EP1180776A1 - Schnelle mechanische Schaltstelle - Google Patents

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EP1180776A1
EP1180776A1 EP00810722A EP00810722A EP1180776A1 EP 1180776 A1 EP1180776 A1 EP 1180776A1 EP 00810722 A EP00810722 A EP 00810722A EP 00810722 A EP00810722 A EP 00810722A EP 1180776 A1 EP1180776 A1 EP 1180776A1
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EP
European Patent Office
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bridge contact
switching point
contact
bridge
central axis
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EP00810722A
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Walter Holaus
Samuele Sartori
Michael Steurer
Klaus Fröhlich
Kurt Kaltenegger
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ABB Schweiz AG
Original Assignee
ABB Schweiz AG
ABB Hochspannungstechnik AG
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Priority to ES00810722T priority patent/ES2273658T3/es
Priority to EP00810722A priority patent/EP1180776B1/de
Priority to KR1020010047866A priority patent/KR20020014701A/ko
Priority to JP2001245151A priority patent/JP2002117740A/ja
Priority to CNB011254211A priority patent/CN1211820C/zh
Priority to US09/929,029 priority patent/US6636134B2/en
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H1/06—Contacts characterised by the shape or structure of the contact-making surface, e.g. grooved
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/14—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/20—Bridging contacts
    • H01H1/2041—Rotating bridge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/22—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H3/222—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using electrodynamic repulsion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/22—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H3/222—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using electrodynamic repulsion
    • H01H2003/225—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using electrodynamic repulsion with coil contact, i.e. the movable contact itself forms a secondary coil in which the repulsing current is induced by an operating current in a stationary coil

Definitions

  • the invention is based on a switching point of a high or Medium-voltage switch according to the preamble of claim 1.
  • Such switches are in the high or medium voltage level as mechanical On switch or as mechanical off switch with an arc duration of used at most a few 100 ⁇ s.
  • the switching point of a high or medium voltage switch contains two fixed ones Switch pieces, which are cylindrical and coaxially one inside the other form an annular gap.
  • a movable, designed in the form of a contact ring Bridge switching piece is in the closed state of the switching point in the ring-shaped Gap fitted.
  • On both sides of the contact ring are coils of an electrodynamic Drive arranged to move the contact ring in the axial direction.
  • the object of the invention is as set out in the claims based on specifying a switching point of the type mentioned, which quickly and can be opened and closed with little energy.
  • a disc-shaped one closes Bridge contact piece two fixed contact pieces short in nominal current direction.
  • the Bridge contact is around its own, perpendicular to the nominal current direction Center axis rotatably arranged.
  • the one to form a pair of forces electrodynamic, rotary contact drive necessary eddy currents induced in the movable bridge contact.
  • the energy to be applied for the rotary movement of the bridge contact is less than with translationally moving contact pieces of comparable switching points. This reduces the energy required to open and close the Switching.
  • the switching point with the rotating moving contact piece can be dielectric make optimal use of it, since the fixed contact pieces are made rounder can be used as switching points with translationally moved contact pieces.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the switching point according to the invention of a high or medium voltage switch for a nominal current I N in the range from 10 to a few 1,000 A.
  • the fixed contact pieces 1 and 2 together with the electrically conductive bridge contact piece 3 form the nominal current path I N.
  • the bridge contact is disc-shaped and fitted between the two fixed contact pieces.
  • the bridge contact piece 3 is rotatably mounted about the central axis A normal to the nominal current direction I N.
  • the bridge contact piece 3 is made of a light metal, in particular aluminum.
  • the contact points to the fixed contact pieces 1 and 2 are preferably formed from good electrical contact materials, for example silver.
  • the distance between the fixed contact pieces 1 and 2 is 10 to a few 10 mm.
  • the cross section normal to the nominal current direction of the bridge contact 3 is determined by the nominal current I N and by the current density permitted in the bridge contact.
  • the length in the nominal current direction and thus the distance between the two fixed contact pieces 1 and 2 is predetermined by the maximum voltage occurring during operation and the insulation medium present.
  • Possible insulating media are air or SF 6 at atmospheric or elevated pressure.
  • the first coil 5 is for opening the Switching point
  • the second coil 6 is provided for closing the switching point.
  • the Coils include the bridge contact 3 and contain several (e.g. 6-8) Turns.
  • the coil for opening the switching point 5 is guided on one side of the central axis A below and on the other side above the bridge contact. These two coil sections 5 1 and 5 2 running parallel to the central axis A are not mechanically connected to the bridge contact 3 and are also electrically insulated from the latter. In order to ensure optimal drive with as little energy as possible, the coil sections 5 1 and 5 2 are arranged as close as possible to the bridge contact 3 and in the region of the ends of the bridge contact 3 facing the fixed contact 1 and 2 when the switching point is closed.
  • the coil for closing the switching point 6 is also guided on one side of the central axis A above and on the other side below the bridge contact.
  • These two coil sections 6 1 and 6 2 running parallel to the central axis A are likewise not mechanically connected to the bridge contact 3 and are electrically insulated from it.
  • the coil sections 6 1 and 6 2 are arranged as close as possible to the bridge contact 3 and also in the region of the ends of the bridge contact 3 in the open state of the switching point.
  • the two coils 5 and 6 are essentially mirrored with respect to the bridge contact and are arranged in a rotationally offset manner about the central axis A.
  • the coil sections 5 1 and 6 1 and 5 2 and 6 2 essentially limit the rotational movement range of the bridge contact piece 3.
  • the coils 5 and 6 can be designed so wide that they act practically on the entire bridge contact piece.
  • the coil 5 can extend, for example, in width from the fixed formwork piece 1 to the axis of rotation A.
  • insulation bodies 7 in particular a fixed contact piece 1 rsp. 2 with the corresponding coil sections on the same side of the bridge contact 5 1 and 6 2 rsp. 5 2 and 6 1 firmly connected by means of an insulation body 7.
  • a power electronic control unit 9, as shown in FIG. 5, is provided for controlling the coils 5 and 6.
  • the control unit 9 essentially contains a charging device Q, a drive capacitor C O rsp per coil. C S and a thyristor T O rsp. T S. To improve the drive efficiency, a free-wheeling diode D O rsp. D S be inserted into the drive circuit.
  • a free-wheeling diode D O rsp. D S be inserted into the drive circuit.
  • Such circuits can sometimes be found in the mentioned application EP 99810596.9.
  • the opening process of the switching point is shown in Fig. 2.
  • the bridge contact piece 3 is fitted between the fixed contact pieces.
  • the drive capacitor C O is discharged via the coil 5.
  • the resulting drive current I O is typically a half-wave with some 1,000 A current peak at a frequency of some 1000 Hz.
  • Fig. 2 shows the driving current flows in the lower coil portion 5 1 backwards (I O1) and in the upper coil section 5 2 forward (I O2 ). In this case, eddy currents are induced in the bridge contact piece through which the nominal current I N is still flowing, and are essentially directed in the opposite direction to the drive current.
  • the eddy currents I P1 caused by the drive current flowing backwards in the lower coil section I O1 thus flow to the front, the eddy currents I P2 caused by the drive current flowing in the lower coil section I O2 to the rear.
  • the resulting pair of forces F O1 and F O2 sets the bridge contact piece 3 in a clockwise rotational movement.
  • the bridge contact piece 3 detaches from the fixed contact pieces 1 and 2 with the formation of two arcs and moves rotationally around the central axis A.
  • the bridge contact piece is first braked by a mechanical braking and holding device 4, for example by mechanical friction, and then held.
  • the switching point has thus reached the open state.
  • the angle of rotation is predetermined by the dielectric strength to be achieved and is in the range of 30-90 °, preferably approximately 60 °.
  • the closing process of the switching point is shown in Fig. 3.
  • the bridge contact piece 3 is held by the holding device 4.
  • the drive capacitor C S is discharged via the coil 6.
  • the resulting drive current I S is typically a half-wave with a few 1,000 A current peak at a frequency of a few 1,000 Hz.
  • the drive current flows to the rear in the lower coil section 6 2 (I S2 ) and in the upper coil section 6 1 forward (I S1 ). Eddy currents are again induced in the bridge contact 3, which are essentially directed in the opposite direction to the drive current.
  • the eddy currents I T2 caused by the backward flowing drive current in the lower coil section I S2 thus flow forward, the eddy currents I T1 caused by the forward flowing drive current in the lower coil section I S1 .
  • the resulting pair of forces F S1 and F S2 sets the bridge contact 3 in a counterclockwise rotary movement.
  • the bridge contact 3 detaches from the holding device 4 and rotates about the central axis A.
  • the bridge contact 3 rotates until it is braked by the fixed contact pieces and then held.
  • the switching point is closed again and the nominal current I N flows through the bridge contact 3.

Landscapes

  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Electrophonic Musical Instruments (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Abstract

Die Schaltstelle eines Hoch- oder Mittelspannungsschalters enthält zwei feststehende Schaltstücke (1, 2), ein rotatorisch bewegliches, elektrisch leitendes Brückenschaltstück (3), und einen Antrieb zum Bewegen des Brückenschaltstücks (3). Das Brückenschaltstück (3) ist im geschlossenen Zustand der Schaltstelle zwischen den feststehenden Schaltstücken (1, 2) eingepasst und schliesst diese kurz. Der Antrieb setzt sich aus zwei Spulen (5, 6) zusammen, welche das Brückenschaltstück (3) umfassen und derart angeordnet sind, dass durch ein Strom in jeweils einer der Spulen das Brückenschaltstück (3) in rotatorische Bewegung versetzt werden kann. Die für die rotatorische Bewegung des Brückenschaltstücks aufzubringende Energie ist geringer als bei translatorisch bewegten Kontaktstücken vergleichbarer Schaltstellen. Somit reduziert sich der Energieaufwand für das Öffnen und das Schliessen der Schaltstelle. <IMAGE>

Description

TECHNISCHES GEBIET
Bei der Erfindung wird ausgegangen von einer Schaltstelle eines Hoch- oder Mittelspannungsschalters nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Solche Schalter werden in der Hoch- oder Mittelspannungsebene als mechanische Einschalter oder als mechanische Ausschalter mit einer Lichtbogendauer von höchstens einigen 100 µs eingesetzt.
STAND DER TECHNIK
Eine solche Schaltstelle ist in der älteren europäischen Patentanmeldung Aktenzeichen 99810596.9 beschrieben.
Die Schaltstelle eines Hoch- oder Mittelspannungsschalters enthält zwei feststehende Schaltstücke, die zylinderförmig ausgebildet sind und koaxial ineinandergeführt einen ringförmigen Spalt bilden. Ein bewegliches, in Form eines Kontaktrings ausgebildetes Brückenschaltstück ist im geschlossenen Zustand der Schaltstelle in den ringförmigen Spalt eingepasst. Beidseits des Kontaktrings sind Spulen eines elektrodynamischen Antriebs angeordnet, um den Kontaktring in axialer Richtung zu bewegen.
Zum Öffnen der Schaltstelle wird ein Strom in eine der beiden Spulen eingespiesen. Im Kontaktring werden Wirbelströme induziert, welche im wesentlichen dem Strom in der Spule entgegengesetzt gerichtet sind. Dadurch stossen sich Spule und Kontaktring gegenseitig ab, was zu einer translatorischen Beschleunigung des Kontaktrings und somit zum Öffnen der Schaltstelle führt.
Zum Schliessen der Schaltstelle wird der Strom in die andere der beiden Spulen eingespiesen, worauf der Kontaktring wieder in die Ausgangsposition zurückbewegt und die Schaltstelle somit wieder geschlossen wird.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen angegeben ist, liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltstelle der eingangs genannten Art anzugeben, welche schnell und mit geringem Energieaufwand geöffnet und geschlossen werden kann.
Im geschlossenen Zustand der Schaltstelle schliesst ein scheibenförmig ausgebildetes Brückenschaltstück zwei feststehende Schaltstücke in Nennstromrichtung kurz. Das Brückenschaltstück ist um die eigene, senkrecht zur Nennstromrichtung verlaufenden Mittelachse drehbar angeordnet. Die zur Bildung eines Kräftepaars eines elektrodynamischen, rotatorischen Kontaktantriebs notwendigen Wirbelströme werden im beweglichen Brückenschaltstück induziert.
Die für die rotatorische Bewegung des Brückenschaltstücks aufzubringende Energie ist geringer als bei translatorisch bewegten Kontaktstücken vergleichbarer Schaltstellen. Somit reduziert sich der Energieaufwand für das Öffnen und das Schliessen der Schaltstelle.
Die Schaltstelle mit dem rotatorisch bewegten Schaltstück lässt sich dielektrisch optimaler ausnutzen, da die feststehenden Kontaktstücke runder ausgeführt werden können als bei Schaltstellen mit translatorisch bewegten Kontaktstücken.
Beim Öffnen entstehen zwei Kontaktspalte, welche jeweils von einem von zwei in Serie geschalteten Teillichtbögen überbrückt sind. Durch diese Serienschaltung von Teillichtbögen erhöht sich die an einer Kontaktanordnung der Schaltstelle abfallende Lichtbogenspannung, womit wiederum bei einem allfälligen Parallelpfad besonders rasch und wirkungsvoll kommutiert werden kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine Ausführungsform der Erfindung und die damit erzielbaren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt:
Fig. 1
eine Ansicht einer Schaltstelle nach der Erfindung im geschlossenen Zustand mit zwei feststehenden Schaltstücken und einem dazwischenliegenden Brückenschaltstück,
Fig. 2
eine Ansicht in Pfeilrichtung auf einen entlang II-II geführten Schnitt durch die Schaltstelle nach Fig.1 in geschlossenem Zustand beim Öffnen der Schaltstelle,
Fig. 3
eine Ansicht auf die Schaltstelle nach Fig.2 in geöffneten Zustand beim Schliessen der Schaltstelle,
Fig. 4
eine Ansicht in Pfeilrichtung auf einen entlang IV-IV geführten Schnitt durch ein feststehendes Schaltstück der Schaltstelle nach Fig. 3, und
Fig. 5
eine schematische Darstellung der Steuerelektronik zum Steuern der Schaltstelle nach Fig. 1.
WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
In allen Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleichwirkende Teile.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Schaltstelle eines Hoch-oder Mittelspannungsschalters für einen Nennstrom IN im Bereich von 10 bis einigen 1'000 A.
Die feststehenden Schaltstücke 1 und 2 bilden im geschlossenen Zustand der Schaltstelle zusammen mit dem elektrisch leitenden Brückenschaltstück 3 den Nennstrompfad IN. Das Brückenschaltstück ist scheibenförmig ausgebildet und zwischen den beiden feststehenden Schaltstücken eingepasst. Das Brückenschaltstück 3 ist um die Mittelachse A normal zur Nennstromrichtung IN rotierbar gelagert. Das Brückenschaltstück 3 ist aus einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium, gefertigt. Die Kontaktstellen zu den feststehenden Schaltstücken 1 und 2 sind bevorzugt aus guten elektrischen Kontaktwerkstoffen gebildet, beispielsweise Silber. Der Abstand zwischen den feststehenden Schaltstücken 1 und 2 beträgt 10 bis einige 10 mm.
Der Querschnitt normal zur Nennstromrichtung des Brückenschaltstücks 3 bestimmt sich durch den Nennstrom IN und durch die im Brückenschaltstück zugelassene Stromdichte. Die Länge in Nennstromrichtung und somit der Abstand der beiden feststehenden Schaltstücke 1 und 2 ist durch die maximal im Betrieb auftretende Spannung und dem vorhandenen Isoliermedium vorgegeben. Mögliche Isoliermedien sind Luft oder SF6 bei atmosphärischem oder erhöhtem Druck.
Um das Brückenschaltstück 3 zu bewegen ist ein aus zwei Spulen 5 und 6 bestehender elektrodynamischer Antrieb vorgesehen. Die erste Spule 5 ist für das Öffnen der Schaltstelle, die zweite Spule 6 für das Schliessen der Schaltstelle vorgesehen. Die Spulen umfassen das Brückenschaltstück 3 und enthalten mehrere (beispielsweise 6-8) Windungen.
Die Spule zum Öffnen der Schaltstelle 5 ist auf einer Seite der Mittelachse A unterhalb und auf der anderen Seite oberhalb des Brückenschaltstücks geführt. Diese beiden parallel zur Mittelachse A verlaufenden Spulenabschnitte 51 und 52 sind nicht mechanisch mit dem Brückenschaltstück 3 verbunden und zudem gegenüber diesem elektrisch isoliert. Um mit möglichst wenig Energie einen optimalen Antrieb zu gewährleisten, sind die Spulenabschnitte 51 und 52 im geschlossenen Zustand der Schaltstelle möglichst nahe an dem Brückenschaltstück 3 und im Bereich der den feststehenden Schaltstücken 1 und 2 zugewandten Enden des Brückenschaltstücks 3 angeordnet.
Die Spule zum Schliessen der Schaltstelle 6 ist ebenfalls auf einer Seite der Mittelachse A oberhalb und auf der anderen Seite unterhalb des Brückenschaltstücks geführt. Diese beiden parallel zur Mittelachse A verlaufenden Spulenabschnitte 61 und 62 sind ebenfalls nicht mechanisch mit dem Brückenschaltstück 3 verbunden und gegenüber diesem elektrisch isoliert. Um mit möglichst wenig Energie einen optimalen Antrieb zu gewährleisten, sind die Spulenabschnitte 61 und 62 im geöffneten Zustand der Schaltstelle möglichst nahe an dem Brückenschaltstück 3 und ebenfalls im Bereich der Enden des Brückenschaltstücks 3 angeordnet.
Die beiden Spulen 5 und 6 sind im wesentlichen bezüglich dem Brückenschaltstück gespiegelt ausgebildet und um die Mittelachse A rotatorisch versetzt angeordnet. Die Spulenabschnitte 51 und 61 sowie 52 und 62 begrenzen im wesentlichen den rotatorischen Bewegungsbereich des Brückenschaltstücks 3. Die Spulen 5 und 6 können so breit ausgebildet sein, dass Sie praktisch auf das ganze Brückenschaltstück wirken. Die Spule 5 kann beispielsweise in der Breite von dem feststehenden Schalstück 1 bis zur Drehachse A reichen.
Die ganze Schaltstelle wird von Isolationskörpern 7 zusammengehalten, insbesondere sind jeweils ein feststehendes Schaltstück 1 rsp. 2 mit den entsprechenden Spulenabschnitten auf der gleichen Seite des Brückenschaltstücks 51 und 62 rsp. 52 und 61 fest mittels einem Isolationskörper 7 verbunden.
Zur Ansteuerung der Spulen 5 und 6 ist eine leistungselektronische Steuereinheit 9, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, vorgesehen. Die Steuereinheit 9 enthält im wesentlichen eine Ladeeinrichtung Q, pro Spule einen Antriebskondensator CO rsp. CS sowie je einen Thyristor TO rsp. TS. Zur Verbesserung des Antriebwirkgrades kann auch noch je eine Freilaufdiode DO rsp. DS in den Antriebskreis eingefügt sein. Selbstverständlich kommen auch andere, aufwendigere Schaltungen für die Steuereinheit 9 in Frage. Solche Schaltungen können mitunter der erwähnten Anmeldung EP 99810596.9 entnommen werden.
Der Öffnungsvorgang der Schaltstelle ist in Fig. 2 dargestellt. Das Brückenschaltstück 3 ist zwischen den feststehenden Schaltstücken eingepasst. Zum Auslösen der Öffnungsbewegung des Brückenschaltstücks 3 wird der Antriebskondensator CO über die Spule 5 entladen. Der resultierende Antriebsstrom IO ist typischerweise eine Halbwelle mit einigen 1'000 A Stromspitze bei einer Frequenz von einigen 1'000 Hz. Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, fliesst der Antriebsstrom in dem unteren Spulenabschnitt 51 nach hinten (IO1) und in dem oberen Spulenabschnitt 52 nach vorn (IO2). Dabei werden in dem noch vom Nennstrom IN durchflossenen Brückenschaltstück 3 Wirbelströme induziert, welche im wesentlichen dem Antriebsstrom entgegengesetzt gerichtet sind. Die vom nach hinten fliessenden Antriebsstrom in dem unteren Spulenabschnitt IO1 verursachten Wirbelströme IP1 fliessen somit nach vorn, die vom nach vorn fliessenden Antriebsstrom in dem unteren Spulenabschnitt IO2 verursachten Wirbelströme IP2 nach hinten. Während der Dauer des Stromflusses in der Spule ergibt sich eine abstossende Kraftwirkung zwischen den Spulenabschnitten 51 und 52 und dem Brückenschaltstück 3. Das resultierende Kräftepaar FO1 und FO2 setzt das Brückenschaltstück 3 in eine rotatorische Bewegung im Uhrzeigersinn. Das Brückenschaltstück 3 löst sich unter Bildung zweier Lichtbögen von den feststehenden Schaltstücken 1 und 2 und bewegt sich rotatorisch um die Mittelachse A. Nach einem bestimmten Drehwinkel wird das Brückenschaltstück durch eine mechanische Abbrems- und Haltevorrichtung 4 beispielsweise durch mechanische Reibung erst abgebremst und dann festgehalten. Somit hat die Schaltstelle den geöffneten Zustand erreicht. Der Drehwinkel wird durch die zu erreichende dielektrische Festigkeit vorgegeben und liegt im Bereich von 30-90°, vorzugsweise bei etwa 60°.
Um in den feststehenden Schaltstücken 1 und 2 das Ausbilden von Wirbelströmen zu verhindern, sind die Schaltstücke im dem Brückenschaltstück zugewandten Bereich mit Schlitzen 8 versehen. Ein feststehendes Schaltstück 1 mit Schlitzen 8 ist in Fig. 4 dargestellt. Die Schlitze 8 sind länger als die Eindringtiefe des Magnetfeldes des Antriebstromes im Material des feststehenden Schaltstücks 1. Somit kann die Ausbildung von Wirbelströmen in den feststehenden Kontaktstücken vermieden werden.
Der Schliessvorgang der Schaltstelle ist in Fig. 3 dargestellt. Das Brückenschaltstück 3 ist von der Haltevorrichtung 4 gehalten. Zum Auslösen der Schliessbewegung des Brückenschaltstücks 3 wird der Antriebskondensator CS über die Spule 6 entladen. Der resultierende Antriebsstrom IS ist typischerweise eine Halbwelle mit einigen 1'000 A Stromspitze bei einer Frequenz von einigen 1'000 Hz. Wie aus der Fig. 3 ersichtlich ist, fliesst der Antriebsstrom in dem unteren Spulenabschnitt 62 nach hinten (IS2) und in dem oberen Spulenabschnitt 61 nach vorn (IS1). Dabei werden im Brückenschaltstück 3 wiederum Wirbelströme induziert, welche im wesentlichen dem Antriebsstrom entgegengesetzt gerichtet sind. Die vom nach hinten fliessenden Antriebsstrom in dem unteren Spulenabschnitt IS2 verursachten Wirbelströme IT2 fliessen somit nach vorn, die vom nach vorn fliessenden Antriebsstrom in dem unteren Spulenabschnitt IS1 verursachten Wirbelströme IT1 nach hinten. Während der Dauer des Stromflusses in der Spule ergibt sich eine abstossende Kraftwirkung zwischen den Spulenabschnitten 61 und 62 und dem Brückenschaltstück 3. Das resultierende Kräftepaar FS1 und FS2 setzt das Brückenschaltstück 3 in eine rotatorische Bewegung im Gegenuhrzeigersinn. Das Brückenschaltstück 3 löst sich von der Haltevorrichtung 4 und bewegt sich rotatorisch um die Mittelachse A. Das Brückenschaltstück 3 dreht sich solange bis es durch die feststehenden Schaltstücke abgebremst und dann festgehalten wird. Die Schaltstelle ist wieder geschlossen und der Nennstrom IN fliesst durch das Brückenschaltstück 3.
BEZEICHNUNGSLISTE
1,2
Feststehende Schaltststücke
3
Brückenschaltstück
4
Haltevorrichtung
5
Antriebsspule zum Öffnen der Schaltstelle
51, 52
Parallel zur Mittelachse verlaufende Spulenabschnitte
6
Antriebsspule zum Schliessen der Schaltstelle
61, 62
Parallel zur Mittelachse verlaufende Spulenabschnitte
7
Isolationskörper
9
Leistungselektronische Steuereinheit
A
Mittelachse, Rotationsachse
CO, CS
Antriebskondensatoren
DO, DS
Freilaufdioden
FO1, FO2
Kraft auf Brückenschaltstück beim Öffnen der Schaltstelle
FS1, FS2
Kraft auf Brückenschaltstück beim Schliessen der Schaltstelle
IN
Nennstromrichtung
IO1, IO2
Antriebsstrom zum Öffnen der Schaltstelle
IP1, IP2
Induzierte Wirbelströme beim Öffnen der Schaltstelle
IS1, IS2
Antriebsstrom zum Schliessen der Schaltstelle
IT1, IT2
Induzierte Wirbelströme beim Schliessen der Schaltstelle
Q
Ladeeinrichtung
TO, TS
Thyristor

Claims (5)

  1. Schaltstelle eines Hoch- oder Mittelspannungsschalters, enthaltend
    zwei feststehende Schaltstücke (1, 2),
    ein bewegliches, elektrisch leitendes Brückenschaltstück (3), welches im geschlossenen Zustand der Schaltstelle zwischen den feststehenden Schaltstücken (1, 2) eingepasst ist und diese in Nennstromrichtung (IN) kurzschliesst, und
    einen Antrieb zum Bewegen des Brückenschaltstücks (3), welcher mindestens zwei, den Bewegungsbereich des Brückenschaltstücks (3) zumindest teilweise begrenzend angeordneten Spulen (5, 6) und eine leistungselektronische Steuereinheit (9) zur Speisung der Spulen (5, 6) umfasst,
       dadurch gekennzeichnet, dass
    die feststehenden Schaltstücke (1, 2) im wesentlichen symmetrisch zueinander bezüglich einer normal zur Nennstromrichtung (IN) verlaufenden Mittelachse (A) des Brückenschaltstücks (3) ausgebildet und angeordnet sind, und dass
    das Brückenschaltstück (3) zum Öffnen und Schliessen der Schaltstelle um die Mittelachse (A) rotierbar angeordnet ist.
  2. Schaltstelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Brückenschaltstück (3) in Nennstromrichtung (IN) und in Richtung der Mittelachse (A) plattenförmig ausgedehnt ist.
  3. Schaltstelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    zwei gegenüber dem Brückenschaltstück (3) elektrisch isolierte, parallel zur Mittelachse (A) verlaufende Spulenabschnitte (51, 52) einer ersten der beiden Spulen (5) bezüglich des Brückenschaltstücks (3) im geschlossenen Zustand der Schaltstelle jeweils
    im Bereich gegenüberliegender Enden des Brückenschaltstücks und
    entgegen der Rotationsrichtung des Brückenschaltstücks beim Öffnen der Schaltstelle versetzt auf gegenüberliegenden Seiten des Brückenschaltstücks (3)
    angeordnet sind, und dass
    zwei gegenüber dem Brückenschaltstück (3) elektrisch isolierte, parallel zur Mittelachse (A) verlaufende Spulenabschnitte (61, 62) der zweiten Spule (6) bezüglich des Brückenschaltstücks (3) im offenen Zustand der Schaltstelle jeweils
    im Bereich gegenüberliegender Enden des Brückenschaltstücks und
    in Rotationsrichtung des Brückenschaltstücks beim Öffnen der Schaltstelle versetzt auf gegenüberliegenden Seiten des Brückenschaltstücks (3)
    angeordnet sind.
  4. Schaltstelle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
    im Bereich der den Bewegungsbereich des Brückenschaltstücks (3) beim Öffnen der Schaltstelle begrenzenden Spule (6) eine Haltevorrichtung (4) zum Festhalten des Brückenschaltstücks (3) im offenen Zustand der Schaltstelle angeordnet ist.
  5. Schaltstelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
    die feststehenden Schaltstücke (1, 2) je mindestens einen, vom Brückenschaltstück (3) weg in Nennstromrichtung verlaufenden Schlitz (S) aufweisen.
EP00810722A 2000-08-15 2000-08-15 Schnelle mechanische Schaltstelle Expired - Lifetime EP1180776B1 (de)

Priority Applications (8)

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