lichtbogenkontakt 8 in Einschaltrichtung. Im Störungsfall des Zwangssteuerungsmoduls 12 oder des Sensors 14 leitet das redundante Zwangssteuerungsmodul 13 den Einschaltimpuls des Steuerungsmoduls 11 nach Ablauf eines Zeitintervalls an den zweiten Antrieb 10 weiter. Dadurch ist gewährleistet, daß bei einer Bewegung des ersten Lichtbogenkontaktes 2 und des ersten Nennstromkontaktes 3 auch der zweite Lichtbogenkontakt 8 bewegt wird.The following is more functional when the device is switched on Procedure. The first arcing contact 2, the first rated current contact 3 and the second arcing contact 8 are in their switch-off positions. The contact system is open. The control module 11 generates a switch-on pulse. This Switch-on impulse acts on the first drive 7 and on the redundant positive control module 13. The first drive moves the first arcing contact 2 and the first nominal current contact 3 in the switch-on direction. The position of the first nominal current contact 3 is detected by the sensor 14 and the Forced control module 12 transmitted. By reaching one certain position of the first rated current contact 3 by the forced control module 12 a switch-on pulse for output the second drive 10. The second drive 10 moves the second arcing contact 8 in the switch-on direction. in the Malfunction of the positive control module 12 or the sensor 14 directs the redundant positive control module 13 the switch-on pulse of the control module 11 after a time interval has elapsed to the second drive 10. This ensures that when the first arcing contact moves 2 and the first rated current contact 3 also the second Arc contact 8 is moved.

Der Hochspannungs-Leistungsschalter gemäß Figur 2 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 allein in der Ausführung der redundanten Steuerung des zweiten Antriebes 10. Der erste Antrieb 7 wird durch das Steuerungsmodul 11 angesteuert. Der zweite Antrieb 10 wird durch ein Zwangssteuerungsmodul 12 angesteuert. Ein Sensor 14 erfaßt die Stellung des ersten Nennstromkontaktes 3 und leitet diese an das Zwangssteuerungsmodul 12 weiter. Der Ablauf von Ein- und Ausschaltvorgängen des Kontaktsystems und die Steuerung der beiden Antriebe 7, 10 erfolgt in bekannter Weise.The high-voltage circuit breaker according to Figure 2 differs differ from the exemplary embodiment according to FIG the execution of the redundant control of the second drive 10. The first drive 7 is controlled by the control module 11 driven. The second drive 10 is controlled by a positive control module 12 controlled. A sensor 14 detects the Position of the first rated current contact 3 and guides it the override control module 12. The flow of input and Switching off the contact system and controlling the two drives 7, 10 takes place in a known manner.

An ein abgewandeltes redundantes Zwangssteuerungsmodul 16 wird mittels eines redundanten Sensors 17 die Stellung des ersten Nennstromkontaktes 3 übertragen. Dazu weist der redundante Sensor 17 eine Lichtschranke auf, welche mittels eines an einer Transmissionsstange des ersten Antriebes 7 angeordneten Reflektors 18 die Bewegung des ersten Nennstromkontaktes 3 sowie des ersten Lichtbogenkontaktes 2 abbildet. Der redundante Sensor 17 kann auch als elektromagnetischer Sensor ausgeführt sein. Als eine Variante kann der Sensor 14 eine Lichtschranke aufweisen. Sollte das Zwangssteuerungsmodul 12 oder der diesem zugeordnete Sensor 14 fehlerhaft arbeiten, so wird deren Funktion vollständig von dem abgewandelten redundanten Zwangssteuerungsmodul 16 und dem ihm zugeordneten redundanten Sensor 17 übernommen. Die Ein- bzw. Ausschaltimpulse für den zweiten Antrieb 10 werden dann durch das abgewandelte redundante Zwangssteuerungsmodul 16 erzeugt und an den zweiten Antrieb 10 übertragen.To a modified redundant positive control module 16 is the position of the transfer first rated current contact 3. To do this, the redundant Sensor 17 a light barrier, which by means of a arranged on a transmission rod of the first drive 7 Reflector 18, the movement of the first nominal current contact 3 and the first arcing contact 2. The redundant sensor 17 can also act as an electromagnetic sensor be executed. As a variant, the sensor 14 can be a Have light barrier. Should the override control module 12 or the sensor 14 assigned to this work incorrectly, so their function is completely different from the modified redundant one Forced control module 16 and the redundant assigned to it Sensor 17 adopted. The switch-on and switch-off pulses for the second drive 10 are then modified by the redundant positive control module 16 generated and to the second Transfer drive 10.

Weitere Varianten der Sensoren 14, 17 werden im folgenden beschrieben. Dabei zeigt die Figur 3 ein an dem ersten Nennstromkontakt 3 angeordnetes elektrischen Widerstandselement 19. Zwischen einem ersten Ende 21 des elektrischen Widerstandselements 19 und einem ortsfest an der Kapselung 1 angeordneten Schleifkontakt 20 ist ein elektrischer Widerstand ermittelbar. Durch die Relativbewegung des elektrischen Widerstandselements 19 und des Schleifkontaktes 20 zueinander ist der meßbare elektrische Widerstand veränderlich. Der gemessene elektrische Widerstand ist dem Bewegungsablauf des ersten Lichtbogenkontaktes 2 und des ersten Nennstromkontaktes 3 proportional. Das Zwangssteuerungsmodul 12 kann unter Nutzung des gemessenen elektrischen Widerstandes den Schaltimpuls für den zweiten Antrieb 10 erzeugen. Diese Anordnung ist in gleicher Weise für den redundanten Sensor 17 und das abgewandelte redundante Zwangssteuerungsmodul 16 nutzbar.Further variants of the sensors 14, 17 are described below. 3 shows one at the first rated current contact 3 arranged electrical resistance element 19. Between a first end 21 of the electrical resistance element 19 and a stationary arrangement on the encapsulation 1 Sliding contact 20 is an electrical resistance determined. Due to the relative movement of the electrical resistance element 19 and the sliding contact 20 to each other the measurable electrical resistance is variable. The measured electrical resistance is the movement of the first arcing contact 2 and the first rated current contact 3 proportional. The forced control module 12 can be under Use of the measured electrical resistance the switching pulse generate for the second drive 10. This arrangement is in the same way for the redundant sensor 17 and that modified redundant positive control module 16 can be used.

Eine weitere Variante zur Ermittlung des zurückgelegten Weges des ersten Nennstromkontaktes 3 ist in der Figur 4 dargestellt. Dabei ist der verwendete Sensor ein in die dem ersten Antrieb 7 zugeordnete Transmissionsstange integrierter Kraftsensor 22. Dieser Kraftsensor 22 bildet die an der Transmissionsstange während eines Schaltvorganges auftretenden Kräfte ab. Diese Kräfte werden im wesentlichen durch das Ineinandergreifen von Kontakten sowie durch die Änderung des Gasdruckes im Kompressionsvolumen 5 bestimmt. Dadurch ist die Stellung des ersten Lichbogenkontaktes 2 und des ersten Nennstromkontaktes 3 mittels einer Zuordnung des an der Transmissionsstange auftretenden Kräfteverlaufs eindeutig erfaßbar. Unter Nutzung dieser Informationen ist es dem Zwangssteuerungsmodul 12 möglich, den zweiten Antrieb 10 anzusteuern. Dieses Prinzip der Ermittlung der Stellung des ersten Lichtbogenkontaktes 2 und des ersten Nennstromkontaktes 3 ist ebenso mit dem abgewandelten redundanten Zwangssteuerungsmodul 16 kombinierbar.Another variant for determining the distance covered of the first rated current contact 3 is shown in FIG. 4. The sensor used is one in the first Drive 7 associated transmission rod integrated Force sensor 22. This force sensor 22 forms the on the Transmission rod occurring during a switching operation Forces. These forces are essentially created by the Interlocking contacts as well as changing the Gas pressure in the compression volume 5 determined. This is the Position of the first arcing contact 2 and the first nominal current contact 3 by means of an assignment of the on the transmission rod occurring force course can be clearly recorded. Using this information, it is the override control module 12 possible to control the second drive 10. This principle of determining the position of the first arcing contact 2 and the first rated current contact 3 likewise with the modified redundant positive control module 16 combinable.

Um die Stellung des ersten Kontaktes 2 und des ersten Nennstromkontaktes 3 zu ermitteln, ist in der Figur 5 im Kompressionsvolumen 5 ein Drucksensor 23 angeordnet. Dieser Drucksensor 23 erzeugt ein Abbild des Druckes im Kompressionsvolumen 5. Mittels der Änderungen des Druckes im Kompressionsvolumen 5 ist die Stellung des ersten Lichtbogenkontaktes 2 und des ersten Nennstromkontaktes 3 eindeutig abbildbar. Der Drucksensor 23 genriert eine Eingangsgröße für das Zwangssteuerungsmodul 12. Dieses Prinzip der Erfassung der Stellung des ersten Lichtbogenkontaktes 2 und des ersten Nennstromkontaktes 3 ist ebenfalls mit dem abgewandelten redundanten Zwangssteuerungsmodul 16 kombinierbar.The position of the first contact 2 and the first nominal current contact 3 is to be determined in FIG. 5 in the compression volume 5, a pressure sensor 23 is arranged. This pressure sensor 23 creates an image of the pressure in the compression volume 5. By means of changes in the pressure in the compression volume 5 is the position of the first arcing contact 2 and of the first nominal current contact 3 can be clearly mapped. The Pressure sensor 23 generates an input variable for the positive control module 12. This principle of registering the position of the first arcing contact 2 and the first rated current contact 3 is also with the modified redundant Forced control module 16 can be combined.

Eine weitere Möglichkeit der Ermittlung der Stellung des ersten Lichtbogenkontaktes 2 und des ersten Nennstromkontaktes 3 als Eingangsgröße für das Zwangssteuerungsmodul 12 oder das abgewandelte redundante Zwangssteuerungsmodul 16 ist in der Figur 6 dargestellt. An den antreibbaren ersten Nennstromkontakt 3 ist ein Nocken 24 angeordnet. Ortsfest an der Kapselung 1 ist ein Hilfskontakt 25 angeordnet. Während der Bewegung des ersten Nennstromkontaktes 3 treten der Nocken 24 sowie der Hilfskontakt 25 mit dem Erreichen einer bestimmten Stellung derart in Wechselwirkung, daß der Hilfskontakt 25 geschlossen wird. Der Schaltzustand des Hilfskontaktes 25 wirkt als Eingangsgröße auf das Zwangssteuerungsmodul 12 oder das abgewandelte redundante Zwangssteuerungsmodul 16. Werden mehrere Nocken 24 an dem Nennstromkontakt 3 (oder anderen bewegten Teilen, wie Transmissionsstangen) angeordnet, ist es möglich, die Bewegung des ersten Nennstromkontaktes 3 unter Nutzung mehrerer Hilfskontakte 25 mit großer Genauigkeit abzubilden.Another way of determining the position of the first Arcing contact 2 and the first rated current contact 3 as an input variable for the positive control module 12 or the modified redundant positive control module 16 is in the Figure 6 shown. At the drivable first nominal current contact 3, a cam 24 is arranged. Fixed at the encapsulation 1, an auxiliary contact 25 is arranged. During the movement of the first rated current contact 3, the cam 24 and the auxiliary contact 25 upon reaching a certain one Interaction in such a way that the auxiliary contact 25 is closed. The switching state of the auxiliary contact 25 acts as an input variable on the positive control module 12 or the modified redundant positive control module 16. Be several cams 24 on the rated current contact 3 (or other moved Parts, such as transmission rods), it is possible to move the first rated current contact 3 under Use multiple auxiliary contacts 25 to map with great accuracy.

Claims (8)

  1. High-voltage circuit breaker, whose contact system, which forms the switching path, is provided with a first contact (2), which can be moved by a separate drive, and with a second drivable contact (8) having an additional separate drive (10) associated with the second drivable contact (8), characterized in that the second drive can be triggered by an actuating signal which is generated in a predetermined position of the first movable contact (2).
  2. High-voltage circuit breaker according to Claim 1, characterized in that the actuating signal is triggered by means of an arrangement having variable resistors which detects the position of the first contact (2).
  3. High-voltage circuit breaker according to Claim 1, characterized in that the actuating signal is triggered by means of an arrangement having auxiliary contacts which detects the position of the first contact (2).
  4. High-voltage circuit breaker according to Claim 1, characterized in that the actuating signal is triggered by means of an arrangement having light barriers which detects the position of the first contact (2).
  5. High-voltage circuit breaker according to Claim 1, characterized in that the actuating signal is triggered by means of an arrangement having pressure sensors, arranged in a compression and/or heating volume (5, 6), which arrangement detects the position of the first contact (2).
  6. High-voltage circuit breaker according to Claim 1, characterized in that the actuating signal is triggered by means of an arrangement having force sensors, arranged on the first movable contact (2), which arrangement detects the position of the first contact.
  7. High-voltage circuit breaker according to Claim 1, characterized in that the actuating signal is triggered by means of an arrangement having electromagnetic sensors which detects the position of the first contact (2).
  8. High-voltage circuit breaker according to Claim 1 or one of the following claims, characterized by redundant generation of the actuating signal.
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