EP2684203B1 - Spannungswandler für eine schaltanlage - Google Patents

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EP2684203B1
EP2684203B1 EP20120717220 EP12717220A EP2684203B1 EP 2684203 B1 EP2684203 B1 EP 2684203B1 EP 20120717220 EP20120717220 EP 20120717220 EP 12717220 A EP12717220 A EP 12717220A EP 2684203 B1 EP2684203 B1 EP 2684203B1
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EP
European Patent Office
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voltage converter
switching arm
switching
pivotable
active part
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EP20120717220
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English (en)
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Michael GABER
Faik YILMAZ
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Siemens AG
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Siemens AG
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Publication date
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    • 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
    • H01H31/26—Air-break switches for high tension without arc-extinguishing or arc-preventing means with movable contact that remains electrically connected to one line in open position of switch
    • H01H31/28—Air-break switches for high tension without arc-extinguishing or arc-preventing means with movable contact that remains electrically connected to one line in open position of switch with angularly-movable contact
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/20—Instruments transformers
    • H01F38/22—Instruments transformers for single phase ac
    • H01F38/24—Voltage transformers

Definitions

  • the invention relates to a voltage converter for a switchgear.
  • Single-phase voltage transformers for high-voltage switchgear usually have an internal switching unit to electrically disconnect the switchgear from an active part of the voltage converter and connect to it again, for example, to check the functionality of the active part.
  • the switching unit often has a linearly movable contact member, which is movable by means of a Spindelhubgetriebes to a high voltage contact of the active part and away from this, to establish or interrupt the electrical connection of the switchgear with the active part.
  • the invention has for its object to provide a voltage converter with an improved switching unit for interrupting and producing an electrical connection to a switchgear.
  • An inventive voltage converter for a switchgear comprises an active part with a transformer and a contact element for electrically contacting the transformer and a mechanical switching unit for electrically connecting and disconnecting the switchgear and the active part.
  • the switching unit has a pivotable between two end positions and electrically conductive switching arm, which in a first of these end positions electrically conductive on the Contact element abuts and in the second end position, the switching unit and the active part electrically separated from each other.
  • a pivotable switching arm allows a much faster, more user-friendly and less expensive releasable electrical connection of an active part of a voltage converter with a switchgear than, for example, a linearly movable contact member.
  • no Spindelhubgetriebe is required for a linear movement of a contact member, whereby the cost and assembly time for the preparation of the voltage converter are advantageously reduced.
  • a pivotable switching arm allows a faster and easier production of a sufficient spatial distance of electrically conductive components as a linearly movable contact member, since with sufficient length of the switching arm, a small pivoting of the switching arm about a pivot axis, a relatively large displacement of an end remote from the pivot axis of the switching arm causes. This is particularly advantageous for high voltage converters because high voltages require sufficient spatial removal of the electrically conductive connection components of the active part and the switching unit to prevent excessive electric fields and gas discharges between the connection components.
  • the voltage converter has a stop element against which the switching arm abuts in its first end position.
  • a stop element spatially defines the first end position of the switching arm and advantageously allows a secure electrical connection of the contact element with the switching arm.
  • the switching arm is preferably pivotable in a pivoting plane about a pivot point.
  • the pivotability in a plane can be advantageously easy to implement, for. B. by attaching the switching arm to a rotatable about its longitudinal axis pivot axis, and also allows easy Pivoting of the switching arm, z. B. by a rotation of the pivot axis about its longitudinal axis.
  • the switching arm is pivotable in the pivoting plane by 180 degrees.
  • an achievable by a pivoting of the switching arm spatial distance electrical connection components of the switching arm and the active part can be maximized. This is particularly advantageous for high-voltage converter due to the above-mentioned requirements for the spatial distance of electrical connection components.
  • a part of a pivoting range of the switching arm is surrounded by an electric Wegarmableung from which the switching arm is brought out without contact and pivotally.
  • electric fields are advantageously shielded, in particular in high-voltage converters, and gas discharges from and to the switching arm are prevented.
  • Under the swivel range is understood to be swept by the switching between the two end positions range.
  • the Heidelberg consists for example of two shell-like Operaableungen, which are arranged on different sides of the pivoting range such that their openings are opposite.
  • the openings of the partial shields advantageously leave a gap for the pivoting range of the switching arm and electrical lines to the switching arm free.
  • the voltage converter preferably comprises a drive unit, by means of which the switching arm can be pivoted.
  • the switching arm can advantageously be pivoted safely.
  • the drive unit may be a hand drive device or a motor drive device.
  • the length of the switching arm is preferably selected as a function of a voltage level and / or of an operating pressure in the voltage converter. Under a voltage level, the Understood voltage for which the voltage converter is designed. Thereby, the length of the switching arm can be advantageously chosen so that the switching arm is far enough away in its second position of the active part to prevent excessive electric fields and gas discharges between it and the active part.
  • FIG. 1 shows a preferred embodiment of a single-phase voltage converter 1 according to the invention for a switchgear.
  • the voltage converter 1 comprises an active part 2 with a transformer 3 and a contact element 4 for electrically contacting the transformer 3 and a mechanical switching unit 5 for electrically connecting and disconnecting the switchgear and the active part 2.
  • the active part 2 and the switching unit 5 are in a housing 6 arranged.
  • the transformer 3 is surrounded by a transformer shield 7.
  • the transformer 3 and the transformer shield 7 are designed substantially cylindrical with a common cylinder axis, wherein the cylinder axis perpendicular to the plane of the FIG. 1 runs.
  • the active part 2 is fastened on both sides by means of holders 8 extending along the cylinder axis to a support frame 9 connected to the housing 6.
  • the switching unit 5 has a switching arm 10, which in one with the plane of the FIG. 1 coinciding pivot plane about a pivot point P 180 degrees hiss two end positions is pivotal.
  • first end position of the switching arm 10 is electrically connected to a free end 11 of the contact element 4 at.
  • the contact element 4 is formed as a stop element for the free end 11 of the switching arm 10 and disposed within the transformer shield 7.
  • the transformer shield 7 has an opening through which the free end 11 of the switching arm 10 to the contact element 4 is pivotable.
  • the Siemensarmableung 12 consists of two shell-like Operaableonnetenedion which are arranged on different sides of the pivoting area, with their openings facing each other, so that they leave a gap between them, from which the switching arm 10 is pivotally led out without touching the Wegarmableung 12 ,
  • the switching arm 10 is by means of a in the FIG. 1 not shown drive unit pivotable.
  • the drive unit comprises a shaft which is guided perpendicular to the pivot plane from the pivot point P through each opening in the Wegarmableung 12 and in the housing 6 out of the housing 6 and is coupled to the switching arm 10, that this pivotable by rotating the shaft is.
  • the switching arm 10 can be advantageously pivoted from outside the housing 6 via the shaft.
  • the drive unit can be designed as a manual drive device for manual rotation of the shaft or as a motor drive device for motor-driven rotation of the shaft.
  • the switching unit 5 is connected via a spacer 13 and electrically non-conductive support struts 14 to the housing 6.

Landscapes

  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Rotary Switch, Piano Key Switch, And Lever Switch (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Spannungswandler für eine Schaltanlage.
  • Einphasige Spannungswandler für Hochspannungsschaltanlagen weisen üblicherweise eine interne Schalteinheit auf, um die Schaltanlage elektrisch von einem Aktivteil des Spannungswandlers zu trennen und wieder mit ihm zu verbinden, beispielsweise zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Aktivteils. Dazu weist die Schalteinheit häufig ein linear bewegliches Kontaktglied auf, das mittels eines Spindelhubgetriebes zu einem Hochspannungskontakt des Aktivteils und von diesem weg bewegbar ist, um die elektrische Verbindung der Schaltanlage mit dem Aktivteil herzustellen oder zu unterbrechen.
  • Das Dokument " EP 0 008 821 A1 " offenbart einen Spannungswandler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spannungswandler mit einer verbesserten Schalteinheit zur Unterbrechung und Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einer Schaltanlage anzugeben.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Spannungswandler mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Ein erfindungsgemäßer Spannungswandler für eine Schaltanlage umfasst ein Aktivteil mit einem Transformator und einem Kontaktelement zum elektrischen Kontaktieren des Transformators sowie eine mechanische Schalteinheit zum elektrischen Verbinden und Trennen der Schaltanlage und des Aktivteils. Die Schalteinheit weist einen zwischen zwei Endstellungen schwenkbaren und elektrisch leitfähigen Schaltarm auf, der in einer ersten dieser Endstellungen elektrisch leitend an dem Kontaktelement anliegt und in der zweiten Endstellung die Schalteinheit und das Aktivteil elektrisch voneinander trennt.
  • Ein schwenkbarer Schaltarm ermöglicht eine wesentlich schnellere, bedienerfreundlichere und kostengünstigere lösbare elektrische Verbindung eines Aktivteils eines Spannungswandlers mit einer Schaltanlage als beispielsweise ein linear bewegliches Kontaktglied. Insbesondere wird kein Spindelhubgetriebe für eine lineare Bewegung eines Kontaktgliedes benötigt, wodurch die Kosten und Montagezeit zur Herstellung des Spannungswandlers vorteilhaft reduziert werden. Außerdem ermöglicht ein schwenkbarer Schaltarm eine schnellere und einfachere Herstellung eines ausreichenden räumlichen Abstandes von elektrisch leitenden Komponenten als ein linear bewegliches Kontaktglied, da bei ausreichender Länge des Schaltarms eine kleine Schwenkung des Schaltarms um eine Schwenkachse eine relativ große Verschiebung eines von der Schwenkachse entfernten Endes des Schaltarms bewirkt. Dies ist insbesondere für Hochspannungswandler vorteilhaft, da Hochspannungen eine ausreichende räumliche Entfernung der elektrisch leitenden Verbindungskomponenten des Aktivteils und der Schalteinheit erfordern, um zu hohe elektrische Felder und Gasentladungen zwischen den Verbindungskomponenten zu verhindern.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Spannungswandler ein Anschlagelement auf, an dem der Schaltarm in seiner ersten Endstellung anschlägt. Ein derartiges Anschlagelement definiert räumlich die erste Endstellung des Schaltarms und ermöglicht vorteilhaft eine sichere elektrische Verbindung des Kontaktelements mit dem Schaltarm.
  • Ferner ist der Schaltarm vorzugsweise in einer Schwenkebene um einen Schwenkpunkt schwenkbar. Die Schwenkbarkeit in einer Ebene lässt sich vorteilhaft einfach realisieren, z. B. durch eine Befestigung des Schaltarms an einer um ihre Längsachse drehbare Schwenkachse, und ermöglicht außerdem eine einfache Schwenkung des Schaltarms, z. B. durch eine Drehung der Schwenkachse um ihre Längsachse.
  • Vorzugsweise ist der Schaltarm dabei in der Schwenkebene um 180 Grad schwenkbar. Dadurch kann eine durch eine Schwenkung des Schaltarms erreichbare räumliche Entfernung elektrischer Verbindungskomponenten des Schaltarms und des Aktivteils maximiert werden. Dies ist insbesondere für Hochspannungswandler aufgrund der oben bereits genannten Anforderungen an den räumlichen Abstand elektrischer Verbindungskomponenten vorteilhaft.
  • Vorzugsweise ist ein Teil eines Schwenkbereiches des Schaltarms von einer elektrischen Schaltarmabschirmung umgeben, aus der der Schaltarm berührungsfrei und schwenkbar herausgeführt ist. Dadurch werden insbesondere bei Hochspannungswandlern vorteilhaft elektrische Felder abgeschirmt und Gasentladungen von und zu dem Schaltarm verhindert. Unter dem Schwenkbereich wird dabei der von dem Schaltarm zwischen den beiden Endstellungen überstrichene Bereich verstanden.
  • Die Schaltarmabschirmung besteht beispielsweise aus zwei schalenartigen Teilabschirmungen, die auf verschiedenen Seiten des Schwenkbereiches derart angeordnet sind, dass sich ihre Öffnungen gegenüber liegen. Auf diese Weise lassen die Öffnungen der Teilabschirmungen vorteilhaft einen Zwischenraum für den Schwenkbereich des Schaltarms und elektrischen Leitungen zu dem Schaltarm frei.
  • Ferner umfasst der Spannungswandler bevorzugt eine Antriebseinheit, mittels der der Schaltarm schwenkbar ist. Dadurch kann der Schaltarm vorteilhaft gefahrlos geschwenkt werden. Die Antriebseinheit kann eine Handantriebsvorrichtung oder eine Motorantriebsvorrichtung sein.
  • Die Länge des Schaltarms ist vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Spannungsebene und/oder von einem Betriebsdruck in dem Spannungswandler gewählt. Unter einer Spannungsebene wird die Spannung verstanden, für die der Spannungswandler ausgelegt ist. Dadurch kann die Länge des Schaltarms vorteilhaft so gewählt werden, dass der Schaltarm in seiner zweiten Position weit genug von dem Aktivteil entfernt ist, um zu hohe elektrische Felder und Gasentladungen zwischen ihm und dem Aktivteil zu verhindern.
  • Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf einer Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:
    • FIG 1
    schematisch einen einphasigen Spannungswandler.
  • Figur 1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen einphasigen Spannungswandlers 1 für eine Schaltanlage.
  • Der Spannungswandler 1 umfasst ein Aktivteil 2 mit einem Transformator 3 und einem Kontaktelement 4 zum elektrischen Kontaktieren des Transformators 3 und eine mechanische Schalteinheit 5 zum elektrischen Verbinden und Trennen der Schaltanlage und des Aktivteils 2. Das Aktivteil 2 und die Schalteinheit 5 sind in einem Gehäuse 6 angeordnet.
  • Der Transformator 3 ist von einer Transformatorabschirmung 7 umgeben. Der Transformator 3 und die Transformatorabschirmung 7 sind im Wesentlichen zylindrisch mit einer gemeinsamen Zylinderachse ausgeführt, wobei die Zylinderachse senkrecht zu der Zeichenebene der Figur 1 verläuft. Das Aktivteil 2 ist über entlang der Zylinderachse verlaufende Halterungen 8 zweiseitig an einem mit dem Gehäuse 6 verbundenen Stützrahmen 9 befestigt.
  • Die Schalteinheit 5 weist einen Schaltarm 10 auf, der in einer mit der Zeichenebene der Figur 1 zusammenfallenden Schwenkebene um einen Schwenkpunkt P um 180 Grad zischen zwei Endstellungen schwenkbar ist.
  • In einer in Figur 1 dargestellten ersten Endstellung liegt der Schaltarm 10 mit einem freien Ende 11 elektrisch leitend an dem Kontaktelement 4 an. Das Kontaktelement 4 ist als ein Anschlagelement für das freie Ende 11 des Schaltarms 10 ausgebildet und innerhalb der Transformatorabschirmung 7 angeordnet. Die Transformatorabschirmung 7 weist eine Öffnung auf, durch die das freie Ende 11 des Schaltarms 10 zu dem Kontaktelement 4 schwenkbar ist.
  • In der zweiten Endstellung ist das freie Ende 11 des Schaltarms 10 von dem Aktivteil 2 abgewandt. Die zweite Endstellung sowie einige Zwischenstellungen des Schaltarms 10 sind in Figur 1 gestrichelt dargestellt.
  • Ein Teil des Schwenkbereichs des Schaltarms 10 ist von einer Schaltarmabschirmung 12 umgeben. Die Schaltarmabschirmung 12 besteht aus zwei schalenartigen Teilabschirmungen, die auf verschiedenen Seiten des Schwenkbereiches angeordnet sind, wobei sich ihre Öffnungen gegenüber liegen, so dass sie zwischen ihnen einen Zwischenraum frei lassen, aus dem der Schaltarm 10 schwenkbar herausgeführt ist, ohne die Schaltarmabschirmung 12 zu berühren.
  • Der Schaltarm 10 ist mittels einer in der Figur 1 nicht dargestellten Antriebseinheit schwenkbar. Die Antriebseinheit umfasst eine Welle, die senkrecht zur Schwenkebene von dem Schwenkpunkt P aus durch jeweils eine Öffnung in der Schaltarmabschirmung 12 und im Gehäuse 6 aus dem Gehäuse 6 heraus geführt ist und derart an den Schaltarm 10 gekoppelt ist, dass dieser durch Drehen der Welle schwenkbar ist. Dadurch lässt sich der Schaltarm 10 über die Welle vorteilhaft von außerhalb des Gehäuses 6 schwenken. Die Antriebseinheit kann dabei als Handantriebsvorrichtung zur manuellen Drehung der Welle oder als Motorantriebsvorrichtung zur motorgetriebenen Drehung der Welle ausgebildet sein.
  • Die Schalteinheit 5 ist über einen Distanzhalter 13 und elektrisch nicht leitende Stützstreben 14 mit dem Gehäuse 6 verbunden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Spannungswandler
    2
    Aktivteil
    3
    Transformator
    4
    Kontaktelement
    5
    Schalteinheit
    6
    Gehäuse
    7
    Transformatorabschirmung
    8
    Halterung
    9
    Stützrahmen
    10
    Schaltarm
    11
    freies Ende
    12
    Schaltarmabschirmung
    13
    Distanzhalter
    14
    Stützstrebe
    P
    Schwenkpunkt

Claims (10)

  1. Spannungswandler (1) für eine Schaltanlage, umfassend ein Aktivteil (2) mit einem Transformator (3) und einem Kontaktelement (4) zum elektrischen Kontaktieren des Transformators (3) und eine mechanische Schalteinheit (5) zum elektrischen Verbinden und Trennen der Schaltanlage und des Aktivteils (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (5) einen zwischen zwei Endstellungen schwenkbaren und elektrisch leitfähigen Schaltarm (10) aufweist, der in einer ersten dieser Endstellungen elektrisch leitend an dem Kontaktelement (4) anliegt und in der zweiten Endstellung die Schalteinheit (5) und das Aktivteil (2) elektrisch voneinander trennt.
  2. Spannungswandler (1) nach Anspruch 1,
    gekennzeichnet durch
    ein Anschlagelement, an dem der Schaltarm (10) in der ersten Endstellung anschlägt.
  3. Spannungswandler (1) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Schaltarm (10) in einer Schwenkebene um einen Schwenkpunkt (P) schwenkbar ist.
  4. Spannungswandler (1) nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Schaltarm (10) in der Schwenkebene um 180 Grad schwenkbar ist.
  5. Spannungswandler (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    gekennzeichnet durch
    eine einen Teil eines Schwenkbereiches des Schaltarms (10) umgebende elektrische Schaltarmabschirmung (12), aus der der Schaltarm (10) berührungsfrei und schwenkbar herausgeführt ist.
  6. Spannungswandler (1) nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Schaltarmabschirmung (12) aus zwei schalenartigen Teilabschirmungen besteht, die auf verschiedenen Seiten des Schwenkbereiches derart angeordnet sind, dass sich ihre Öffnungen gegenüber liegen.
  7. Spannungswandler (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    gekennzeichnet durch
    eine Antriebseinheit, mittels der der Schaltarm (10) schwenkbar ist.
  8. Spannungswandler (1) nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Antriebseinheit eine Handantriebsvorrichtung ist.
  9. Spannungswandler (1) nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Antriebseinheit eine Motorantriebsvorrichtung ist.
  10. Spannungswandler (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Länge des Schaltarms (10) in Abhängigkeit von einer Spannungsebene und/oder von einem Betriebsdruck in dem Spannungswandler (1) gewählt ist.
EP20120717220 2011-04-21 2012-03-28 Spannungswandler für eine schaltanlage Active EP2684203B1 (de)

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