EP3284097B1 - Schnell schliessendes schaltelement - Google Patents

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EP3284097B1
EP3284097B1 EP16726294.8A EP16726294A EP3284097B1 EP 3284097 B1 EP3284097 B1 EP 3284097B1 EP 16726294 A EP16726294 A EP 16726294A EP 3284097 B1 EP3284097 B1 EP 3284097B1
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EP
European Patent Office
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contact
locking
moving contact
switch
grounding switch
Prior art date
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Active
Application number
EP16726294.8A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP3284097A1 (de
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Werner Schmidt
Martin Böttcher
Karsten Freundt
Stefan Lecheler
Thomas ERLWEIN
Sarai GONZALEZ
Christian HEINRICHS
Dorothea POHLMANN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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 Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP3284097A1 publication Critical patent/EP3284097A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3284097B1 publication Critical patent/EP3284097B1/de
Active legal-status Critical Current
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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
    • 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
    • H01H33/68—Liquid-break switches, e.g. oil-break
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01H31/00—Air-break switches for high tension without arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H31/003—Earthing switches
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/22—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H3/30—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor
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    • 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
    • H01H31/32—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 rectilinearly-movable contact
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/22—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H3/30—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor
    • H01H2003/3089—Devices for manual releasing of locked charged spring motor; Devices for remote releasing

Definitions

  • the invention relates to a fast-closing switching element, in particular a fast-closing earthing switch, in particular for use in low-voltage systems, medium-voltage systems or high-voltage systems.
  • the DE2211463A1 discloses an earth electrode for a high voltage conductor insulated with an insulating gas.
  • a switch that uses a chemical gas generator to move the movable contact of the switch.
  • a disadvantage of the use of chemical gas reactors is the use of reactive propellants, which are subject to aging and thus require a corresponding periodic maintenance.
  • a disadvantage is in particular the costly double execution of the vacuum chamber and the associated long switching paths, which must cover the movable contact piece, and thus longer switching times.
  • Another disadvantage is that the connected in the case of switching vacuum can not be easily separated again and the switch can be used again, even if the chemical gas generator has been renewed.
  • the object of the invention is therefore to provide an improved fast-switching switch that switches both faster or at least switches quickly, as well as compared to the prior art can be produced inexpensively, and is less expensive than switches from the prior art, as well is reusable after a switching event.
  • the insulating section can be completely filled with insulating liquid 30, wherein the insulating liquid 30 is displaced upon closing of the switch, so in case of switching, in a displacement volume not shown, preferably displaced into a resulting behind the moving moving contact displacement volume.
  • the displacement volume in the open switch state can be closed by a separation device, in particular with a flap or a valve or a bidirectional valve as a separation device. Only with switch triggering, so triggering the triggering device then the separation device is opened and / or unlocked.
  • An advantage of the solution according to the invention is that the driving force from the moment of release is ready and is accelerated by the moving contact 17 immediately with maximum force.
  • Another advantage is that the life of a mechanical energy store, in particular a spring package, is higher than that of a gas generator, in particular higher than that of a chemical gas generator.
  • Another advantage is that special regulations regarding the storage and handling of explosives are not necessary neither in production nor in use.
  • Another advantage is that the entire function of the switch can be checked, as a loading and unloading of the mechanical energy storage, in particular the tensioning and relaxing of the spring assembly, is possible and by measuring, for example, the clamping torque and a function of the drive is given in principle. This enables easy quality control in production and, if necessary, also in or on the installed system.
  • a test of the electrical trip circuit, in particular solenoid coil 19 or strap 20 is possible at any time safely.
  • the insulating liquid is transported after a case of switching and reopening of the switch and / or tensioning of the mechanical energy storage, so more generally the introduction of mechanical energy into the mechanical memory, again from the displacement volume in the insulating section and optionally the Isolierumble again from Displacement volume separated, for example by a flap, and optionally the separation device interlocked between insulating section and displacement volume again.
  • the blocking agent 13, 16 consists of a pull rod 16 and a clamping nut 13
  • the locking device 14 is formed by locking balls 14
  • the mechanical energy storage 4 is realized by a spring package 4
  • the triggering device 19 is formed by a release magnet.
  • the clamping nut 13 can the mechanical energy storage 4 initially or after a switching event energy is supplied again, in particular a spring assembly 4 are stretched again.
  • the moving contact 17 can be moved from the closed switch position to the open switch position.
  • the spring assembly 4 in the relaxed state, with the aid of the clamping nut 13 is tensioned, and that the locking cage 15 with one or more screws to the pull rod 16 against tripping is securable.
  • the blocking agent 27 is formed by a control pin 27
  • the locking device 14 is formed by a locking cage 15 and locking balls 14
  • the triggering device 19a, 19b of holding electrodes 19a, 19b and a clamping band 20 is formed, and the mechanical Energy storage 24 is realized to trigger by a control spring 24.
  • the triggering of the switch takes place by a destruction of the tension band 20 by an electric control pulse, the tension band 20 burns.
  • the electrical control pulse is generated between the holding electrodes 19a, 19b.
  • the tension band 20 is made of carbon fibers, since they carry a high tensile stress and can be designed to be correspondingly thin.
  • the carbon fiber has a comparatively high specific resistance and a low mass, so that little energy is required for burning through.
  • the actuator is formed by a half-wave and the locking device is a pawl.
  • the contact guide 5 is designed such that the moving contact only in a final phase of a closing operation of the earthing switch 1, so shortly before the moving contact 17 hits the fixed contact 8, a large-scale mechanical contact between moving contact 17 and fixed contact 8 is formed, the leads to a deceleration of the movement of the moving contact 17 and causes an electrical contact between the contact guide 5 and moving contacts 17.
  • the contact guide 5 and / or the moving contact 17 and / or the fixed contact 8 has a brake layer 9 in at least one region in which the moving contact 17 can be brought into contact with the contact guide 5 and / or the fixed contact 8, wherein the brake layer 9 is made of electrically conductive material and is designed so that the speed of the moving contact 17 is reduced by the impact on the brake layer 9.
  • the fixed contact 8 has a braking layer 9 in the contact region with the moving contact, so that the movable contact piece 17 striking the fixed contact 8 at high speed is additionally braked by deformation of the electrically conductive braking layer 9. It is further preferred that the brake layer 9 is plastically deformable by foamed metal or a suitably structured surface.
  • the brake layer 9 at least partially melts the brake layer 9 and so by the impact of the moving contact 17 on the brake layer 9, and / or by the impact of the fixed contact 8 on the brake layer, and / or by the impact of the contact guide 5 on the brake layer the fixed contact 8 and / or the moving contact 17 and / or the contact guide 5 with the fixed contact 8 and / or the moving contact 17 and / or the contact guide 5 is soldered or soldered.
  • holes or channels are present in the moving contact and / or fixed contact, which allow the insulating liquid can escape from the closing gap between moving contact and fixed contact, even if the edges of moving contact and fixed contact already touch.
  • moving contact and fixed contact are designed as interlocking or partially interlocking conical surfaces.
  • FIG. 1 a fast earthing switch 1 is shown, wherein the triggering mechanism includes a magnetic trip.
  • a triggering magnet 19 is used as a triggering device 19.
  • the control pin (27) of the trigger magnet 19 acts on the locking cage 15 a.
  • the pull rod 16 is held by locking balls 14 in the locking cage 15. At its other end, the pull rod 16 is connected to the spring assembly 4 and the moving contact 17. Between the fixed contact 8 and the moving contact 17, an insulating gap is present in the open switching state.
  • This insulating section is filled with an insulating liquid, in particular insulating oil or insulator 30.
  • FIG. 1 an advantageous embodiment of the fixed contact 8, in which the fixed contact 8 has a brake layer 9 at its contact surface.
  • the special earthing switch 1 an insulating housing 7 and an outer housing 25, which may also be made in one piece.
  • the moving contact 17 is guided on at least part of the switching path through a contact guide 5.
  • This contact guide 5 also serves to make electrical contact with the moving contact 17 in the closed switch position.
  • the contact guide 5 is electrically connected via a current bridge 23 to the ground contact 22.
  • the ground contact 22 is also referred to as the second supply line 22.
  • the fixed contact 8 can be contacted via a first supply line 8 '.
  • a clamping nut 13 is provided for clamping the spring assembly 4.
  • FIG. 2 shows a partial section of a grounding switch according to the invention, wherein here as an alternative solution, a thermal tripping is realized.
  • the thermal release for the control spring 24 is by a clamping band 20 which is attached to the holding electrodes 19a, 19b or is stretched over these holding electrodes 19a, 19b such that the control spring 24 is held in the cocked position.
  • the control spring 24 is actuated in the case of triggering the control pin 27 which moves the locking cage 15 such that the moving contact is triggered and is accelerated by the control spring 24 in the direction of the fixed contact.
  • the tensioning band 20 can be thermally destroyed by an electrical pulse generated between the holding electrodes 19a, 19b and a switching triggered.
  • the screws 35 serve to fix the drawbar during maintenance or during the tensioning of the control spring 24th
  • FIG. 3 shows an alternative triggering mechanism.
  • an electromagnet serves as a triggering device 19 which can act with a control pin 27 on the movable, in particular rotatable, mounting a half-wave 15 'such that the pawl 14' is released.

Landscapes

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

Description

  • Die Erfindung betrifft ein schnell schließendes Schaltelement, insbesondere einen schnell schließenden Erdungsschalter, insbesondere zur Verwendung in Niederspannungsanlagen, Mittelspannungsanlagen oder Hochspannungsanlagen.
  • Die DE2211463A1 offenbart einen Erder für einen Hochspannungsleiter, der mit einem Isoliergas isoliert ist.
  • Aus der US 2010219162 A1 ist ein Schalter bekannt, der einen chemischen Gasgenerator einsetzt, um den beweglichen Kontakt des Schalters zu bewegen.
  • Ein Nachteil beim Einsatz chemischer Gasreaktoren besteht in der Verwendung von reaktiven Treibsätzen, die einer Alterung unterliegen und somit eine entsprechende regelmäßige Wartung erfordern.
  • Ein weiterer Nachteil der chemischen Gasreaktoren besteht darin, dass die Antriebskraft erst durch die Reaktion der chemischen Stoffe, also der reaktiven Treibsätze, aufgebaut werden muss bevor der bewegliche Kontakt beschleunigt werden kann.
  • Um eine statistische ungewollte Durchschlagsentladung und so einen ungewollten Kurzschluss zu vermeiden, offenbaren die US 2010219162 A1 und die WO 10022938 A1 die Verwendung von zwei getrennten Vakua, die im Schaltfall beide durch den beweglichen Kontakt zu überbrücken sind.
  • Nachteilig ist dabei insbesondere die kostenaufwendige doppelte Ausführung der Vakuumkammer und die damit verbundenen langen Schaltwege, die das bewegliche Schaltstück zurücklegen muss, und damit auch längere Schaltzeiten.
  • Außerdem nachteilig ist, dass die im Schaltfall verbundenen Vakua nicht einfach wieder getrennt und der Schalter erneut genutzt werden kann, selbst wenn der chemische Gasgenerator erneuert worden ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es nun, einen verbesserten schnell schaltenden Schalter bereitzustellen, der sowohl schneller schaltet oder zumindest schnell schaltet, als auch im Vergleich zum Stand der Technik kostengünstig produziert werden kann, als auch wartungsärmer ist als Schalter aus dem Stand der Technik, als auch nach einem Schaltfall wiederverwendbar ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Patentanpruchs 1 und die von diesen abhängigen Ansprüche gelöst.
  • Ein erfindungsgemäßer Schalter, insbesondere ein Erdungsschalter, zum schnellen Herstellen einer Erdverbindung und damit insbesondere zum Löschen eines Störlichtbogens beitragender Erdungsschalter für eine Schaltanlage, insbesondere eine Niederspannungsanlage oder eine Mittelspannungsanlage oder eine Hochspannungsanlage, weist dabei die folgenden Merkmale auf:
    • einen Festkontakt mit einer ersten Leitungszuführung,
    • einen Bewegkontakt,
    • eine Kontaktführung mit einer zweiten Leitungszuführung,
    • einen mechanischen Energiespeicher,
    • im geöffneten Zustand eine Isolierstrecke zwischen dem Festkontakt und dem Bewegkontakt, wobei die Isolierstrecke zumindest teilweise mit Isolieflüssigkeit, wie insbesondere Isolieröl oder Isolierester, gefüllt ist,
    • eine Auslösevorrichtung, und
    • einen Sperrmechanismus.
  • Der Sperrmechanismus weist mindestens auf:
    • ∘ ein Stellelement, wie einen Sperrkäfig oder eine Halbwelle,
    • ∘ einer Sperrvorrichtung, wie eine Kugel oder Klinke, und
    • ∘ einem Sperrvermittler oder Übertragungselement.
    Wobei:
    • der Sperrvermittler mit dem Bewegkontakt verbindbar ist,
    • der mechanische Energiespeicher mit dem Sperrvermittler verbindbar ist,
    • der Sperrvermittler mittels einer Sperrvorrichtung mit dem Sperrkäfig haltbar ist,
    • der Sperrvermittler von der Sperrvorrichtung aus dem Sperrkäfig mittels einer Auslösevorrichtung entlassbar ist,
    • der Bewegkontakt von dem mechanischen Energiespeicher mittels des Sperrvermittlers, oder über den Sperrvermittler, derartig beschleunigbar ist, dass der Bewegkontakt mit dem Festkontakt kontaktierbar ist,
    • die Kontaktführung sowohl der Führung der Bewegung des Bewegkontaktes dient als auch der Kontaktierung des Bewegkontaktes dient, und
    • die Isolierflüssigkeit beim Schließen des Erdungsschalters vom Bewegkontakt verdrängbar ist.
  • Insbesondere kann die Isolierstrecke vollständig mit Isolierflüssigkeit 30 gefüllt sein, wobei die Isolierflüssigkeit 30 beim Schließen des Schalters, also im Schaltfall, in ein nicht gezeigtes Verdrängungsvolumen verdrängt wird, bevorzugt in ein hinter dem bewegten Bewegkontakt entstehendes Verdrängungsvolumen verdrängt wird. Bevorzugter Weise kann das Verdrängungsvolumen im offenen Schalterzustand durch eine Trennungseinrichtung verschlossen sein, insbesondere mit einer Klappe oder einem Ventil oder einem bidirektionalen Ventil als Trennungseinrichtung. Erst mit Schalterauslösung, also Auslösung der Auslösevorrichtung wird dann die Trennungseinrichtung geöffnet und/oder entriegelt.
  • Vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Lösung ist, dass die Antriebskraft vom Moment der Auslösung bereit steht und durch der Bewegkontakt 17 sofort mit maximaler Kraft beschleunigt wird.
  • Ein weiterer Vorteil ist, dass die Lebensdauer eines mechanischen Energiespeichers, insbesondere eines Federpaketes, höher ist, als die eines Gasgenerators, insbesondere höher ist als die eines chemischen Gasgenerators.
  • Ein weiterer Vorteil ist, dass weder in der Fertigung noch im Einsatz spezielle Vorschriften bezüglich der Lagerung und der Handhabung von Explosivstoffen notwendig werden.
  • Ein weiterer Vorteil ist, dass die gesamte Funktion des Schalters überprüft werden kann, da ein Laden und Entladen des mechanischen Energiespeichers, insbesondere das Spannen und Entspannen des Federpaketes, möglich ist und durch Messung zum Beispiel des Spannmomentes auch eine Funktion des Antriebes prinzipiell gegeben ist. Das ermöglicht eine einfache Qualitätskontrolle in der Fertigung und ggfs. auch in oder an der montierten Anlage.
  • Eine Prüfung des elektrischen Auslösekreises, insbesondere Magnetspule 19 oder Spannband 20 ist jederzeit gefahrlos möglich.
  • Weiter vorteilhaft ist, dass es in Isolierflüssigkeiten, insbesondere Isolierölen oder Isolierestern, im Gegensatz zum Vakuum, keine Restwahrscheinlichkeit von statistischen ungewollten Durchschlagsentladungen gibt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Isolierflüssigkeit nach einem Schaltfall und beim erneuten Öffnen des Schalters und/oder Spannen des mechanischen Energiespeichers, also allgemeiner dem Einbringen von mechanischer Energie in den mechanischen Speicher, wieder aus dem Verdrängungsvolumen in die Isolierstrecke transportiert und gegebenenfalls die Isolierstrecke wieder vom Verdrängungsvolumen getrennt, zum Beispiel durch eine Klappe, und gegebenenfalls die Trennungseinrichtung zwischen Isolierstrecke und Verdrängungsvolumen wieder verriegelt.
  • Bevorzugt wird, dass der Sperrvermittler 13, 16 aus einer Zugstange 16 und einer Spannmutter 13 besteht, die Sperrvorrichtung 14 von Sperrkugeln 14 gebildet wird, der mechanische Energiespeicher 4 durch ein Federpacket 4 realisiert wird, und die Auslösevorrichtung 19 durch einen Auslösemagneten gebildet wird.
  • Mittels der Spannmutter 13 kann dem mechanischen Energiespeicher 4 initial oder nach einem Schaltfall wieder Energie zugeführt werden, insbesondere ein Federpaket 4 wieder gespannt werden. Dabei kann auch der Bewegkontakt 17 aus der geschlossenen Schalterposition in die geöffnete Schalterposition bewegt werden.
  • Gegebenenfalls wird beim betätigen der Spannmutter 13 auch die Isolierflüssigkeit 30 von dem Verdrängungsvolumen in die Isolierstrecke transportiert.
  • Weiter wird bevorzugt, dass das Federpaket 4 im entspannten Zustand, mit Hilfe der Spannmutter 13 spannbar ist, und dass der Sperrkäfig 15 mit einer oder mehr Schrauben zur Zugstange 16 gegen Auslösung sicherbar ist.
  • Auch wird bevorzugt, dass der Sperrvermittler 27 von einem Steuerbolzen 27 gebildet wird, die Sperrvorrichtung 14, von einem Sperrkäfig 15 und von Sperrkugeln 14 gebildet wird, die Auslösevorrichtung 19a, 19b von Halteelektroden 19a, 19b und einem Spannband 20 gebildet wird, und der mechanische Energiespeicher 24 zum Auslösen durch eine Steuerfeder 24 realisiert wird.
  • Die Auslösung des Schalters erfolgt durch eine Zerstörung des Spannbandes 20, indem ein elektrischer Steuerimpuls das Spannband 20 durchbrennt.
  • Der elektrische Steuerimpuls wird dabei zwischen den Halteelektroden 19a, 19b erzeugt.
  • In einer bevorzugten Ausführung wird das Spannband 20 aus Carbonfasern hergestellt, da diese eine hohe Zugspannung tragen und entsprechend dünn ausgelegt werden können. Zusätzlich hat die Carbonfaser einen vergleichsweise hohen spezifischen Widerstand und eine geringe Masse, so dass wenig Energie zum Durchbrennen erforderlich ist.
  • Auch wird bevorzugt, dass das Stellelement von einer Halbwelle gebildet wird und die Sperrvorrichtung eine Klinke ist.
  • Ebenfalls bevorzugt wird, dass die Kontaktführung 5 derart gestaltet ist, dass der Bewegkontakt erst in einer Schlussphase eines Schließvorganges des Erdungsschalters 1, also kurz bevor der Bewegkontakt 17 auf den Festkontakt 8 trifft, ein großflächiger mechanischer Kontakt zwischen Bewegkontakt 17 und Festkontakt 8 entsteht, der zu einer Abbremsung der Bewegung des Bewegkontaktes 17 führt und einen elektrischen Kontakt zwischen Kontaktführung 5 und Bewegkontakte 17 bewirkt.
  • Bevorzugt wird auch, dass die Kontaktführung 5 und/oder der Bewegkontakt 17 und/oder der Festkontakt 8 eine Bremsschicht 9 in mindestens einem Bereich aufweist, in der der Bewegkontakt 17 mit der Kontaktführung 5 und/oder dem Festkontakt 8 in Kontakt bringbar ist, wobei die Bremsschicht 9 aus elektrisch leitendem Material besteht und so ausgelegt ist, dass die Geschwindigkeit des Bewegkontaktes 17 durch das Auftreffen auf die Bremsschicht 9 verringert wird.
  • Auch wird bevorzugt, dass der Festkontakt 8 im Kontaktbereich mit dem Bewegkontakt eine Bremsschicht 9 aufweist, so dass das mit hoher Geschwindigkeit auf den Festkontakt 8 aufschlagende bewegliche Kontaktstück 17 durch Verformung der elektrisch leitenden Bremsschicht 9 zusätzlich abgebremst wird. Weiter bevorzugt wird, dass die Bremsschicht 9 durch aufgeschäumtes Metall oder eine geeignet strukturierte Oberfläche plastisch verformbar ist.
  • Ebenfalls bevorzugt wird, dass durch das Auftreffen des Bewegkontaktes 17 auf die Bremsschicht 9, und/oder durch das Auftreffen des Festkontaktes 8 auf die Bremsschicht, und/oder durch das Auftreffen der Kontaktführung 5 auf die Bremsschicht, die Bremsschicht 9 zumindest teilweise aufschmilzt und so den Festkontakt 8 und/oder den Bewegkontakt 17 und/oder die Kontaktführung 5 mit dem Festkontakt 8 und/oder dem Bewegkontakt 17 und/oder der Kontaktführung 5 verlötet oder verlötbar ist.
  • Bevorzugt wird auch, dass der Hauptstrom im geschlossenen Schaltzustand vom Festkontakt (8) über die Bremsschicht (9), den Bewegkontakt (17), die Kontaktführung (5), zu einer zweiten Leitungszuführung (22, 23), bestehend aus einer Strombrücken (23) und einem feststehenden Massekontakt (22), fließt.
  • Auch wird bevorzugt, dass Bohrungen oder Kanäle im Bewegkontakt und/oder Festkontakt vorhanden sind, die es erlauben, das Isolierflüssigkeit aus dem sich schließenden Zwischenraum zwischen Bewegkontakt und Festkontakt austreten kann, auch wenn sich die Ränder von Bewegkontakt und Festkontakt bereits berühren. Insbesondere wenn Bewegkontakt und Festkontakt als ineinandergreifende oder teilweise ineinandergreifende Kegelflächen ausgebildet sind.
  • Im Folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren erläutert
    • Figur 1
    Schnittbild durch einen erfindungsgemäßen Schalters, bzw. Erdungsschalter mit magnetischer Auslösung.
    Figur 2
    Schnittbild durch einen erfindungsgemäßen Schalters, bzw. Erdungsschalter mit thermischer Auslösung, wobei nur der Auslösungsmechanismus gezeigt ist.
    Figur 3
    Alternativer Auslösungsmechanismus
  • In Figur 1 ist ein schneller Erdungsschalter 1 dargestellt, wobei der Auslösemechanismus eine magnetische Auslösung beinhaltet. Dabei wird als Auslösevorrichtung 19 ein Auslösemagnet 19 verwendet. Der Steuerbolzen (27) des Auslösemagneten 19 wirkt auf den Sperrkäfig 15 ein. Die Zugstange 16 wird durch Sperrkugeln 14 im Sperrkäfig 15 gehalten. An ihrem anderen Ende ist die Zugstange 16 mit dem Federpaket 4 und dem Bewegkontakt 17 verbunden. Zwischen dem Festkontakt 8 und dem Bewegkontakt 17 ist im geöffneten Schaltzustand eine Isolierstrecke vorhanden. Diese Isolierstrecke ist mit einer Isolierflüssigkeit, insbesondere Isolieröl oder Isolierester 30 gefüllt.
  • Auch ist in der Figur 1 eine vorteilhafte Ausführung des Festkontaktes 8 gezeigt, in der der Festkontakt 8 an seiner Kontaktfläche eine Bremsschicht 9 aufweist.
  • Desweiteren weist der spezielle Erdungsschalter 1 ein Isoliergehäuse 7 und ein äußeres Gehäuse 25 auf, die auch einteilig ausgeführt sein können.
  • Der Bewegkontakt 17 wird auf zumindest einem Teil der Schaltstrecke durch eine Kontaktführung 5 geführt. Diese Kontaktführung 5 dient auch der elektrischen Kontaktierung des Bewegkontaktes 17 in der geschlossenen Schalterstellung. Die Kontaktführung 5 wird über eine Strombrücke 23 mit dem Massekontakt 22 elektrisch verbunden. Der Massekontakt 22 wird auch als zweite Zuleitung 22 bezeichnet. Der Festkontakt 8 kann über eine erste Zuleitung 8' kontaktiert werden.
  • Zum Spannen des Federpaketes 4 ist eine Spannmutter 13 vorgesehen.
  • Die Figur 2 zeigt einen Teilausschnitt eines erfindungsgemäßen Erdungsschalters, wobei hier als Alternativlösung eine thermische Auslösung realisiert ist. Die thermische Auslösung für die Steuerfeder 24 wird durch ein Spannband 20, welches an den Halteelektroden 19a, 19b befestigt ist oder über diese Halteelektroden 19a, 19b derart gespannt ist, dass die Steuerfeder 24 in der gespannten Position gehalten wird. Die Steuerfeder 24 betätigt im Auslösefall den Steuerbolzen 27, der den Sperrkäfig 15 derart bewegt, dass der Bewegkontakt ausgelöst wird und durch die Steuerfeder 24 in Richtung des Festkontaktes beschleunigt wird.
  • Das Spannband 20 kann über einen elektrischen Impuls, der zwischen den Halteelektroden 19a, 19b erzeugt wird, thermisch zerstört und ein Schalten so ausgelöst werden.
  • Die Schrauben 35 dienen der Fixierung der Zugstange während Wartungsarbeiten oder während des Spannens der Steuerfeder 24.
  • Die Figur 3 zeigt einen alternativen Auslösemechanismus. Dabei dient ein Elektromagnet als Auslösevorrichtung 19, der mit einem Steuerbolzen 27 auf die bewegbar, insbesondere drehbare, Halterung einer Halbwelle 15' derart einwirken kann, dass die Klinke 14' freigegeben wird. Das über die Zugstange 16 mit der Klinke 14' verbundene Federpaket 4, in Figur 3 nicht dargestellt, bewirk bei einem Freigeben der Klinke 14' von der Halbwelle 15' eine Beschleunigung des Bewegkontaktes 17 zum Festkontakt 8, Bewegkontakt und Festkontakt in Figur 3 nicht dargestellt.

Claims (10)

  1. Schalter, insbesondere ein Erdungsschalter (1) zum schnellen Herstellen einer Erdverbindung und insbesondere auch zum Löschen eines Störlichtbogens, für eine Schaltanlage, wobei
    der Erdungsschalter (1) zumindest aufweist:
    - einen Festkontakt (8) mit einer ersten Leitungszuführung (8'),
    - einen Bewegkontakt (17),
    - eine Kontaktführung (5) mit einer zweiten Leitungszuführung (22, 23),
    - einen mechanischen Energiespeicher (4, 24),
    - im geöffneten Zustand eine Isolierstrecke zwischen dem Festkontakt (8) und dem Bewegkontakt (17), wobei die Isolierstrecke zumindest teilweise mit Isolierflüssigkeit (30) gefüllt ist,
    - eine Auslösevorrichtung (19, 19a, 19b), und
    einen Sperrmechanismus, wobei der Sperrmechanismus mindestens umfasst:
    ∘ einen Sperrkäfig (15),
    ∘ eine Sperrvorrichtung (14, 20) und
    ∘ einen Sperrvermittler (13, 16, 27), wobei der Sperrvermittler (16, 13, 27) mit dem Bewegkontakt (17) verbindbar ist,
    - der mechanische Energiespeicher (4, 24) mit dem Sperrvermittler (16, 13, 27) verbindbar ist,
    - der Sperrvermittler (16, 13, 27) mittels einer Sperrvorrichtung (14) in dem Sperrkäfig (15) halterbar ist,
    - der Sperrvermittler (16, 13, 27) von der Sperrvorrichtung (14, 20) aus Sperrkäfig (15) mittels einer Auslösevorrichtung (19, 19a, 19b) entlassbar ist,
    - der Bewegkontakt (17) von dem mechanischen Energiespeicher (4) über den Sperrvermittler (16, 13, 27) derart beschleunigbar ist, dass der Bewegkontakt (17) mit dem Festkontakt (8) kontaktierbar ist,
    - die Kontaktführung (5) sowohl der Führung der Bewegung des Bewegkontaktes (17) dient als auch der Kontaktierung des Bewegkontaktes (17) dient, und
    - die Isolierflüssigkeit (30) beim Schließen des Erdungsschalters vom Bewegkontakt (17) verdrängbar ist.
  2. Schalter, insbesondere Erdungsschalter (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Sperrvermittler (13, 16) aus einer Zugstange (16) und einer Spannmutter (13) besteht,
    - die Sperrvorrichtung (14) von Sperrkugeln (14) gebildet wird,
    - der mechanische Energiespeicher (4) durch ein Federpacket (4) realisiert wird, und
    - die Auslösevorrichtung (19) mit einem Auslösemagneten gebildet wird.
  3. Erdungsschalter (1) nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Federpaket (4) im entspannten Zustand, mit Hilfe der Spannmutter (13) spannbar ist, und dass der Sperrkäfig (20) mit Schrauben (35) zur Zugstange (16) gegen Auslösung sicherbar ist.
  4. Schalter, insbesondere Erdungsschalter (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Sperrvermittler (27) von einem Steuerbolzen (27) gebildet wird,
    - die Sperrvorrichtung (14, 20) von Sperrkugeln (14) und einem Spannband (20) gebildet wird,
    - die Auslösevorrichtung (19a, 19b) von Halteelektroden (19a, 19b) gebildet wird, und
    - der mechanische Energiespeicher (24) durch eine Steuerfeder (24) realisiert wird.
  5. Schalter, insbesondere Erdungsschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kontaktführung (5) derart gestaltet ist, dass der Bewegkontakt erst in einer Schlussphase eines Schließvorganges des Erdungsschalters (1), also kurz bevor der Bewegkontakt (17) auf den Festkontakt (8) trifft, ein großflächiger mechanischer Kontakt zwischen Bewegkontakt (17) und Festkontakt (8) entsteht, der zu einer Abbremsung der Bewegung des Bewegkontaktes (17) führt und einen elektrischen Kontakt zwischen Kontaktführung (5) und Bewegkontakte (17) bewirkt.
  6. Schalter, insbesondere Erdungsschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kontaktführung (5) und/oder der Bewegkontakt (17) und/oder der Festkontakt (8) eine Bremsschicht (9) in mindestens einem Bereich aufweist, in der der Bewegkontakt (17) mit der Kontaktführung (5) und/oder dem Festkontakt (8) in Kontakt bringbar ist, wobei die Bremsschicht (5) aus elektrisch leitendem Material besteht und so ausgelegt ist, dass die Geschwindigkeit des Bewegkontaktes (17) durch das Auftreffen auf die Bremsschicht (9) verringert wird.
  7. Schalter, insbesondere Erdungsschalter (1) nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Festkontakt (8) im Kontaktbereich mit dem Bewegkontakt eine Bremsschicht (9) aufweist, so dass das mit hoher Geschwindigkeit auf den Festkontakt (8) aufschlagende bewegliche Kontaktstück (17) durch Verformung der elektrisch leitenden Bremsschicht (9) zusätzlich abgebremst wird.
  8. Schalter, insbesondere Erdungsschalter (1) nach Anspruch 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Bremsschicht (9) durch aufgeschäumtes Metall oder eine geeignet strukturierte Oberfläche plastisch verformbar ist.
  9. Schalter, insbesondere Erdungsschalter (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    durch das Auftreffen des Bewegkontaktes (17) auf die Bremsschicht (9), und/oder
    - durch das Auftreffen des Festkontaktes (8) auf die Bremsschicht, und/oder
    - durch das Auftreffen der Kontaktführung (5) auf die Bremsschicht,
    die Bremsschicht (9) zumindest teilweise aufschmilzt und so
    - den Festkontakt (8) und/oder den Bewegkontakt (17) und/oder die Kontaktführung (5) mit
    - dem Festkontakt (8) und/oder dem Bewegkontakt (17) und/oder der Kontaktführung (5)
    verlötet.
  10. Schalter, insbesondere Erdungsschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Hauptstrom im geschlossenen Schaltzustand vom Festkontakt (8) über die Bremsschicht (9), den Bewegkontakt (17), die Kontaktführung (5), zu einer zweiten Leitungszuführung (22, 23), bestehend aus einer Strombrücken (23) und einem feststehenden Massekontakt (22), fließt.
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