EP2283503A1 - Leistungsschalterantrieb - Google Patents

Leistungsschalterantrieb

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Publication number
EP2283503A1
EP2283503A1 EP09749546A EP09749546A EP2283503A1 EP 2283503 A1 EP2283503 A1 EP 2283503A1 EP 09749546 A EP09749546 A EP 09749546A EP 09749546 A EP09749546 A EP 09749546A EP 2283503 A1 EP2283503 A1 EP 2283503A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
spring
line
circuit breaker
working piston
working
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09749546A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Franz-Josef Körber
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.)
ABB Technology AG
Original Assignee
ABB Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Technology AG filed Critical ABB Technology AG
Publication of EP2283503A1 publication Critical patent/EP2283503A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02Details
    • H01H33/28Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H33/30Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using fluid actuator
    • H01H33/34Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using fluid actuator hydraulic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02Details
    • H01H33/28Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H33/30Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using fluid actuator
    • H01H2033/308Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using fluid actuator comprising control and pilot valves

Definitions

  • the invention relates to a drive for a high-voltage circuit breaker according to the preamble of claim 1.
  • a hydraulic drive for actuating a high-voltage circuit breaker is known from the patent application EP 0829892 A1 and comprises a working cylinder and a working piston displaceable therein. If the working piston is moved to a first end position, it closes a circuit breaker, the working piston is moved to a second end position, it opens the circuit breaker.
  • a generic drive further comprises a control valve, to which three fluid lines, namely a pressure line in which there is relatively high pressure fluid, a tank line, in which there is relatively low pressure fluid, and a control line are connected.
  • the relatively low pressure of the fluid in the tank line is about one bar, so atmospheric pressure.
  • the relatively high pressure of the fluid in the pressure line is between 200 and 600 bar.
  • the control valve can be brought into two positions, the control valve hydraulically connecting the control line to the pressure line in a first position and hydraulically connecting the control line to the tank line in a second position.
  • the working piston divides the working cylinder into two areas, which are referred to below as foot area and head area.
  • the foot area of the working Cylinder which is bounded by a foot side of the working piston, is hydraulically connected to the control line and is, depending on the position of the control valve, under relatively high or under relatively low pressure.
  • the head region of the working cylinder which is bounded by one of the foot side axially opposite the head side of the working piston, is hydraulically connected to the pressure line and is permanently under relatively high pressure.
  • a piston rod connects, which actuates the circuit breaker.
  • the control valve By placing the control valve in the first position, fluid under relatively high pressure flows from the pressure line into the control line and further into the foot area, whereby the pressure of the fluid in the control line and in the foot area increases.
  • the pressure of the fluid in the foot area is now equal to the pressure of the fluid in the head area.
  • the hydraulically effective area of the foot side of the working piston which corresponds to the cross-sectional area of the working piston, is greater than the hydraulically effective area of the head side of the working piston.
  • the hydraulically effective area of the head side of the working piston is in fact reduced by the cross-sectional area of the piston rod compared to the cross-sectional area of the working piston. Therefore, the working piston is moved to the first end position and closes the circuit breaker.
  • the control valve By placing the control valve in the second position, the relatively high pressure fluid from the foot region flows through the control line into the tank line, with the pressure of the fluid in the foot region and in the control line decreasing.
  • the pressure of the fluid in the foot area is now smaller than the pressure of the fluid in the head area. Therefore, the working piston is moved to the second end position and opens the circuit breaker.
  • Such a drive operates according to a differential piston principle, wherein the head side of the working piston is permanently subjected to relatively high pressure, while the foot side of the working piston, depending on the position of the control valve, is acted upon with relatively high or relatively low pressure.
  • An error in the hydraulic system of the drive such as an internal leakage in a fluid line or failure of the hydraulic pump, which promotes fluid in a connected to the pressure line storage cylinder as needed, can lead to a blockage of the drive with closed circuit breaker, so that the circuit breaker not more can be opened.
  • the object of the invention is to provide a drive which can open a circuit breaker even when such a fault occurs.
  • a Ausschaltfeder is provided to move the working piston in the second end position.
  • the circuit breaker is thus switched on by means of a known hydraulic drive system and switched off by means of a mechanical drive system which comprises the opening spring.
  • the breaking capacity of the circuit breaker is thus independent of the functionality of the hydraulic drive system. Even with a partial or complete loss of oil, the circuit breaker can be turned off.
  • the head portion of the working cylinder is hydraulically connected to the tank line.
  • the control valve By placing the control valve in the second position, the relatively high pressure fluid from the foot region flows through the control line into the tank line, with the pressure of the fluid in the foot region and in the control line decreasing.
  • the pressure of the fluid in the foot area is now equal to the pressure of the fluid in the head area.
  • the working piston is moved by the force exerted by the opening force in the second end position and opens the circuit breaker.
  • a latch in particular a mechanical latch, is provided, which fixes the working piston in the first end position. By releasing the latch, the opening spring then moves the working piston to the second end position.
  • the power switch By moving the control valve to the first position, the power switch is turned on.
  • the latch fixes the working piston in the first end position.
  • the control valve remains in the first position only briefly, during the power-up process, and then returns to the second position.
  • the under relatively high pressure fluid flows from the foot area through the control line in the tank line and the pressure of the fluid in the foot and in the control line drops.
  • the pressure of the fluid in the foot area is now equal to the pressure of the fluid in the head area.
  • the working piston is held by the latch in the first end position.
  • the opening spring pushes the working piston into the second end position and switches off the circuit breaker.
  • a valve spring which presses the control valve in the second position
  • a turn-on coil which pushes the control valve in the first position when current flows, provided.
  • a working piston 16 is slidably disposed, which separates the working cylinder 3 in a foot portion 38 and a head portion 40.
  • the foot region 38 is thereby delimited by the foot side 34 of the working piston 16 and the head region 40 by the head side 36 of the working piston 16.
  • a piston rod 48 connects, which operates the circuit breaker 1.
  • the working cylinder 3 is designed as a differential cylinder.
  • the working piston 16 is in a second end position and the circuit breaker 1 is open.
  • a control line Z is connected, which is also connected to a control valve 12.
  • a pressure line P in which there is fluid under relatively high pressure
  • a tank line T in which there is fluid under relatively low pressure connected.
  • the fluid is preferably hydraulic oil.
  • control valve 12 is in a second position, in which it connects the control line Z to the tank line T hydraulically.
  • the control line Z and in the foot region 38 of the working cylinder 3 is thus also the fluid under relatively low pressure.
  • the pressure line P is also connected to a storage cylinder 4, which serves as a storage for the fluid under relatively high pressure.
  • the storage cylinder 4 contains a storage piston 42, which is pressed by a storage spring 17 against the fluid, whereby the relatively high pressure of the fluid is generated.
  • the storage spring 17 is designed for example as a spiral spring, leaf spring or gas spring.
  • the tank line T is connected to a tank 6, which serves as a reservoir for the fluid under relatively low pressure. Furthermore, the tank line T is connected to the head portion 40 of the working cylinder 3, in which there is also the fluid under relatively low pressure.
  • a designed as a compression spring valve spring 21 pushes the control valve 12 in the second position.
  • the valve spring 21 can also be executed as a tension spring.
  • a cylindrical spring housing 26 is fixed, which a Ausschaltfeder 20 encloses.
  • the piston rod 48 breaks through the said end face of the working cylinder 3 and the end face of the spring housing 26.
  • the opening spring 20 is designed in this example as a spiral spring and arranged concentrically around the piston rod 48 around. A design as a plate spring is conceivable.
  • a spring plate 24 is fixed outside of the working cylinder 3, which is also enclosed by the spring housing 26.
  • the opening spring 20 is designed in this example as a compression spring which is supported in the interior of the spring housing 26 at the end facing away from the working cylinder 3, and presses the spring plate 24 in the direction of the working cylinder 3 out.
  • the opening spring 20 thus presses over the spring plate 24 and the piston rod 48, the working piston 16 in the second end position.
  • the opening spring 20 can also be executed as a tension spring. In this case, it is fastened, for example, to the end face of the working cylinder 3, which is interrupted by the piston rod 48, and to the spring plate 24, and pulls the spring plate 24 in the direction of the working cylinder 3.
  • the opening spring can also attack in other places.
  • the working cylinder 3 can also be embodied as a synchronizing cylinder, wherein a second piston rod adjoins the base 34 of the working piston 16. This second piston rod then breaks through the end region of the working cylinder 3 adjacent to the foot region 38 and projects out of the working cylinder 3.
  • a spring plate can be fastened, on which acts the opening spring.
  • the opening spring is executable in this case as a compression spring, wherein it presses the spring plate away from the working cylinder 3, or as a tension spring, wherein it pulls the spring plate away from the working cylinder.
  • the drive further comprises a Einschaltspule 13, a Ausschaltspule 11 and a latch, which comprises a fixed to the piston rod 48 latch 32, a pawl spring 22 and a pawl 30. The function of these components will be discussed later.
  • the closing coil 13 is driven, so that it is traversed by a current.
  • the Einschaltspule 13 now pushes the control valve 12 against the force applied by the valve spring 21 in a first position in which the control valve 12 hydraulically connects the control line Z to the pressure line P.
  • the under relatively high pressure fluid flows from the pressure line P in the control line Z and on in the foot portion 38 of the working cylinder 3.
  • the pressure in the foot region 38 on the foot side 34 of the working piston 16 increases and the working piston 16 is counteracted by the opening spring 20 applied force moved to a first end position.
  • the piston rod 48 closes the circuit breaker first
  • the already mentioned pawl 30 is arranged and configured such that it engages immediately after switching on the circuit breaker 1 in the catch 32 and the working piston 16 is fixed in the first end position.
  • the under relatively high pressure fluid flows from the foot portion 38 of the working cylinder 3 in the control line Z and on in the tank line T.
  • the pressure in the foot portion 38 of the working cylinder 3 falls off.
  • the pawl 30 remains engaged in the catch 32 and continues to fix the working piston 16 in the first end position.
  • the circuit breaker 1 thus remains closed.
  • the pawl 30 is pulled out of the catch 32, whereby the latch is released.
  • the opening spring 20 then presses on the spring plate 24 and the piston rod 48, the working piston 16 in the second end position and opens the circuit breaker first
  • the latch comprises, in addition to the detent 32 and the pawl 30, also a pawl spring 22.
  • the pawl spring 22 is designed as a compression spring in this example and arranged such that it presses the pawl 30 out of the detent 32.
  • the power switch 1 remains turned on while the opening coil 11 is driven, so as long as a current flows through the opening coil 11.
  • the opening coil 11 is deactivated, the current through the opening coil 11 drops off and the pawl spring 22 presses the pawl 30 out of the catch 32 out. As a result, the circuit breaker 1 is opened.
  • This arrangement of the pawl spring 22 has the advantage that in case of failure of the auxiliary voltage of the circuit breaker 1 is opened automatically. A Blocking of the circuit breaker 1 in the closed state is thus avoided.
  • pawl spring 22 it presses the pawl 30 into the catch 32, the opening coil 11, when the current flows, pressing the pawl 30 out of the catch 32 against the force exerted by the pawl spring 22.
  • the pawl spring 22 can also be executed as a tension spring.
  • a latch without pawl spring is conceivable.

Landscapes

  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antrieb zur Betätigung eines Hochspannungsleistungsschalters (1), umfassend einen Arbeitszylinder (3) und einen darin verschiebbaren Arbeitskolben (16), wobei ein Fußbereich (38) des Arbeitszylinders (3) hydraulisch mit einer Steuerleitung (Z) verbunden ist, und ein Steuerventil (12), an welches mindestens die Steuerleitung (Z), eine Druckleitung (P) und eine Tankleitung (T) angeschlossen sind, und welches in einer ersten Position die Steuerleitung (Z) mit der Druckleitung (P) hydraulisch verbindet, und welches in einer zweiten Position die Steuerleitung (Z) mit der Tankleitung (T) hydraulisch verbindet. Durch Verbringen des Steuerventils (12) in die erste Position wird der Arbeitskolben (16) in eine erste Endstellung bewegt. Zum Bewegen des Arbeitskolbens (16) in eine zweite Endstellung ist eine Ausschaltfeder (20) vorgesehen.

Description

Leistungsschalterantrieb
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Antrieb für einen Hochspannungsleistungsschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein hydraulischer Antrieb zur Betätigung eines Hochspannungsleistungsschalters ist aus der Patentanmeldung EP 0829892 A1 bekannt und umfasst einen Arbeitszylinder und einen darin verschiebbaren Arbeitskolben. Wird der Arbeitskolben in eine erste Endstellung bewegt, so schließt er einen Leistungsschalter, wird der Arbeitskolben in eine zweite Endstellung bewegt, so öffnet er den Leistungsschalter.
Ein gattungsgemäßer Antrieb umfasst ferner ein Steuerventil, an welches drei Fluid- leitungen, nämlich eine Druckleitung, in welcher sich unter verhältnismäßig hohem Druck stehendes Fluid befindet, eine Tankleitung, in welcher sich unter verhältnismäßig geringem Druck stehendes Fluid befindet, und eine Steuerleitung angeschlossen sind. Der verhältnismäßig geringe Druck des Fluids in der Tankleitung beträgt etwa ein bar, also Atmosphärendruck. Der verhältnismäßig hohe Druck des Fluids in der Druckleitung beträgt zwischen 200 und 600 bar.
Das Steuerventil ist in zwei Positionen verbringbar, wobei das Steuerventil in einer ersten Position die Steuerleitung mit der Druckleitung hydraulisch verbindet und in einer zweiten Position die Steuerleitung mit der Tankleitung hydraulisch verbindet.
Der Arbeitskolben teilt den Arbeitszylinder in zwei Bereiche, welche im folgenden als Fußbereich und als Kopfbereich bezeichnet werden. Der Fußbereich des Arbeits- Zylinders, welcher von einer Fußseite des Arbeitskolbens begrenzt wird, ist dabei mit der Steuerleitung hydraulisch verbunden und steht, je nach Position des Steuerventils, unter verhältnismäßig hohem oder unter verhältnismäßig geringem Druck. Der Kopfbereich des Arbeitszylinders, welcher von einer der Fußseite axial gegenüberliegenden Kopfseite des Arbeitskolbens begrenzt wird, ist dabei mit der Druckleitung hydraulisch verbunden und steht dauerhaft unter verhältnismäßig hohem Druck.
An der Kopfseite des Arbeitskolbens schließt eine Kolbenstange an, welche den Leistungsschalter betätigt.
Durch Verbringen des Steuerventils in die erste Position strömt unter verhältnismäßig hohem Druck stehendes Fluid aus der Druckleitung in die Steuerleitung und weiter in den Fußbereich, wobei der Druck des Fluids in der Steuerleitung und im Fußbereich ansteigt. Der Druck des Fluids im Fußbereich ist nun gleich dem Druck des Fluids im Kopfbereich. Die hydraulisch wirksame Fläche der Fußseite des Arbeitskolbens, welche der Querschnittsfläche des Arbeitskolbens entspricht, ist jedoch größer als die hydraulisch wirksame Fläche der Kopfseite des Arbeitskolbens. Die hydraulisch wirksame Fläche der Kopfseite des Arbeitskolbens ist nämlich im Vergleich zur Querschnittsfläche des Arbeitskolbens um die Querschnittsfläche der Kolbenstange vermindert. Daher wird der Arbeitskolben in die erste Endstellung bewegt und schließt den Leistungsschalter.
Durch Verbringen des Steuerventils in die zweite Position strömt das unter verhältnismäßig hohem Druck stehende Fluid aus dem Fußbereich durch die Steuerleitung in die Tankleitung, wobei der Druck des Fluids im Fußbereich und in der Steuerleitung abfällt. Der Druck des Fluids im Fußbereich ist nun kleiner als der Druck des Fluids im Kopfbereich. Daher wird der Arbeitskolben in die zweite Endstellung bewegt und öffnet den Leistungsschalter.
Ein solcher Antrieb arbeitet gemäß einem Differentialkolbenprinzip, wobei die Kopfseite des Arbeitskolbens dauerhaft mit verhältnismäßig hohem Druck beaufschlagt ist, während die Fußseite des Arbeitskolbens, je nach Position des Steuerventils, mit verhältnismäßig hohem oder mit verhältnismäßig geringem Druck beaufschlagt ist. Ein Fehler im hydraulischen System des Antriebs, beispielsweise eine interne Leckage in einer Fluidleitung oder ein Ausfall der Hydraulikpumpe, welche bei Bedarf Fluid in einen an die Druckleitung angeschlossenen Speicherzylinder fördert, kann zu einer Blockierung des Antriebs bei geschlossenen Leistungsschalter führen, so dass der Leistungsschalter nicht mehr geöffnet werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Antrieb zu schaffen, welcher auch bei Auftreten eines solchen Fehlers einen Leistungsschalter öffnen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist eine Ausschaltfeder vorgesehen um den Arbeitskolben in die zweite Endstellung zu bewegen.
Der Leistungsschalter wird somit mittels eines bekannten hydraulischen Antriebsystems eingeschaltet und mittels eines mechanischen Antriebsystems, welches die Ausschaltfeder umfasst, ausgeschaltet.
Die Ausschaltfähigkeit des Leistungsschalters ist somit von der Funktionsfähigkeit des hydraulischen Antriebsystems unabhängig. Selbst bei einem teilweisen oder vollständigen Ölverlust kann der Leistungsschalter ausgeschaltet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Kopfbereich des Arbeitszylinders hydraulisch mit der Tankleitung verbunden.
Beim Einschalten des Leistungsschalters entsteht dann innerhalb des Arbeitszylinders eine Druckdifferenz, da das Fluid im Fußbereich unter verhältnismäßig hohem Druck und das Fluid im Kopfbereich unter verhältnismäßig geringem Druck steht. Dadurch wird die Einschaltgeschwindigkeit des Leistungsschalters erhöht. Weiterhin ist vorteilhaft, dass ein Teil der Druckleitung, nämlich die Zuleitung zum Kopfbereich des Arbeitszylinders, eingespart wird. Durch Verbringen des Steuerventils in die erste Position strömt das unter verhältnismäßig hohem Druck stehende Fluid aus der Druckleitung in die Steuerleitung und weiter in den Fußbereich, wobei der Druck des Fluids in der Steuerleitung und im Fußbereich ansteigt. Der Druck des Fluids im Fußbereich ist nun größer als der Druck des Fluids im Kopfbereich. Der Arbeitskolben wird entgegen der durch die Ausschaltfeder ausgeübten Kraft in die erste Endstellung bewegt und schließt den Leistungsschalter.
Durch Verbringen des Steuerventils in die zweite Position strömt das unter verhältnismäßig hohem Druck stehende Fluid aus dem Fußbereich durch die Steuerleitung in die Tankleitung, wobei der Druck des Fluids im Fußbereich und in der Steuerleitung abfällt. Der Druck des Fluids im Fußbereich ist nun gleich dem Druck des Fluids im Kopfbereich. Der Arbeitskolben wird durch die von der Ausschaltfeder ausgeübten Kraft in die zweite Endstellung bewegt und öffnet den Leistungsschalter.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist eine Verklinkung, insbesondere eine mechanische Verklinkung, vorgesehen, welche den Arbeitskolben in der ersten Endstellung fixiert. Durch Lösen der Verklinkung bewegt die Ausschaltfeder den Arbeitskolben dann in die zweite Endstellung.
Mittels einer solchen Verklinkung ist eine vereinfachte Betriebsart des Antriebs möglich. Bei dieser Betriebsart kann der Leistungsschalter auch bei einem Defekt am Steuerventil geöffnet werden.
Durch Verbringen des Steuerventils in die erste Position wird der Leistungsschalter eingeschaltet. Die Verklinkung fixiert dann den Arbeitskolben in der ersten Endstellung. Das Steuerventil bleibt nur kurzzeitig, während des Einschaltvorgangs, in der ersten Position und kehrt dann in die zweite Position zurück. Das unter verhältnismäßig hohem Druck stehende Fluid strömt aus dem Fußbereich durch die Steuerleitung in die Tankleitung und der Druck des Fluids im Fußbereich und in der Steuerleitung fällt ab. Der Druck des Fluids im Fußbereich ist nun gleich dem Druck des Fluids im Kopfbereich. Der Arbeitskolben wird durch die Verklinkung in der ersten Endstellung gehalten. Durch Lösen der Verklinkung drückt die Ausschaltfeder den Arbeitskolben in die zweite Endstellung und schaltet den Leistungsschalter aus. Vorteilhaft sind eine Ventilfeder, welche das Steuerventil in die zweite Position drückt, und eine Einschaltspule, welche bei Stromfluss das Steuerventil in die erste Position drückt, vorgesehen.
Zum Einschalten des Leistungsschalters ist bei dieser Ausgestaltung lediglich ein kurzzeitiger Stromfluss durch die Einschaltspule nötig. Nach Abfallen des Stromes drückt die Ventilfeder das Steuerventil in die zweite Position zurück.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Anhand folgender Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, werden die Erfindung, vorteilhafte Ausgestaltungen sowie weitere Vorteile näher beschrieben.
Es zeigen:
Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden. einen Antrieb mit geöffnetem Leistungsschalter,
Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden. einen Antrieb während eines Schließvorgangs des Leistungsschalters
Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden. einen Antrieb mit geschlossenem Leistungsschalter
In Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden, ist ein Antrieb mit einem geöffneten Leistungsschalter 1 dargestellt.
In einem Arbeitszylinder 3 ist ein Arbeitskolben 16 verschiebbar angeordnet, welcher den Arbeitszylinder 3 in einen Fußbereich 38 und einen Kopfbereich 40 trennt. Der Fußbereich 38 wird dabei von der Fußseite 34 des Arbeitskolbens 16 und der Kopfbereich 40 von der Kopfseite 36 des Arbeitskolbens 16 begrenzt. An der Kopfseite 36 schließt eine Kolbenstange 48 an, welche den Leistungsschalter 1 betätigt. Der Arbeitszylinder 3 ist als Differentialzylinder ausgeführt.
In der gezeigten Darstellung befindet sich der Arbeitskolben 16 in einer zweiten Endstellung und der Leistungsschalter 1 ist geöffnet.
An den Fußbereich 38 des Arbeitszylinders 3 ist eine Steuerleitung Z angeschlossen, welche auch an ein Steuerventil 12 angeschlossen ist. An das Steuerventil 12 sind weiterhin eine Druckleitung P, in welcher sich unter verhältnismäßig hohem Druck stehendes Fluid befindet, und eine Tankleitung T, in welcher sich unter verhältnismäßig geringem Druck stehendes Fluid befindet, angeschlossen. Bei dem Fluid handelt es sich vorzugsweise um Hydrauliköl.
In der gezeigten Darstellung befindet sich das Steuerventil 12 in einer zweiten Position, in welcher es die Steuerleitung Z mit der Tankleitung T hydraulisch verbindet. In der Steuerleitung Z und im Fußbereich 38 des Arbeitszylinders 3 befindet sich somit auch das unter verhältnismäßig geringem Druck stehende Fluid.
Die Druckleitung P ist auch an einen Speicherzylinder 4 angeschlossen, welcher als Speicher für das unter verhältnismäßig hohem Druck stehende Fluid dient. Der Speicherzylinder 4 enthält einen Speicherkolben 42, welcher von einer Speicherfeder 17 gegen das Fluid gepresst wird, wodurch der verhältnismäßig hohe Druck des Fluids erzeugt wird. Die Speicherfeder 17 ist beispielsweise als Spiralfeder, Blattfeder oder Gasfeder ausgeführt.
Die Tankleitung T ist an einen Tank 6 angeschlossen, welcher als Speicher für das unter verhältnismäßig geringem Druck stehende Fluid dient. Weiterhin ist die Tankleitung T an den Kopfbereich 40 des Arbeitszylinders 3 angeschlossen, in welchem sich ebenfalls das unter verhältnismäßig geringen Druck stehende Fluid befindet.
Eine als Druckfeder ausgeführte Ventilfeder 21 drückt das Steuerventil 12 in die zweite Position. Alternativ ist die Ventilfeder 21 auch als Zugfeder ausführbar.
Außen an einer Stirnseite des Gehäuses des Arbeitszylinders 3, dem Kopfbereich 40 benachbart, ist ein zylinderförmiges Federgehäuse 26 befestigt, welche eine Ausschaltfeder 20 umschließt. Die Kolbenstange 48 durchbricht die besagte Stirnseite des Arbeitszylinders 3 und die Stirnseite des Federgehäuses 26. Die Ausschaltfeder 20 ist in diesem Beispiel als Spiralfeder ausgeführt und konzentrisch um die Kolbenstange 48 herum angeordnet. Auch eine Ausführung als Tellerfeder ist denkbar.
An der Kolbenstange 48 ist außerhalb des Arbeitszylinders 3 ein Federteller 24 befestigt, welcher ebenfalls von dem Federgehäuse 26 umschlossen ist. Die Ausschaltfeder 20 ist in diesem Beispiel als Druckfeder ausgeführt, welche sich im Inneren des Federgehäuses 26 an der dem Arbeitszylinder 3 abgewandten Stirnseite abstützt, und drückt den Federteller 24 in Richtung auf den Arbeitszylinder 3 hin.
In der gezeigten Darstellung drückt die Ausschaltfeder 20 also über den Federteller 24 und die Kolbenstange 48 den Arbeitskolben 16 in die zweite Endstellung.
Die Ausschaltfeder 20 ist auch als Zugfeder ausführbar. In diesem Fall ist sie beispielsweise an der von der Kolbenstange 48 durchbrochenen Stirnseite des Arbeitszylinders 3 und an dem Federteller 24 befestigt und zieht den Federteller 24 in Richtung auf den Arbeitszylinder 3 hin.
Die Ausschaltfeder kann auch an anderen Stellen angreifen. Beispielsweise ist der Arbeitszylinder 3 auch als Gleichlaufzylinder ausführbar, wobei an der Fußseite 34 des Arbeitskolbens 16 eine zweite Kolbenstange anschließt. Diese zweite Kolbenstange durchbricht dann die dem Fußbereich 38 benachbarte Stirnseite des Arbeitszylinders 3 und ragt aus dem Arbeitszylinder 3 heraus. An dieser zweiten Kolbenstange ist außerhalb des Arbeitszylinders 3 ebenfalls ein Federteller befestigbar, auf welchen die Ausschaltfeder einwirkt. Die Ausschaltfeder ist in diesem Fall als Druckfeder ausführbar, wobei sie den Federteller von dem Arbeitszylinder 3 weg drückt, oder als Zugfeder, wobei sie den Federteller von dem Arbeitszylinder weg zieht.
Weiterhin ist denkbar, die Ausschaltfeder von dem Antrieb zu lösen und direkt an oder in dem Leistungsschalter 1 anzuordnen. Der Antrieb umfasst ferner eine Einschaltspule 13, eine Ausschaltspule 11 sowie eine Verklinkung, welche eine an der Kolbenstange 48 befestigte Raste 32, eine Klinkenfeder 22 und eine Klinke 30 umfasst. Auf die Funktion dieser Komponenten wird noch eingegangen.
In Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden, ist der Antrieb aus Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden, während eines Schließvorgangs des Leistungsschalters 1 dargestellt.
Zum Schließen des Leistungsschalters 1 wird die Einschaltspule 13 angesteuert, so dass diese von einem Strom durchflössen wird. Die Einschaltspule 13 drückt nun das Steuerventil 12 entgegen der von der Ventilfeder 21 aufgebrachten Kraft in eine erste Position, in welcher das Steuerventil 12 die Steuerleitung Z mit der Druckleitung P hydraulisch verbindet.
Das unter verhältnismäßig hohem Druck stehende Fluid strömt aus der Druckleitung P in die Steuerleitung Z und weiter in den Fußbereich 38 des Arbeitszylinders 3. Der Druck im Fußbereich 38 auf die Fußseite 34 des Arbeitskolbens 16 steigt an und der Arbeitskolben 16 wird entgegen der durch die Ausschaltfeder 20 ausgeübten Kraft in eine erste Endstellung bewegt. Die Kolbenstange 48 schließt dabei den Leistungsschalter 1.
An der Kolbenstange 48, außerhalb des Federgehäuses 26 und außerhalb des Arbeitszylinders 3, ist die bereits erwähnte Raste 32 befestigt. Die bereits erwähnte Klinke 30 ist derart angeordnet und ausgestaltet, dass sie unmittelbar nach dem Einschalten des Leistungsschalters 1 in die Raste 32 einrastet und den Arbeitskolben 16 in der ersten Endstellung fixiert.
In Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden, ist der Antrieb aus Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden, mit geschlossenem Leistungsschalter 1 dargestellt.
Nachdem der Leistungsschalter 1 geschlossen ist, wird die Einschaltspule 13 abgesteuert und der Strom durch die Einschaltspule 13 fällt ab. Die Ventilfeder 21 drückt das Steuerventil 12 zurück in die zweite Position, in welcher das Steuerventil 12 die Steuerleitung Z mit der Tankleitung T hydraulisch verbindet.
Das unter verhältnismäßig hohem Druck stehende Fluid strömt aus dem Fußbereich 38 des Arbeitszylinders 3 in die Steuerleitung Z und weiter in die Tankleitung T. Der Druck im Fußbereich 38 des Arbeitszylinders 3 fällt ab.
Die Klinke 30 bleibt in der Raste 32 eingerastet und fixiert den Arbeitskolben 16 weiterhin in der ersten Endstellung. Der Leistungsschalter 1 bleibt also geschlossen.
Zum Öffnen des Leistungsschalters 1 wird die Klinke 30 aus der Raste 32 gezogen, wodurch die Verklinkung gelöst wird. Die Ausschaltfeder 20 drückt dann über den Federteller 24 und die Kolbenstange 48 den Arbeitskolben 16 in die zweite Endstellung und öffnet den Leistungsschalter 1.
In der hier gezeigten Darstellung umfasst die Verklinkung neben der Raste 32 und der Klinke 30 auch eine Klinkenfeder 22. Die Klinkenfeder 22 ist in diesem Beispiel als Druckfeder ausgeführt und derart angeordnet, dass sie die Klinke 30 aus der Raste 32 heraus drückt.
Solange die Ausschaltspule 11 von einem Strom durchflössen ist, drückt diese die Klinke 30 entgegen der von der Klinkenfeder 22 aufgebrachten Kraft in die Raste 32 hinein.
In diesem Beispiel bleibt der Leistungsschalter 1 eingeschaltet, während die Ausschaltspule 11 angesteuert wird, also so lange ein Strom durch die Ausschaltspule 11 fließt. Zum Öffnen des Leistungsschalters 1 wird die Ausschaltspule 11 abgesteuert, der Strom durch die Ausschaltspule 11 fällt ab und die Klinkenfeder 22 drückt die Klinke 30 aus der Raste 32 heraus. Dadurch wird der Leistungsschalter 1 geöffnet.
Durch diese Anordnung der Klinkenfeder 22 ergibt sich der Vorteil, dass bei Ausfall der Hilfsspannung der Leistungsschalter 1 automatisch geöffnet wird. Eine Blockierung des Leistungsschalters 1 im geschlossenen Zustand ist damit vermieden.
Ebenfalls ist es denkbar, die Klinkenfeder 22 derart anzuordnen, dass sie die Klinke 30 in die Raste 32 hinein drückt, wobei die Ausschaltspule 11 bei Stromfluss die Klinke 30 entgegen der von der Klinkenfeder 22 ausgeübten Kraft aus der Raste 32 heraus drückt.
Bei dieser Ausgestaltung ist zum Öffnen des Leistungsschalters 1 lediglich ein kurzzeitiger Stromfluss durch die Ausschaltspule 11 nötig.
Selbstverständlich ist die Klinkenfeder 22 auch als Zugfeder ausführbar. Ebenso ist auch eine Verklinkung ohne Klinkenfeder denkbar.
Bezuαszeichenliste
P Druckleitung
T Tankleitung
Z Steuerleitung
1 Leistungsschalter
3 Arbeitszylinder
4 Speicherzylinder
6 Tank
11 Ausschaltspule
12 Steuerventil
13 Einschaltspule
16 Arbeitskolben
17 Speicherfeder
20 Ausschaltfeder
21 Ventilfeder
22 Klinkenfeder
24 Federteller
26 Federgehäuse
30 Klinke
32 Raste
34 Fußseite des Arbeitskolbens
36 Kopfseite des Arbeitskolbens
38 Fußbereich des Arbeitszylinders
40 Kopfbereich des Arbeitszylinders
42 Speicherkolben
48 Kolbenstange

Claims

Patentansprüche
1. Antrieb zur Betätigung eines Hochspannungsleistungsschalters (1 ), umfassend einen Arbeitszylinder (3) und einen darin verschiebbaren Arbeitskolben (16), wobei ein Fußbereich (38) des Arbeitszylinders (3) hydraulisch mit einer Steuerleitung (Z) verbunden ist, und ein Steuerventil (12), an welches mindestens die Steuerleitung (Z), eine Druckleitung (P) und eine Tankleitung (T) angeschlossen sind, und welches in einer ersten Position die Steuerleitung (Z) mit der Druckleitung (P) hydraulisch verbindet, und welches in einer zweiten Position die Steuerleitung (Z) mit der Tankleitung (T) hydraulisch verbindet, wobei durch Verbringen des Steuerventils (12) in die erste Position der Arbeitskolben (16) in eine erste Endstellung bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausschaltfeder (20) zum Bewegen des Arbeitskolbens (16) in eine zweite
Endstellung vorgesehen ist.
2. Antrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Kopfbereich (40) des Arbeitszylinders (3) hydraulisch mit der Tankleitung (T) verbunden ist.
3. Antrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verklinkung vorgesehen ist, welche den Arbeitskolben (16) in der ersten Endstellung fixiert, und wobei durch Lösen der Verklinkung die Ausschaltfeder (20) den Arbeitskolben (16) in die zweite Endstellung bewegt.
4. Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kopfseite (36) des Arbeitskolbens (16) eine Kolbenstange (48) zur Betätigung des Leistungsschalters (1 ) anschließt, welche mit der Verklinkung zusammenwirkt.
5. Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verklinkung eine an der Kolbenstange (48) befestigte Raste (32) und eine Klinke (30) umfasst, wobei die Klinke (30) durch Einrasten in die Raste (32) den Arbeitskolben (16) in der ersten Endstellung fixiert.
6. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Klinkenfeder (22), welche die Klinke (30) aus der Raste (32) heraus drückt, und eine Ausschaltspule (11), welche bei Stromfluss die Klinke (30) in die Raste (32) hinein drückt, vorgesehen sind.
7. Antrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ventilfeder (21 ), welche das Steuerventil (12) in die zweite Position drückt, und eine Einschaltspule (13), welche bei Stromfluss das Steuerventil (12) in die erste Position drückt, vorgesehen sind.
8. Antrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausschaltfeder (20) als Zugfeder ausgeführt ist.
9. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausschaltfeder (20) als Druckfeder ausgeführt ist.
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