EP1991999B1 - Electrical switching device - Google Patents

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EP1991999B1
EP1991999B1 EP20070704621 EP07704621A EP1991999B1 EP 1991999 B1 EP1991999 B1 EP 1991999B1 EP 20070704621 EP20070704621 EP 20070704621 EP 07704621 A EP07704621 A EP 07704621A EP 1991999 B1 EP1991999 B1 EP 1991999B1
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EP
European Patent Office
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interrupter unit
air
switch
grounding switch
interrupter
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EP20070704621
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Torsten Kuntze
Carsten Protze
Dirk SCHRÄDER
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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    • 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
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/12—Auxiliary contacts on to which the arc is transferred from the main contacts
    • H01H33/121—Load break switches
    • H01H33/125—Load break switches comprising a separate circuit breaker
    • H01H33/126—Load break switches comprising a separate circuit breaker being operated by the distal end of a sectionalising contact arm
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H31/00—Air-break switches for high tension without arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H31/003—Earthing switches
    • 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
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/666—Operating arrangements
    • H01H33/6661—Combination with other type of switch, e.g. for load break switches

Definitions

  • the invention relates to an electrical switching device with a first interrupter unit for interrupting and connecting an electrical line, in particular an air-insulated earthing switch, wherein in the electrical switching device at least a second encapsulated interrupter unit is arranged parallel to the first interrupter unit and the voltage flashovers arising when connecting or disconnecting the electrical line Arcs occur in the second interrupter unit, wherein the second interrupter unit when connecting the electrical line before the first interrupter unit and when interrupting the electrical line after the first interrupter unit is switchable. Furthermore, the invention relates to a method for switching an air-insulated earthing switch, wherein at the air-insulated earthing switch no arc due to a voltage flashover or the contact separation is formed.
  • Conventional air-insulated earthing switches are designed as a swivel or as a swing-thruster earth electrode. When connecting a line or a switchgear to the ground potential or switching off the earth potential, these switch-on processes generate a capacitive and / or an inductive current, which can lead to an arc at a certain distance between the main contacts of the earthing switch. Since the earthing switches are usually operated in open-air systems, this open arc poses a risk to the persons and electrical devices in the system. To date, this problem has been solved by switching an auxiliary contact with a leading or lagging function to the main contact. Only at the auxiliary contact ignites an emerging arc. As a result, the main contacts of the air-insulated earthing switch are protected from the action of arcing. The disadvantage here is that the case Arcing continues to develop outdoors and thus poses a safety risk.
  • An electrical switching device of the type mentioned is from the US 5,276,286 known.
  • the object of the present invention is to ensure arc-free switching of a main switch.
  • the object is achieved in that a circuit breaker between the air-insulated earthing switch and the second interrupter unit is arranged and by means of a receiving device on a movable main contact of the air-insulated earthing switch befind Anlagen first part of the circuit breaker makes contact with the second part of the circuit breaker.
  • the inventive switchgear ensures that a possible arc occurs exclusively in the second interrupter unit and thus the first interrupter unit can be switched in an arc-free manner.
  • this results in the advantage that a possible arc does not occur at the main contacts of the air-insulated earthing switch and thus extends the life of the switchgear.
  • the receiving device By the movement of the movable main contact by means of the first part of the circuit breaker, the receiving device performs a rotational movement. Shortly before reaching the end position for the switched state of the main movable contact performs a lifting movement in the fixed main contact. This movement sequence of the movable main contact is used to interrupt the existing electrical connection between the two parts of the circuit breaker again in the on state. Previously, the vacuum switching chamber has been switched by the rotation and lifting movement. In the end position of the movable main contact in the switched state, the second interrupter unit is therefore again electrically separated from the main flow path by the opened disconnect switch.
  • the first part of the circuit breaker is dimensioned so that with a sufficient separation distance between the main contacts, the receiving device due to the rotational movement then the second interrupter unit, such as a vacuum interrupter opens. A resulting arc remains in the chamber of the second interrupter unit.
  • the circuit breaker can also be opened without power. This movement is ensured by the coordinated geometry and design of the movable main contact, the length and arrangement of the first part of the circuit breaker, as well as the design of the receiving device.
  • the second interrupter unit is a circuit breaker and / or a load switch and / or a disconnector and / or a vacuum interrupter chamber and / or a surge arrester, e.g. a spark gap and / or a voltage limiter.
  • the arc is ignited exclusively in the closed chamber of the second interrupter unit and thus shielded to the outside.
  • a serial arrangement of the two sub-cup units can be used.
  • the second interrupter unit is arranged on the voltage potential side, in particular the high-voltage potential side, which is applied to the switching device.
  • at least one further interrupter unit for discharging overvoltages is arranged in parallel and / or in series with the second interrupter unit.
  • the third interrupter unit is a surge arrester, a spark gap, open or encapsulated or other voltage limiters.
  • the rated voltage of the second interrupter unit can be selected smaller than the rated voltage of the first switching chamber.
  • the second interrupter unit is integrated in a fixed contact of an air-insulated earthing switch as the first interrupter unit. This results in the advantage that existing earthing switchgear can be retrofitted with a corresponding second interrupter unit.
  • the second interrupter unit is connected in parallel or in series with the first interrupter unit.
  • the current strengths of the two interrupter units must be designed in each case with respect to the maximum currents.
  • the current stability of the second interrupter unit can be dimensioned smaller than the first interrupter unit. In this case, the use of a circuit breaker between the first and second interrupter unit is then advantageous.
  • a method of switching an air-insulated earthing switch the air-insulated earthing switch being connected to a second interrupter unit arranged parallel to the air-insulated earthing switch, the second interrupter unit closing the electrical line before the air-insulated earthing switch and first disconnecting the electric wire air-insulated earthing switch and only then the second interrupter unit is disconnected from the electrical line, wherein a contact to the second part of a circuit breaker is made by a receiving device located at a movable main contact of the air-insulated earthing switch first part of a circuit breaker.
  • the disconnection point When using a separation point as the connection between the air-insulated earthing switch and the second interrupter unit, the disconnection point is first closed, then the second interrupter unit, then the air-insulated earthing switch and opened the disconnection point when the line connection is established.
  • the open separation point When switching off the open separation point is first closed, then open the air-insulated earthing switch, then opened the second interrupter unit under any occurring generation of an arc and opened the separation point again after complete separation of the electrical line.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of an air-insulated earthing switch 2 as a first interrupter unit as part of an electrical switching device (not shown).
  • a vacuum interrupter chamber 3 is integrated as a second interrupter unit.
  • a boom 5a on the movable main contact 4b engages during the rotational movement of the movable main contact 4b during the switch-on in the receiving device 6 and thus establishes an electrical connection via the separation point 5a, 5b ago.
  • the vacuum interrupter chamber 3 is then also closed.
  • a resulting arc can be deleted within the vacuum interrupter chamber 3.
  • the disconnection point 5a, 5b is opened again by means of the extension of FIG. 5a, so that the main flow path exclusively through the air-insulated earthing switch 2 runs.
  • the separation point 5a, 5b separates the vacuum interrupter chamber 3 from the ground current path.
  • the separation point 5a, 5b is opened by extending the main movable contact 4b, so that now the vacuum interrupter chamber 3 and the air-insulated earthing switch 2 are completely disconnected and de-energized.
  • the figure Fig. 2 shows a method sequence according to the invention for the arc-free switching on an air-insulated grounding switch 2 using an additional separation point 5a, 5b.
  • the air-insulated earthing switch 2 and the second interrupter unit 3 as a vacuum switch and a separating point 5a, 5b arranged between the air-insulated earthing switch 2 and the vacuum interrupter 3 are opened.
  • the separation point 5a, 5b is now closed first and then made an electrical connection of the line 7 via the vacuum interrupter chamber 3.
  • An optionally resulting arc is deleted within the vacuum interrupter chamber 3.
  • the fixed main contact 4 a of the air-insulated grounding switch 2 is closed, in which case now no arc can occur.
  • the vacuum interrupter chamber 3 is subsequently separated from the electrical line 7 by means of the separation point 5a, 5b.
  • FIG. 3 shows a turn-off operation according to the invention of arc-free switching of an air-insulated earthing switch 2 in conjunction with a vacuum interrupter chamber 3 as a second interrupter unit and a separation point 5a, 5b.
  • the movable main contact 4b of the air-oiled grounding switch 2 is subsequently removed from the fixed main contact 4a.
  • the electrical connection is made in this phase exclusively via the vacuum interrupter chamber 3 as a second interrupter unit.
  • the contacts of the vacuum interrupter chamber 3 are also opened, so that an optionally resulting arc exclusively in the vacuum interrupter chamber 3 ignites.
  • the fixed main contact 4a of the air-insulated grounding switch 2 is now far enough away from the main movable contact 4b to ignite an arc in the air between the main contacts 4a, 4b due to the separation distance.
  • the separation point 5a, 5b is opened, so that the electrical connection is now canceled.
  • the kinematics in the main flow path is used to make the appropriate switching operation.
  • the movement of the movable main contact 4b is used for the force to be used for closing or opening the separation point 5a, 5b and the vacuum interrupter chamber 3 as a second interrupter unit.
  • the vacuum interrupter chamber 3 does not need its own power supply and it is also no auxiliary flow path parallel to the earth current necessary.
  • the figure Fig. 4 shows a circuit diagram of the switchgear 1 according to the invention with a arranged parallel to the second interrupter unit 3 surge arrester as a third interrupter unit 8.
  • the parallel to the earthing switch 2 arranged as a first interrupter vacuum interrupter chamber 3 as the second interrupter unit is additionally protected by the third interrupter unit 8 as a spark gap and limited in voltage ,
  • the vacuum chamber 3 can be dimensioned smaller than the earthing switch 2 with respect to the voltage and current resistance.
  • further interrupter units may additionally be arranged in parallel and / or in series with respect to the vacuum interrupter chamber 3 in the electrical switchgear 1.

Abstract

The electrical switching device has an interrupter unit for interrupting and connecting an electrical line. The interrupter unit is connected with other closed interrupter unit. The electrical flashovers produced appear as electric arcs by connecting or interrupting the electrical conductor in the later interrupter unit. The later interrupter unit is switched, when connecting the electrical line before the former interrupter unit. The later interrupter unit is switched, when connecting the electrical line before the former interrupter unit and when interrupting the electrical line, after the former interrupter unit. An INDEPENDENT CLAIM is also included for method for switching an air-insulated grounding switch of electrical line.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Schaltgerät mit einer ersten Unterbrechereinheit zum Unterbrechen und Verbinden einer elektrischen Leitung, insbesondere ein luftisolierter Erdungsschalter, wobei im elektrischen Schaltgerät mindestens eine zweite gekapselte Unterbrechereinheit parallel zur ersten Unterbrechereinheit angeordnet ist und die beim Verbinden oder Unterbrechen der elektrischen Leitung entstehenden Spannungsüberschläge als Lichtbögen in der zweiten Unterbrechereinheit auftreten, wobei die zweite Unterbrechereinheit beim Verbinden der elektrischen Leitung vor der ersten Unterbrechereinheit und beim Unterbrechen der elektrischen Leitung nach der ersten Unterbrechereinheit schaltbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Schalten eines luftisolierten Erdungsschalters, wobei am luftisolierten Erdungsschalter kein Lichtbogen aufgrund eines Spannungsüberschlages bzw. der Kontakttrennung entsteht.The invention relates to an electrical switching device with a first interrupter unit for interrupting and connecting an electrical line, in particular an air-insulated earthing switch, wherein in the electrical switching device at least a second encapsulated interrupter unit is arranged parallel to the first interrupter unit and the voltage flashovers arising when connecting or disconnecting the electrical line Arcs occur in the second interrupter unit, wherein the second interrupter unit when connecting the electrical line before the first interrupter unit and when interrupting the electrical line after the first interrupter unit is switchable. Furthermore, the invention relates to a method for switching an air-insulated earthing switch, wherein at the air-insulated earthing switch no arc due to a voltage flashover or the contact separation is formed.

Herkömmliche luftisolierte Erdungsschalter sind als Schwenkoder als Schwenk-Schub-Erder ausgestaltet. Beim Aufschalten einer Leitung oder einer Schaltanlage auf das Erdpotenzial bzw. Abschalten vom Erdpotenzial erzeugen diese Einschaltvorgänge einen kapazitiven und/oder einen induktiven Strom, der bei einem bestimmten Abstand der Hauptkontakte des Erdungsschalters zueinander zu einem Lichtbogen führen kann. Da die Erdungsschalter zumeist in Freiluftanlagen betrieben werden, stellt dieser offene Lichtbogen eine Gefahr für die in der Anlage befindlichen Personen und elektrischen Geräte dar. Bisher wurde dieses Problem dadurch gelöst, dass ein Hilfskontakt mit voraus- beziehungsweise nacheilender Funktion zum Hauptkontakt geschaltet wird. Ausschließlich am Hilfskontakt zündet ein entstehender Lichtbogen. Hierdurch sind die Hauptkontakte des luftisolierten Erdungsschalters vor der Lichtbogeneinwirkung geschützt. Nachteilig hierbei ist, dass der dabei entstehende Lichtbogen weiterhin im Freien entsteht und damit ein Sicherheitsrisiko darstellt.Conventional air-insulated earthing switches are designed as a swivel or as a swing-thruster earth electrode. When connecting a line or a switchgear to the ground potential or switching off the earth potential, these switch-on processes generate a capacitive and / or an inductive current, which can lead to an arc at a certain distance between the main contacts of the earthing switch. Since the earthing switches are usually operated in open-air systems, this open arc poses a risk to the persons and electrical devices in the system. To date, this problem has been solved by switching an auxiliary contact with a leading or lagging function to the main contact. Only at the auxiliary contact ignites an emerging arc. As a result, the main contacts of the air-insulated earthing switch are protected from the action of arcing. The disadvantage here is that the case Arcing continues to develop outdoors and thus poses a safety risk.

Ein elektrisches Schaltgerät der eingangs genannten Art ist aus der US 5 276 286 bekannt.An electrical switching device of the type mentioned is from the US 5,276,286 known.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein lichtbogenfreies Schalten eines Hauptschalters zu gewährleisten. Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass ein Trennschalter zwischen dem luftisolierten Erdungsschalter und der zweiten Unterbrechereinheit angeordnet ist und mittels einer Aufnahmevorrichtung ein an einem beweglichen Hauptkontakt des luftisolierten Erdungsschalters befindlicher erster Teil des Trennschalters einen Kontakt zum zweiten Teil des Trennschalters herstellt. Durch die erfindungsgemäße Schaltanlage ist gewährleistet, dass ein möglicher Lichtbogen ausschließlich in der zweiten Unterbrechereinheit auftritt und damit die erste Unterbrechereinheit lichtbogenfrei schaltbar ist. Insbesondere für luftisolierte Erdungsschalter als erste Unterbrechereinheit ergibt sich hierdurch der Vorteil, dass ein möglicher Lichtbogen nicht an den Hauptkontakten des luftisolierten Erdungsschalters auftritt und damit die Lebensdauer der Schaltanlage verlängert. Gleichzeitig wird hierdurch das Sicherheitsrisiko aufgrund des Auftretens eines Lichtbogens an dem luftisolierten Erdungsschalter als erste Unterbrechereinheit im Freien minimiert. Insbesondere für den Fall, dass der Bemessungskurzschlussstrom für die erste Unterbrechereinheit größer als der Bemessungskurzschlussstrom für die zweite Unterbrechereinheit ist, muss die zweite Unterbrechereinheit von der eingeschalteten ersten Unterbrechereinheit getrennt sein. Diese elektrische Trennung gewährleistet der Trennschalter. Durch die Ausnutzung der Bewegung des beweglichen Hauptkontaktes des Erdungsschalters als erste Unterbrechereinheit ist eine mechanisch/elektrische Kopplung mittels eines ersten Teils des Trennschalters möglich. Ein entsprechend ausgestalteter "Finger" greift in die Aufnahmevorrichtung und stellt aufgrund des Bewegungsauflaufes des beweglichen Hauptkontaktes eine Verbindung beim Einschalten bzw. beim Ausschalten her.The object of the present invention is to ensure arc-free switching of a main switch. The object is achieved in that a circuit breaker between the air-insulated earthing switch and the second interrupter unit is arranged and by means of a receiving device on a movable main contact of the air-insulated earthing switch befindlicher first part of the circuit breaker makes contact with the second part of the circuit breaker. The inventive switchgear ensures that a possible arc occurs exclusively in the second interrupter unit and thus the first interrupter unit can be switched in an arc-free manner. In particular, for air-insulated earthing switch as the first interrupter unit, this results in the advantage that a possible arc does not occur at the main contacts of the air-insulated earthing switch and thus extends the life of the switchgear. At the same time, this minimizes the safety risk due to the occurrence of an arc on the air-insulated earthing switch as the first interrupter unit outdoors. In particular, in the event that the rated short-circuit current for the first interrupter unit is greater than the rated short-circuit current for the second interrupter unit, the second interrupter unit must be separated from the switched first interrupter unit. This electrical separation ensures the circuit breaker. By utilizing the movement of the movable main contact of the earthing switch as the first interrupter unit, a mechanical / electrical coupling by means of a first part of the circuit breaker is possible. A correspondingly designed "finger" engages in the receiving device and establishes a connection when switching on or off due to the movement casserole of the movable main contact.

Durch die Bewegung des beweglichen Hauptkontaktes mittels des ersten Teils des Trennschalters führt die Aufnahmevorrichtung eine Rotationsbewegung aus. Kurz vor Erreichung der Endstellung für den geschalteten Zustand führt der bewegliche Hauptkontakt eine Hubbewegung in den festen Hauptkontakt aus. Dieser Bewegungsablauf des beweglichen Hauptkontaktes wird dazu genutzt, die bestehende elektrische Verbindung zwischen den beiden Teilen des Trennschalters wieder im eingeschalteten Zustand zu unterbrechen. Zuvor ist durch die Rotations- und Hubbewegung die Vakuumschaltkammer geschaltet worden. In der Endstellung des beweglichen Hauptkontaktes im geschalteten Zustand ist damit die zweite Unterbrechereinheit durch den geöffneten Trennschalter wieder elektrisch von der Hauptstrombahn getrennt.By the movement of the movable main contact by means of the first part of the circuit breaker, the receiving device performs a rotational movement. Shortly before reaching the end position for the switched state of the main movable contact performs a lifting movement in the fixed main contact. This movement sequence of the movable main contact is used to interrupt the existing electrical connection between the two parts of the circuit breaker again in the on state. Previously, the vacuum switching chamber has been switched by the rotation and lifting movement. In the end position of the movable main contact in the switched state, the second interrupter unit is therefore again electrically separated from the main flow path by the opened disconnect switch.

Umgekehrt wird bei der Ausschaltbewegung aufgrund der Senkbewegung des beweglichen Hauptkontaktes relativ zum festen Hauptkontakt der erste Teil des Trennschalters über die Aufnahmevorrichtung in Kontakt mit dem zweiten Teil des Trennschalters gebracht und damit zuerst eine elektrische Verbindung über die Trennstelle erzeugt. Anschließend wird die zweite Unterbrechereinheit geschaltet. Mit fortschreitender Bewegung des beweglichen Hauptkontaktes und Entfernung vom festen Hauptkontakt wird die Verbindung zwischen dem festen und dem beweglichen Hauptkontakt lichtbogenfrei getrennt. Der erste Teil des Trennschalters ist so dimensioniert, da bei einer genügenden Trennstrecke zwischen den Hauptkontakten die Aufnahmevorrichtung aufgrund der Rotationsbewegung anschließend die zweite Unterbrechereinheit, z.B. eine Vakuumschaltkammer, öffnet. Ein dabei entstehender Lichtbogen bleibt in der Kammer der zweiten Unterbrechereinheit. Nach ausreichender Trennung der Kontakte der zweiten Unterbrechereinheit und der Lichtbogenlöschung, kann der Trennschalter stromlos ebenfalls geöffnet werden. Dieser Bewegungsablauf wird durch die abgestimmte Geometrie und Auslegung des beweglichen Hauptkontaktes, der Länge und Anordnung des ersten Teils des Trennschalters, sowie der Konzeption der Aufnahmevorrichtung gewährleistet.Conversely, in the turn-off due to the lowering movement of the movable main contact relative to the fixed main contact, the first part of the circuit breaker via the receiving device in contact with the second part of the circuit breaker and thus first generates an electrical connection via the separation point. Subsequently, the second interrupter unit is switched. With progressive movement of the movable main contact and removal from the fixed main contact, the connection between the fixed and the movable main contact is separated arc-free. The first part of the circuit breaker is dimensioned so that with a sufficient separation distance between the main contacts, the receiving device due to the rotational movement then the second interrupter unit, such as a vacuum interrupter opens. A resulting arc remains in the chamber of the second interrupter unit. After sufficient separation of the contacts of the second interrupter unit and the arc extinguishing, the circuit breaker can also be opened without power. This movement is ensured by the coordinated geometry and design of the movable main contact, the length and arrangement of the first part of the circuit breaker, as well as the design of the receiving device.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der elektrischen Schaltanlage ist vorgesehen, dass die zweite Unterbrechereinheit ein Leistungsschalter und/oder ein Lastschalter und/oder ein Trennschalter und/oder eine Vakuumschaltkammer und/oder ein Überspannungsableiter ist, z.B. eine Funkenstrecke und/der ein Spannungsbegrenzer. Insbesondere bei der Verwendung von gekapselten Schaltern als zweite Unterbrechereinheit wird der Lichtbogen ausschließlich in der geschlossenen Kammer der zweiten Unterbrechereinheit gezündet und damit nach außen abgeschirmt.In an advantageous embodiment of the electrical switchgear is provided that the second interrupter unit is a circuit breaker and / or a load switch and / or a disconnector and / or a vacuum interrupter chamber and / or a surge arrester, e.g. a spark gap and / or a voltage limiter. In particular, when using encapsulated switches as the second interrupter unit, the arc is ignited exclusively in the closed chamber of the second interrupter unit and thus shielded to the outside.

Ist der Bemessungskurzschlußstrom der gekapselten zweiten Unterbrechereinheit gleich oder größer der ersten Unterbrechereinheit kann eine serielle Anordnung der beiden Unterbechereinheiten zur Anwendung kommen.If the rated short-circuit current of the encapsulated second interrupter unit is equal to or greater than the first interrupter unit, a serial arrangement of the two sub-cup units can be used.

Die zweite Unterbrechereinheit ist gemäß der vorliegenden Erfindung an der an dem Schaltgerät anliegenden Spannungspotentialseite, insbesondere der Hochspannungspotentialseite, angeordnet. Vorteilhafterweise ist parallel und/oder seriell zur zweiten Unterbrechereinheit mindestens eine weitere Unterbrechereinheit zur Ableitung von Überspannungen angeordnet. Insbesondere ist die dritte Unterbrechereinheit ein Überspannungsableiter, eine Funkenstrecke, offen oder gekapselt oder sonstige Spannungsbegrenzer.According to the present invention, the second interrupter unit is arranged on the voltage potential side, in particular the high-voltage potential side, which is applied to the switching device. Advantageously, at least one further interrupter unit for discharging overvoltages is arranged in parallel and / or in series with the second interrupter unit. In particular, the third interrupter unit is a surge arrester, a spark gap, open or encapsulated or other voltage limiters.

Durch den Überspannungsableiter kann die Bemessungsspannung der zweiten Unterbrechereinheit kleiner als die Bemessungsspannung der ersten Schaltkammer gewählt werden.By the surge arrester, the rated voltage of the second interrupter unit can be selected smaller than the rated voltage of the first switching chamber.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltanlage ist die zweite Unterbrechereinheit in einem Festkontakt eines luftisolierten Erdungsschalters als erste Unterbrechereinheit integriert. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass bestehende Erdungsschaltanlagen mit einer entsprechenden zweiten Unterbrechereinheit nachrüstbar sind.In an advantageous embodiment of the switchgear according to the invention, the second interrupter unit is integrated in a fixed contact of an air-insulated earthing switch as the first interrupter unit. This results in the advantage that existing earthing switchgear can be retrofitted with a corresponding second interrupter unit.

Vorteilhafterweise ist die zweite Unterbrechereinheit parallel oder seriell mit der ersten Unterbrechereinheit verbunden. Für den Fall einer seriellen elektrischen Verbindung der ersten Unterbrechereinheit mit der zweiten Unterbrechereinheit als Reihenschaltung ist zu beachten, dass die Stromfestigkeiten der beiden Unterbrechereinheiten jeweils bezüglich der maximalen Ströme ausgelegt sein müssen. Im Falle einer parallelen Anordnung der zweiten Unterbrechereinheit relativ zur ersten Unterbrechereinheit kann die Stromfestigkeit der zweiten Unterbrechereinheit kleiner als die erste Unterbrechereinheit dimensioniert sein. Hierbei ist dann die Verwendung eines Trennschalters zwischen der ersten und zweiten Unterbrechereinheit vorteilhaft.Advantageously, the second interrupter unit is connected in parallel or in series with the first interrupter unit. In the case of a serial electrical connection of the first interrupter unit with the second interrupter unit as a series circuit is to be noted that the current strengths of the two interrupter units must be designed in each case with respect to the maximum currents. In the case of a parallel arrangement of the second interrupter unit relative to the first interrupter unit, the current stability of the second interrupter unit can be dimensioned smaller than the first interrupter unit. In this case, the use of a circuit breaker between the first and second interrupter unit is then advantageous.

Erfindungsgemäß ist ebenfalls ein Verfahren zum Schalten eines luftisolierten Erdungsschalters vorgesehen, wobei der luftisolierte Erdungsschalter mit einer parallel zum luftisolierten Erdungsschalter angeordneten zweiten Unterbrechereinheit verbunden ist, wobei die zweite Unterbrechereinheit beim Verbinden der elektrischen Leitung vor dem luftisolierten Erdungsschalter geschlossen und beim Unterbrechen der elektrischen Leitung zuerst der luftisolierte Erdungsschalter und erst anschließend die zweite Unterbrechereinheit von der elektrischen Leitung getrennt wird, wobei durch eine Aufnahmevorrichtung ein an einem beweglichen Hauptkontakt des luftisolierten Erdungsschalters befindlicher erster Teil eines Trennschalters ein Kontakt zum zweiten Teil eines Trennschalters hergestellt wird.According to the invention, there is also provided a method of switching an air-insulated earthing switch, the air-insulated earthing switch being connected to a second interrupter unit arranged parallel to the air-insulated earthing switch, the second interrupter unit closing the electrical line before the air-insulated earthing switch and first disconnecting the electric wire air-insulated earthing switch and only then the second interrupter unit is disconnected from the electrical line, wherein a contact to the second part of a circuit breaker is made by a receiving device located at a movable main contact of the air-insulated earthing switch first part of a circuit breaker.

Bei der Verwendung einer Trennstelle als Verbindung zwischen dem luftisolierten Erdungsschalter und der zweiten Unterbrechereinheit wird beim Einschaltvorgang zuerst die Trennstelle, anschließend die zweite Unterbrechereinheit, danach der luftisolierte Erdungsschalter geschlossen und bei hergestellter Leitungsverbindung die Trennstelle wieder geöffnet. Beim Ausschaltvorgang wird zuerst die geöffnete Trennstelle geschlossen, danach der luftisolierte Erdungsschalter geöffnet, danach die zweite Unterbrechereinheit unter gegebenenfalls auftretender Erzeugung eines Lichtbogens geöffnet und nach der vollständigen Trennung der elektrischen Leitung die Trennstelle wiederum geöffnet.When using a separation point as the connection between the air-insulated earthing switch and the second interrupter unit, the disconnection point is first closed, then the second interrupter unit, then the air-insulated earthing switch and opened the disconnection point when the line connection is established. When switching off the open separation point is first closed, then open the air-insulated earthing switch, then opened the second interrupter unit under any occurring generation of an arc and opened the separation point again after complete separation of the electrical line.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Einige beispielhafte Ausgestaltungen werden anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig.1
schematische Seitenansicht eines Teils der erfindungsgemäßen Schaltanlage;
Fig.2
erfindungsgemäßen Verfahrensablauf zum lichtbogenfreien Einschalten eines luftisolierten Erdungsschalters;
Fig.3
erfindungsgemäßen Verfahrensablauf zum lichtbogenfreien Ausschalten eines luftisolierten Erdungsschalters;
Fig.4
Schaltungsbild der erfindungsgemäßen Schaltanlage mit einem parallel zur zweiten Unterbrechereinheit angeordneten Überspannbngsableiter als dritte Unterbrechereinheit.
Further advantageous embodiments will be apparent from the dependent claims. Some exemplary embodiments will be explained with reference to the figures. Show it:
Fig.1
schematic side view of part of the switchgear according to the invention;
Fig.2
inventive method sequence for arc-free switching on an air-insulated grounding switch;
Figure 3
inventive method sequence for arc-free switching off an air-insulated earthing switch;
Figure 4
Circuit diagram of the switchgear according to the invention with a parallel to the second interrupter unit arranged Überspannbngsableiter as a third interrupter unit.

Die Figur Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines luftisolierten Erdungsschalters 2 als erste Unterbrechereinheit als Bestandteil eines elektrischen Schaltgerätes (nicht dargestellt). In dem festen Hauptkontakt 4a des luftisolierten Erdungsschalters 2 ist eine Vakuumschaltkammer 3 als zweite Unterbrechereinheit integriert. Beim Schließen der Hauptkontakte 4a, 4b des Erdungsschalters 2 als Verbindung der Erdstrombahn mit der Spannungspotentialseite wird mittels der Bewegungsenergie des bewegliche Hauptkontaktes 4b der Erdstrombahn eine ebenfalls im festen Hauptkontakt 4a des luftisolierten Erdungsschalters 2 befindliche Trennstelle 5a, 5b geschlossen.The figure Fig. 1 shows a schematic side view of an air-insulated earthing switch 2 as a first interrupter unit as part of an electrical switching device (not shown). In the fixed main contact 4a of the air-insulated earthing switch 2, a vacuum interrupter chamber 3 is integrated as a second interrupter unit. When closing the main contacts 4a, 4b of the earthing switch 2 as a connection of the ground current path with the voltage potential side of the ground current path is also closed in the fixed main contact 4a of the air-insulated grounding switch 2 separation point 5a, 5b closed by means of the kinetic energy of the movable main contact.

Ein Ausleger 5a am beweglichen Hauptkontakt 4b rastet während der Rotationsbewegung des beweglichen Hauptkontaktes 4b beim Einschaltvorgang in die Aufnahmevorrichtung 6 ein und stellt somit eine elektrische Verbindung über die Trennstelle 5a, 5b her. Durch die weitere Rotations- und anschließende Hubbewegung des beweglichen Hauptkontaktes 4b wird anschließend die Vakuumschaltkammer 3 ebenfalls geschlossen. Ein dabei entstehender Lichtbogen kann innerhalb der Vakuumschaltkammer 3 gelöscht werden. Mit fortschreitender Bewegung des beweglichen Hauptkontaktes 4b wird zwischen dem festen Hauptkontakt 4a des luftisolierten Erdungsschalters 2 und dem beweglichen Hauptkontakt 4b anschließend lichtbogenfrei eine elektrische Verbindung hergestellt. Gleichzeitig wird mit dem Einrasten des beweglichen Hauptkontaktes 4b aufgrund einer Vertikalbewegung nach der Rotationsbewegung des beweglichen Hauptkontaktes 4b in den festen Hauptkontakt 4a des luftisolierten Erdungsschalters 2 die Trennstelle 5a, 5b mittels des Ausfahrens von 5a aus 5b wieder geöffnet, so dass die Hauptstrombahn ausschließlich über den luftisolierten Erdungsschalter 2 verläuft. Die Trennstelle 5a, 5b trennt die Vakuumschaltkammer 3 von der Erdstrombahn.A boom 5a on the movable main contact 4b engages during the rotational movement of the movable main contact 4b during the switch-on in the receiving device 6 and thus establishes an electrical connection via the separation point 5a, 5b ago. By the further rotation and subsequent stroke movement of the movable main contact 4b, the vacuum interrupter chamber 3 is then also closed. A resulting arc can be deleted within the vacuum interrupter chamber 3. With progressive movement of the movable main contact 4b is between the fixed main contact 4a the air-insulated earthing switch 2 and the movable main contact 4b then made an electrical connection arc-free. At the same time, with the latching of the movable main contact 4b due to a vertical movement after the rotary motion of the movable main contact 4b into the fixed main contact 4a of the air-insulated grounding switch 2, the disconnection point 5a, 5b is opened again by means of the extension of FIG. 5a, so that the main flow path exclusively through the air-insulated earthing switch 2 runs. The separation point 5a, 5b separates the vacuum interrupter chamber 3 from the ground current path.

Beim Ausschaltvorgang wird aufgrund der Kinematik des beweglichen Hauptkontaktes 4b zuerst wiederum die Trennstelle 5a, 5b aufgrund der Senkbewegung des beweglichen Haupotkontaktes 4b geschlossen. Mit fortschreitender Entfernung des beweglichen Hauptkontaktes 4b vom festen Hauptkontakt 4a des luftisolierten Erdungsschalters verläuft der elektrische Kontakt nunmehr ausschließlich über die Vakuumschaltkammer 3. Nunmehr öffnet auch die Vakuumschaltkammer 3 den Kontakt und löscht den dabei entstehenden Lichtbogen ausschließlich innerhalb der Vakuumschaltkammer 3. Mit fortschreitender Entfernung des beweglichen Hauptkontaktes 4b vom festen Hauptkontakt 4a des luftisolierten Erdungsschalters 2 kann nunmehr kein Lichtbogen zwischen den Hauptkontakten 4a, 4b entstehen, so dass der luftisolierte Erdungsschalter 2 lichtbogenfrei geschlossen und geöffnet werden kann. Nachdem der luftisolierte Erdungsschalter 2 sowie die Vakuumschaltkammer 3 stromlos sind, wird durch ein Ausfahren des beweglichen Hauptkontaktes 4b ebenfalls die Trennstelle 5a, 5b geöffnet, so dass nunmehr die Vakuumschaltkammer 3 sowie der luftisolierte Erdungsschalter 2 vollständig getrennt und stromlos sind.During the switch-off operation, due to the kinematics of the movable main contact 4b, the separation point 5a, 5b is first closed again due to the lowering movement of the movable main contact 4b. With progressive removal of the movable main contact 4b from the fixed main contact 4a of the air-insulated earthing switch now passes the electrical contact exclusively on the vacuum interrupter 3. Now also opens the vacuum interrupter chamber 3 contact and deletes the resulting arc only within the vacuum interrupter 3. With progressive removal of the movable Main contact 4b of the fixed main contact 4a of the air-insulated earthing switch 2 can now no arc between the main contacts 4a, 4b arise, so that the air-insulated earthing switch 2 can be closed and opened without arcing. After the air-insulated grounding switch 2 and the vacuum interrupter chamber 3 are de-energized, the separation point 5a, 5b is opened by extending the main movable contact 4b, so that now the vacuum interrupter chamber 3 and the air-insulated earthing switch 2 are completely disconnected and de-energized.

Die Figur Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Verfahrensablauf zum lichtbogenfreien Einschalten eines luftisolierten Erdungsschalters 2 unter Verwendung einer zusätzlichen Trennstelle 5a, 5b. Die einzelnen Abbildungen zeigen den erfindungsgemäßen Verfahrensablauf zum lichtbogenfreien Schalten des luftisolierten Erdungsschalters 2. Im ausgeschalteten Zustand sind der luftisolierte Erdungsschalter 2 und die zweite Unterbrechereinheit 3 als Vakuumschalter sowie eine zwischen dem luftisolierten Erdungsschalter 2 und der Vakuumschaltkammer 3 angeordnete Trennstelle 5a, 5b geöffnet. Beim Einschaltvorgang wird nunmehr zuerst die Trennstelle 5a, 5b geschlossen und anschließend eine elektrische Verbindung der Leitung 7 über die Vakuumschaltkammer 3 vorgenommen. Ein gegebenenfalls dabei entstehender Lichtbogen wird innerhalb der Vakuumschaltkammer 3 gelöscht. Anschließend wird der feste Hauptkontakt 4a des luftisolierten Erdungsschalters 2 geschlossen, wobei hierbei nunmehr kein Lichtbogen entstehen kann. Mit der elektrischen Verbindung der Hauptkontakte 4a, 4b des luftisolierten Erdungsschalters 2 wird die Vakuumschaltkammer 3 anschließend von der elektrischen Leitung 7 mittels der Trennstelle 5a, 5b getrennt.The figure Fig. 2 shows a method sequence according to the invention for the arc-free switching on an air-insulated grounding switch 2 using an additional separation point 5a, 5b. In the off state, the air-insulated earthing switch 2 and the second interrupter unit 3 as a vacuum switch and a separating point 5a, 5b arranged between the air-insulated earthing switch 2 and the vacuum interrupter 3 are opened. When switching on the separation point 5a, 5b is now closed first and then made an electrical connection of the line 7 via the vacuum interrupter chamber 3. An optionally resulting arc is deleted within the vacuum interrupter chamber 3. Subsequently, the fixed main contact 4 a of the air-insulated grounding switch 2 is closed, in which case now no arc can occur. With the electrical connection of the main contacts 4a, 4b of the air-insulated grounding switch 2, the vacuum interrupter chamber 3 is subsequently separated from the electrical line 7 by means of the separation point 5a, 5b.

Die Figur Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Ausschaltvorgang eines lichtbogenfreien Schaltens eines luftisolierten Erdungsschalters 2 in Verbindung mit einer Vakuumschaltkammer 3 als zweite Unterbrechereinheit und einer Trennstelle 5a, 5b. Nach dem Schließen der im Ausgangszustand geöffneten Trennstelle 5a, 5b wird anschließend der bewegliche Hauptkontakt 4b des luftisölierten Erdungsschalters 2 von dem festen Hauptkontakt 4a entfernt. Die elektrische Verbindung erfolgt in dieser Phase ausschließlich über die Vakuumschaltkammer 3 als zweite Unterbrechereinheit. Anschließend werden die Kontakte der Vakuumschaltkammer 3 ebenfalls geöffnet, so dass ein gegebenenfalls entstehender Lichtbogen ausschließlich in der Vakuumschaltkammer 3 zündet. Mit fortschreitender Zeit ist der feste Hauptkontakt 4a des luftisolierten Erdungsschalters 2 nunmehr soweit vom beweglichen Hauptkontakt 4b entfernt, dass ein Zünden eines Lichtbogens in der Luft zwischen den Hauptkontakten 4a, 4b aufgrund der Trennstreckenentfernung nicht mehr möglich ist. Nach dem nun die Vakuumschaltkammer 3 und die Hauptkontakte 4a, 4b des luftisolierten Erdungsschalters 2 getrennt sind, wird auch die Trennstelle 5a, 5b geöffnet, so dass die elektrische Verbindung nunmehr aufgehoben ist.The figure Fig. 3 shows a turn-off operation according to the invention of arc-free switching of an air-insulated earthing switch 2 in conjunction with a vacuum interrupter chamber 3 as a second interrupter unit and a separation point 5a, 5b. After closing the opening point 5a, 5b opened in the initial state, the movable main contact 4b of the air-oiled grounding switch 2 is subsequently removed from the fixed main contact 4a. The electrical connection is made in this phase exclusively via the vacuum interrupter chamber 3 as a second interrupter unit. Subsequently, the contacts of the vacuum interrupter chamber 3 are also opened, so that an optionally resulting arc exclusively in the vacuum interrupter chamber 3 ignites. As the time progresses, the fixed main contact 4a of the air-insulated grounding switch 2 is now far enough away from the main movable contact 4b to ignite an arc in the air between the main contacts 4a, 4b due to the separation distance. After now the vacuum interrupter chamber 3 and the main contacts 4a, 4b of the air-insulated grounding switch 2 are separated, the separation point 5a, 5b is opened, so that the electrical connection is now canceled.

Vorteilhaft ist dabei, dass die Kinematik in der Hauptstrombahn dazu benutzt wird, den entsprechenden Schaltvorgang vorzunehmen. Die Bewegung des beweglichen Hauptkontaktes 4b wird für die aufzuwendende Kraft zum Schließen oder Öffnen der Trennstelle 5a, 5b und der Vakuumschaltkammer 3 als zweite Unterbrechereinheit genutzt. Die Vakuumschaltkammer 3 braucht dabei keine eigene Energieversorgung und es ist ebenfalls keine Hilfsstrombahn parallel zur Erderstrombahn notwendig.It is advantageous that the kinematics in the main flow path is used to make the appropriate switching operation. The movement of the movable main contact 4b is used for the force to be used for closing or opening the separation point 5a, 5b and the vacuum interrupter chamber 3 as a second interrupter unit. The vacuum interrupter chamber 3 does not need its own power supply and it is also no auxiliary flow path parallel to the earth current necessary.

Die Figur Fig. 4 zeigt ein Schaltungsbild der erfindungsgemäßen Schaltanlage 1 mit einem parallel zur zweiten Unterbrechereinheit 3 angeordneten Überspannungsableiter als dritte Unterbrechereinheit 8. Die parallel zum Erdungsschalter 2 als erste Unterbrechereinheit angeordnete Vakuumschaltkammer 3 als zweite Unterbrechereinheit wird zusätzlich durch die dritte Unterbrechereinheit 8 als Funkenstrecke geschützt und bezüglich der Spannung begrenzt. Hierdurch kann die Vakuumkammer 3 bezüglich der Spannungs- und Stromfestigkeit kleiner als der Erdungsschalter 2 dimensioniert werden. Ebenso können weitere Unterbrechereinheiten (nicht dargestellt) zusätzlich parallel und/oder seriell bezüglich der Vakuumschaltkammer 3 in der elektrischen Schaltanlage 1 angeordnet sein.The figure Fig. 4 shows a circuit diagram of the switchgear 1 according to the invention with a arranged parallel to the second interrupter unit 3 surge arrester as a third interrupter unit 8. The parallel to the earthing switch 2 arranged as a first interrupter vacuum interrupter chamber 3 as the second interrupter unit is additionally protected by the third interrupter unit 8 as a spark gap and limited in voltage , As a result, the vacuum chamber 3 can be dimensioned smaller than the earthing switch 2 with respect to the voltage and current resistance. Likewise, further interrupter units (not shown) may additionally be arranged in parallel and / or in series with respect to the vacuum interrupter chamber 3 in the electrical switchgear 1.

Claims (9)

  1. Electrical switching device (1) having an air-insulated grounding switch (2) for interruption and connection of an electrical line (7), wherein
    in the electrical switching device (1), at least one second virtually closed interrupter unit (3) is connected to the air-insulated grounding switch (2), and the voltage flashovers which occur on connection or interruption of the electrical line (7) occur as arcs in the second interrupter unit (3), and the second interrupter unit (3) is switchable before the air-insulated grounding switch (2) on connection of the electrical line (7), and is switchable after the air-insulated grounding switch (2) on interruption of the electrical line (7),
    characterized in that
    an isolation switch (5a, 5b) is arranged between the air-insulated grounding switch (2) and the second interrupter unit (3), and a first part (which is located on a moving main contact (4b) of the air-insulated grounding switch (2)) of the isolation switch (5a) makes a contact, by means of a holding apparatus (6), with the second part of the isolation switch (5b).
  2. Electrical switching device (1) according to Claim 1,
    characterized in that
    the second interrupter unit (3) is a circuit breaker and/or a load switch and/or an isolation switch and/or a vacuum interrupter chamber and/or a surge arrester.
  3. Electrical switching device (1) according to one of Claims 1 to 2,
    characterized in that
    the second interrupter unit (3) is arranged on the voltage potential side on the switching device (1), in particular the high-voltage potential side.
  4. Electrical switching device (1) according to one of Claims 1 to 3,
    characterized in that
    at least one further interrupter unit (8) for dissipation of overvoltages is arranged in parallel and/or in series with the second interrupter unit (3).
  5. Electrical switching device (1) according to Claim 4,
    characterized in that
    the third interrupter unit (8) is a surge arrester.
  6. Electrical switching device (1) according to one of Claims 1 to 5,
    characterized in that
    the second interrupter unit (3) is integrated in a fixed contact (4a) of a grounding switch (2) as the first interrupter unit.
  7. Electrical switching device (1) according to one of Claims 1 to 6,
    characterized in that
    the second interrupter unit (3) is connected in parallel and/or in series with the air-insulated grounding switch (2).
  8. Method for switching an air-insulated grounding switch (2) of an electrical line (7), which is connected to the air-insulated grounding switch, having a second interrupter unit (3) which is arranged in parallel with the air-insulated grounding switch (2), with the second interrupter unit (3) being closed before the air-insulated grounding switch (2) on connection of the electrical line (7), and with the air-insulated grounding switch (2) being disconnected from the electrical line (7) first of all, and only then followed by the second interrupter unit (3), on interruption of the electrical line (7), a contact being made by a first part (which is located on a moving main contact (4b) of the air-insulated grounding switch (2)) of an isolation switch (5a), by means of a holding apparatus (6), with the second part of an isolation switch (5b).
  9. Method according to Claim 8,
    characterized in that,
    when using the isolation point (5a, 5b) as the connection between the air-insulated grounding switch (2) and the second interrupter unit (3), the isolation point (5a, 5b) is closed first during the connection process, after which the second interrupter unit (3) is closed followed by the air-insulated grounding switch (2), and the isolation point (5a, 5b) is opened again when the line connection has been made, and the opened isolation point (5a, 5b) is closed first of all during the disconnection process, after which the air-insulated grounding switch (2) is opened, following which the second interrupter unit (3) is opened, during which process an arc may be produced, and the isolation point (5a, 5b) is opened again after complete disconnection of the electrical line (7).
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