EP3375003B1 - Anordnung und verfahren zum führen einer schaltstange eines hochspannungs-leistungsschalters - Google Patents

Anordnung und verfahren zum führen einer schaltstange eines hochspannungs-leistungsschalters Download PDF

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EP3375003B1
EP3375003B1 EP17702592.1A EP17702592A EP3375003B1 EP 3375003 B1 EP3375003 B1 EP 3375003B1 EP 17702592 A EP17702592 A EP 17702592A EP 3375003 B1 EP3375003 B1 EP 3375003B1
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EP
European Patent Office
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switch rod
arrangement
housing
rod
foot
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Lukas BINNER
Ingolf Reiher
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Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to an arrangement for a high-voltage circuit breaker with at least one movable electrical contact piece of an interrupter unit, the at least one movable contact piece being arranged on a switching rod, and to a method for driving the at least one movable electrical contact piece, the contact piece being moved over the switching rod ,
  • An example of high voltage circuit breakers is shown in the DE-U-29824462 disclosed.
  • High-voltage circuit breakers are used to switch high voltages and currents, in particular in the range from up to a few 10,000 V and up to a few 1,000 A.
  • an interrupter unit comprises electrical contacts, e.g. a nominal current and / or an arcing contact, each with two contact pieces, or only one contact, with two nominal current contact pieces.
  • a first contact piece of the respective contact can be spatially fixed and a second contact piece of the same contact can be arranged movably in the circuit breaker.
  • Both contact pieces for electrical switching on and off can also be arranged to be movable.
  • Essential for the switching process i.e. electrically disconnecting or connecting the contact, is the relative movement of the two contact pieces of a contact towards or away from each other.
  • High-voltage circuit breakers can contain a switching gas, eg SF 6 , or be constructed in the manner of a vacuum tube.
  • the interrupter unit is surrounded by a housing and the housing is sealed or sealed against the environment.
  • the gas-tight housing is filled with switching gas or evacuated to create a vacuum in the housing. The effect of the switching gas or vacuum makes the burning an arc between the contact pieces inhibited when switching and / or extinguished.
  • the movable contact piece (s) are connected via a kinematic chain e.g. mechanically connected to a gear and / or a drive.
  • a drive can e.g. be designed in the form of a motor or a spring accumulator, and provide mechanical energy when switching for the movement of electrical contact pieces.
  • a switching rod as part of the kinematic chain can be used to transfer the kinetic energy into the housing on the movable contact pieces.
  • the switch rod is connected to the movable contact pieces in the housing, directly and / or via e.g. Lever elements, gear parts and / or other deflection devices.
  • the object of the present invention is to avoid or reduce the problems described above.
  • it is an object to provide an arrangement for a high-voltage circuit breaker, which has fewer components or elements than conventional arrangements for driving movable contact pieces of the interrupter unit of the high-voltage circuit breaker, causes lower costs, and has a higher reliability and durability.
  • the task is to transfer the kinetic energy from the outer area to the inner area of the vacuum tube via a switching rod, while ensuring the long-term stable tightness of the vacuum tube, in particular sealed with a bellows, without damaging or destroying the bellows over time due to pendulum movements the shift rod.
  • it is an object to specify a method for driving at least one movable electrical contact piece of a high-voltage circuit breaker, which avoids the problems described above analogously to the arrangement.
  • An arrangement according to the invention for a high-voltage circuit breaker comprises at least one movable electrical contact piece of an interrupter unit, the at least one movable contact piece being arranged on a switching rod.
  • the switch rod is movably mounted between the outer region and the inner region of the housing of the interrupter unit, with an exclusively linear guidance of the switch rod.
  • the storage of the shift rod with an exclusively linear guide prevents or prevents pendulum movements of the shift rod.
  • the suppression of pendulum movements of the shift rod ensures long-term tightness without damage or destruction of the bellows over time.
  • Kinetic energy is transmitted via the switch rod from the outside to the inside of the high-voltage circuit breaker without using rotary unions.
  • Rotary unions generally have a large number of parts or elements and are difficult to seal gas-tight, especially when there are high pressure differences of several bar between the outside area and the inside area.
  • the linear guidance of the shift rod can include an anti-rotation device.
  • This can e.g. be formed by a movable body which is linearly movable in a groove.
  • a linear or straight groove results in a linear movement of the body in the groove, and the rigid connection of the body to the shift rod prevents rotation of the shift rod about its longitudinal axis.
  • two bodies which are opposite one another on the shift rod and are arranged on opposite sides of the shift rod and are movably arranged in two mutually opposite grooves.
  • more than two body-groove pairs can also be used and / or a plurality of bodies, in particular rigidly connected to the shift rod, can be arranged in a groove.
  • the movable body or bodies can have a cylindrical shape, in particular a screw shape.
  • the screws can be screwed into a threaded hole in the shift rod.
  • other elements such as bolts, can be used as a body instead of screws.
  • the bodies can also be formed from the material of the shift rod, in particular be formed in one piece from the shift rod, for example by shaping the shift rod with bulges.
  • the shift rod can also be rectangular instead of round, for example, and run in the groove as in a rail. For this purpose, the shift rod can have a larger diameter in the area of the groove than in other areas along its longitudinal axis.
  • the interrupter unit can be a vacuum interrupter unit in a vacuum tube, in particular with at least one nominal current contact with two nominal current contact pieces each and with at least one arcing contact with two arcing contact pieces each. Alternatively, only nominal current contact pieces can be used.
  • the base of the switch rod is outside a gas space of the high-voltage circuit breaker.
  • a smaller dimensioned and less expensive drive can be used.
  • the linear guidance of the switch rod can be arranged in a support foot of the high-voltage circuit breaker and / or can be arranged in the region of a switch rod foot.
  • the construction described requires a small installation space and saves costs and material.
  • the sealing function can be integrated in the support foot and a linear guide in the support foot ensures a better and long-term stable seal achieved because a pendulum movement in the area of the seal in the support foot is avoided.
  • At least one slide bearing can be arranged in the area of the linear guidance of the shift rod.
  • the plain bearing reduces friction losses and enables the shift rod to move with less force than without a plain bearing.
  • the inner region of the housing of the interrupter unit can be sealed in a gas-tight manner with respect to the outer region via the switching rod and a sealing element arranged between the switching rod and the housing, in particular with a bellows as sealing element.
  • Bellows enable sealing at high pressure differences for moving parts, are durable with linear guidance of the shift rod without pendulum movements, are inexpensive and simple to set up.
  • the sealing element in particular the bellows, can be arranged in the region of the selector rod foot, in particular mechanically tightly connected and / or fastened to the selector rod foot in a gas-tight manner via a concentrically arranged radial seal. This results in a compact structure with the advantages described above.
  • the shift rod foot of the shift rod can be arranged concentrically in the support foot of the housing and / or to the slide bearing, in particular with a shift rod that can only be moved linearly along the longitudinal axis of the shift rod. This also results, particularly with the construction described above, in a compact high-voltage circuit breaker with the advantages described above.
  • a sliding sleeve can spatially encompass the shift rod, in particular with a part mechanically rigidly connected to the shift rod in the area of the shift rod foot, in particular designed for linear movement in the direction of the longitudinal axis of the shift rod in a cylindrical recess of the support foot of the high-voltage circuit breaker.
  • the sliding sleeve reduces friction between the switching rod and the support foot and thus reduces the effort required to move the switching rod and switch the high-voltage circuit breaker.
  • the drive can thus be made smaller and more cost-effective.
  • a bellows for gas-tight sealing of the inner region of the housing of the interrupter unit from the outer region can be arranged between the switch rod foot and the cylindrical recess of the support foot of the high-voltage circuit breaker, in particular gas-tightly attached to the cylindrical recess of the support foot on one side towards the interrupter unit and / or gas-tight attached to the shift rod foot on the opposite side, especially on the side of the cylindrical body.
  • An inverse structure is also possible, with a bellows, in particular, gas-tightly attached to the cylindrical recess of the support foot on one side pointing away from the interrupter unit and / or gas-tightly attached to the shift rod foot on the side toward the interrupter unit.
  • the side of the bellows changes with gas pressure acting on the bellows, corresponding to the interior and exterior of the housing.
  • the bellows on the inside of the bellows have gas pressure corresponding to the gas pressure in the outer region of the housing and on the outside of the bellows there is gas pressure corresponding to the gas pressure in the inner region of the housing.
  • a coupling element can be provided on the switching rod, for coupling to the kinematic chain of the high-voltage circuit breaker and / or a gear and / or a drive, in particular at one end of the switching rod in the region of the switching rod foot.
  • the drive or other elements of the kinematic chain are mechanically coupled to the shift rod mechanically simply and inexpensively via the coupling element, for transmitting the movement to the shift rod.
  • a method for driving at least one movable electrical contact piece of a high-voltage circuit breaker comprises that the at least one movable contact piece is moved via a switch rod and the switch rod is moved exclusively linearly along the longitudinal axis of the switch rod.
  • a sealing element in particular a bellows, can seal the evacuated inner region of the housing in a gas-tight manner.
  • the shift rod can be movably supported between the outer region and the inner region of the housing, in particular in the region of the support foot, with a linear guidance of the shift rod, in particular via cylindrical bodies on the shift rod, in guide grooves in the support foot, which rotate the shift rod in particular in the form of a rotation prevent the longitudinal axis of the shift rod.
  • FIG. 1 an arrangement 1 for a high-voltage circuit breaker according to the prior art is shown schematically in a sectional view, for driving a movable electrical contact piece via a switching rod 2, with a rotary leadthrough through the housing 3 of the high-voltage circuit breaker or an interrupter unit 15.
  • the rotary leadthrough comprises a rotary shaft 7 for transmitting a rotary movement from the outer region 5 into the inner region 4 of the housing 3 of the high-voltage circuit breaker and a rotary bearing with a sealing package 8 for the gas-tight sealing of the inner region 4 from the outer region 5.
  • a drive such as a spring-loaded drive or an electric motor, provides kinetic energy for switching the high-voltage circuit breaker.
  • the drive is not shown in the figures for the sake of simplicity.
  • the kinetic energy is transferred to one or more movable contact pieces via a kinematic chain in order to open or close the contacts of the interrupter unit.
  • the high-voltage circuit breaker is switched.
  • the or the contacts with contact pieces not shown.
  • a nominal current contact with a movable contact piece and a fixed contact piece as an interrupter unit, or two movable contact pieces can be included as a nominal current contact of the high-voltage circuit breaker.
  • the interrupter unit can comprise a nominal current contact and an arcing contact instead of only one nominal current contact.
  • Each contact can, for example, each comprise a movable and a fixed contact piece, or two movable contact pieces.
  • the movable contact piece (s) are mechanically connected directly to a switching rod 2, in particular for a linear force effect, or indirectly, for example via a coupling gear, in particular for a force deflection.
  • the switching rod 2 and the contact pieces of the contacts of the interrupter unit 15 are arranged in a housing 3.
  • the housing is filled in the inner region 4 with a switching gas, for example SF 6, in particular under a higher pressure than in the outer region 5.
  • the shift rod 2 as part of the kinematic chain, is mechanically connected to a movable inner lever 9, which is mechanically connected to a movable outer lever 6 via the rotary shaft 7.
  • the outer lever 6 is connected to the drive, for example via a rod and / or a gear.
  • the pole and the gearbox are not shown in the figures for the sake of simplicity, analogously to the drive.
  • the kinetic energy when switching is transmitted from the drive via the kinematic chain, in particular via the outer lever 6, the rotary shaft 7, the inner lever 9 and the switching rod 2, to the movable contact piece or pieces.
  • a movement is transmitted through the switching rod in direction 10, when switching off in the opposite direction.
  • the contact pieces of a contact are moved towards one another and the electrical contact is closed.
  • the contact pieces of a contact are moved away from one another and the electrical contact is opened.
  • the housing 3 comprises a support foot 12, via which the housing 3 is fastened, for example, to a frame for setting up the high-voltage circuit breaker.
  • the interrupter unit 15 is arranged, for example, in an essentially cylindrical insulator housing which is fastened in the lower region to the support foot 12 or is held by the latter.
  • the rotary feedthrough with the rotary shaft 7 and the rotary bearing with the sealing package 8 is arranged in the lower housing part 13 and via the inner lever 9 with the shift rod 2 connected in the area of the shift rod foot or at the lower end of the shift rod 2.
  • the switching rod 2 with the contact or contacts is arranged completely in the inner region 4 of the gas-tight housing 3 and an oscillating movement 11 of the switching rod 2 has no influence on the gas tightness of the interrupter unit or the housing 3 of the interrupter unit.
  • the sealing effect is determined by the seal package of the pivot bearing 8.
  • a structure for high pressure differences from the inner area 4 to the outer area 5 can be expensive and complex, or not possible from a certain pressure difference.
  • a large number of parts or elements in the kinematic chain are necessary due to the rotating union, e.g. Levers 6, 9 and shafts 7 with pivot bearing 8 and seal package. This makes the structure complicated, expensive and material-intensive as well as difficult.
  • the switch rod must have a large length in order to minimize the influence of the pendulum movement 11 on the switching and the contact pieces.
  • the pendulum movement 11 can lead to damage to the contact pieces when switching frequently, and only contact pieces with a special design can be used, in particular with a small contact area in relation to the contact piece length, or rounded contact pieces.
  • An arrangement according to the invention comprises only a linear guidance of the shift rod or prevents an oscillating movement of the shift rod 2.
  • An arrangement 1 according to the invention is shown schematically in a sectional view, with a shift rod 2 which is movably mounted between the outer region 5 and the inner region 4 of the housing 3 and which is guided exclusively linearly or carries out only a linear movement without a pendulum movement.
  • An interrupter unit 15, in particular a vacuum interrupter unit, which has two, is arranged in a housing 3 Includes contact pieces.
  • a contact piece is fixed and a contact piece 14 is arranged movably, alternatively both contact pieces can also be arranged movably.
  • nominal and arcing contact pieces can also be included, which is not shown in the figures for the sake of simplicity.
  • the movable contact piece 14 is fastened to the switching rod 2, in particular at one end of the switching rod 2 in the housing 3.
  • the shift rod 2 is moved in a switch-on movement in the direction 10, exclusively parallel to the longitudinal axis of the shift rod 2.
  • the movable contact piece 14 with the switching rod 2 is moved in the opposite direction to the direction 10.
  • a coupling element 25 is arranged on the opposite side of the switching rod 2, opposite to the side with the movable contact piece 14, at the end of the switching rod 2 outside the housing 3.
  • the switching rod 2 is connected to further elements of the kinematic chain and the drive via the coupling element 25, which is not shown in the figures for the sake of simplicity.
  • a movement, which is provided by the drive, is transmitted to the shift rod 2 via the coupling element 25 in the direction 10 or in the opposite direction.
  • the housing 3 comprises a support foot 12 which is arranged at the lower end of the insulator and over which the, for example, tubular insulator is set up vertically.
  • the insulator is made, for example, of a ceramic, a silicone or a composite material.
  • the support foot 12 is made, for example, of a metal, in particular cast iron or steel.
  • the insulator is, for example, glued or cast into the support foot 12 in a gastight manner.
  • a hollow tube or sleeve-shaped continuous recess 24 is formed in the support foot 12, in particular centrally symmetrically about the central axis 26 of the support foot 12.
  • the shift rod 2 is passed through the recess 24, from the outer region 5 into the inner region 4 of the housing 3.
  • the shift rod 2 is enclosed by a sliding sleeve 22 and enclosed gas-tight.
  • the sliding sleeve 22 is designed such that it moves in the recess 24 of the support leg 12 along the longitudinal axis 26 of the shift rod 2 or the congruent central axis 26 of the support leg 12 when the shift rod 2 moves.
  • a sealing element in particular a bellows 20, is arranged or attached between the shift rod 2, or the sliding sleeve 22, and the recess 24 in the support foot 12.
  • the bellows 22 in connection with the shift rod 2 seals the recess of the support leg 12 in a gas-tight manner and thus delimits the inner region 4 of the housing 3 from the outer region 5.
  • the inner region 4 can be filled with a switching gas, for example SF 6 , or, for example, at a vacuum level, that is to say evacuated. Constructions are also possible in which the housing 2 is filled with an insulating gas and / or an evacuated vacuum tube with the contact pieces of the interrupter unit 15 is arranged in the housing 2.
  • the bellows 20 can, as in Fig.
  • the bellows 20 can be connected in a gas-tight manner to the recess of the support foot 12, in particular at the end of the recess toward the contact pieces.
  • the shift rod 2 can be designed in the region of the shift rod foot 18 analogously to a piston and can move in the, in particular, essentially cylindrical recess of the support foot 12, sealed with a radial seal 21 between recess 24 and shift rod base 18.
  • bodies 17 can be arranged, for example in the form of screws, screwed into the shift rod base 18 on opposite sides on a circumferential line of the shift rod base 18, the screw heads protruding radially from the shift rod.
  • These bodies 17 move with the shift rod 2 and can move in straight grooves 16 or depressions in the recess 24 of the support foot 12 or in the support foot 12 analogously to tram wheels in tram rails. This ensures that the shift rod 2 is secured against rotation, ie the shift rod cannot rotate about its axis 26 due to the guide.
  • the cylindrical sliding sleeve 22 and / or the cylindrical switching rod 2 which is movable in a cylindrical recess of the support foot 12, in particular on one side towards the contact pieces, and / or the linear guide, comprising the bodies 17 in the linear grooves 16 , in particular arranged on the side away from the contact pieces, there is a linear guidance of the switching rod 2.
  • the movement of the shift rod 2 takes place exclusively in the direction 10 or in the opposite direction along the longitudinal axis 26 of the shift rod 2, without an oscillating movement.
  • the anti-rotation lock prevents the shift rod 2 from rotating during movement.
  • the seal in the form of a bellows 20 is loaded only in the longitudinal direction of the bellows 20, which ensures a good, long-term stable, gas-tight seal of the inner region 4 against the outer region 5 of the housing 3.
  • FIG 3 is a schematic section of a top view from the bottom of the in Figure 2 arrangement 1 shown.
  • the shift rod 2 only leads a linear movement perpendicular to the plane of the drawing when the high-voltage circuit breaker is switched Fig.

Landscapes

  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)
  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung für einen Hochspannungs-Leistungsschalter mit wenigstens einem beweglichen elektrischen Kontaktstück einer Unterbrechereinheit, wobei das wenigstens eine bewegliche Kontaktstück an einer Schaltstange angeordnet ist sowie ein Verfahren zum Antreiben des wenigstens einen beweglichen elektrischen Kontaktstücks, wobei das Kontaktstück über die Schaltstange bewegt wird. Ein Beispiel von Hochspannungs-Leistungsschalter wird in der DE-U-29824462 offenbart.
  • Hochspannungs-Leistungsschalters werden zum Schalten hoher Spannungen und Ströme verwendet, insbesondere im Bereich von bis zu einigen 10˙000 V und von bis zu einigen 1˙000 A. Dazu umfasst eine Unterbrechereinheit elektrische Kontakte, z.B. einen Nennstrom- und/oder einen Lichtbogenkontakt, mit jeweils zwei Kontaktstücken, oder nur einen Kontakt, mit zwei Nennstromkontaktstücken. Ein erstes Kontaktstück des jeweiligen Kontakts kann räumlich fest und ein zweites Kontaktstück des gleichen Kontakts kann beweglich im Leistungsschalter angeordnet sein. Es können auch beide Kontaktstücke zum elektrischen Ein- und Ausschalten beweglich angeordnet sein. Wesentlich für den Schaltvorgang, d.h. das elektrische Trennen oder Verbinden des Kontakts, ist die relative Bewegung der zwei Kontaktstücke eines Kontakts aufeinander zu oder voneinander weg.
  • Hochspannungs-Leistungsschalter können ein Schaltgas, z.B. SF6, enthalten oder nach Art einer Vakuumröhre aufgebaut sein. Die Unterbrechereinheit ist von einem Gehäuse umgeben und das Gehäuse ist gasdicht gegenüber der Umwelt abgeschlossen bzw. abgedichtet. Das gasdichte Gehäuse ist mit Schaltgas befüllt, oder evakuiert um ein Vakuum im Gehäuse zu erzeugen. Durch die Wirkung des Schaltgases oder Vakuums wird das Brennen eines Lichtbogens zwischen den Kontaktstücken beim Schalten gehemmt und/oder gelöscht.
  • Das oder die beweglichen Kontaktstücke sind über eine kinematische Kette z.B. mit einem Getriebe und/oder einem Antrieb mechanisch verbunden. Ein Antrieb kann z.B. in Form eines Motors oder eines Federspeichers ausgebildet sein, und mechanische Energie beim Schalten für die Bewegung von elektrischen Kontaktstücken bereitstellen. Eine Schaltstange als Teil der kinematischen Kette kann dabei zur Übertragung der Bewegungsenergie in das Gehäuse, auf die beweglichen Kontaktstücke verwendet werden. Die Schaltstange ist mit den beweglichen Kontaktstücken im Gehäuse verbunden, direkt und/oder über z.B. Hebelelemente, Getriebeteile und/oder andere Umlenkeinrichtungen.
  • Die Abdichtung des Innenraums des Gehäuses im Bereich der Schaltstange, z.B. mittels Drehdurchführungen, sowie die Art der Kraftumlenkung, z.B. über Hebel- und Getriebeteile vom Antrieb auf die Schaltstange, führt in der Regel zu einer insbesondere leichten Pendelbewegung der Schaltstange. In Leistungsschaltern mit Vakuum-Unterbrechereinheit, d.h. nach Art einer Vakuumröhre, sind Pendelbewegungen zu vermeiden. Verwendete Federbalg-Abdichtungen sind nicht langzeitstabil bei Torsionsbelastung, d.h. können beschädigt oder zerstört werden durch Pendelbewegungen. Ein in einer Vakuumröhre enthaltene Federbalg erfordert eine möglichst exakte und lineare Führung durch die Schaltstange.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Vermeidung bzw. Reduzierung der zuvor beschriebenen Probleme. Insbesondere ist es Aufgabe eine Anordnung für einen Hochspannungs-Leistungsschalter anzugeben, welche weniger Bauteile bzw. Elemente aufweist als übliche Anordnungen zum Antreiben beweglicher Kontaktstücke der Unterbrechereinheit des Hochspannungs-Leistungsschalters, geringere Kosten verursacht, und eine höhere Zuverlässigkeit und Haltbarkeit aufweist. Insbesondere in Vakuum-Röhren ist es Aufgabe die Bewegungsenergie über eine Schaltstange vom Außenbereich in den Innenbereich der Vakuum-Röhre zu übertragen, bei Gewährleistung der langzeitstabilen Dichtheit der Vakuum-Röhre insbesondere abgedichtet über einen Federbalg, ohne Beschädigung oder Zerstörung des Federbalgs mit der Zeit durch Pendelbewegungen der Schaltstange. Desweiteren ist es Aufgabe ein Verfahren zum Antreiben wenigstens eines beweglichen elektrischen Kontaktstücks eines Hochspannungs-Leistungsschalters anzugeben, welches die zuvor beschrieben Probleme analog der Anordnung vermeidet.
  • Die angegebene Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung für einen Hochspannungs-Leistungsschalter mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und/oder durch ein Verfahren zum Antreiben wenigstens eines beweglichen elektrischen Kontaktstücks eines Hochspannungs-Leistungsschalters, insbesondere unter Verwendung der zuvor beschriebenen Anordnung, gemäß Patentanspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung und/oder des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben. Dabei sind Gegenstände der Hauptansprüche untereinander und mit Merkmalen von Unteransprüchen sowie Merkmale der Unteransprüche untereinander kombinierbar.
  • Eine erfindungsgemäße Anordnung für einen Hochspannungs-Leistungsschalter umfasst wenigstens ein bewegliches elektrisches Kontaktstück einer Unterbrechereinheit, wobei das wenigstens eine bewegliche Kontaktstück an einer Schaltstange angeordnet ist. Die Schaltstange ist beweglich zwischen dem Außenbereich und dem Innenbereich des Gehäuses der Unterbrechereinheit gelagert, mit einer ausschließlich linearen Führung der Schaltstange.
  • Die Lagerung der Schaltstange, mit einer ausschließlich linearen Führung verhindert bzw. unterbindet Pendelbewegungen der Schaltstange. Insbesondere in Vakuum-Röhren, z.B. mit Federbalg wird durch die Unterbindung von Pendelbewegungen der Schaltstange eine langzeitstabile Dichtheit ohne Beschädigung oder Zerstörung des Federbalgs mit der Zeit gewährleistet. Bewegungsenergie wird über die Schaltstange vom Außenbereich in den Innenbereich des Hochspannungs-Leistungsschalters übertragen, ohne dass Drehdurchführungen verwendet werden. Drehdurchführungen weisen in der Regel eine Vielzahl an Teilen bzw. Elementen auf und sind schwierig gasdicht abzudichten, insbesondere bei hohen Druckunterschieden von mehreren bar zwischen Außenbereich und Innenbereich. Durch Einsparung von Drehdurchführungen und durch die Verwendung einer linearen Führung insbesondere in Zusammenwirken mit einem Felgenbalg, wird eine hohe Dichtheit, bei verringerten Kosten und verringerter Teilezahl erreicht sowie eine hohe Langlebigkeit der Anordnung.
  • Die lineare Führung der Schaltstange kann eine Verdrehsicherung umfassen. Diese kann z.B. durch einen beweglichen Körper gebildet sein, welcher linear beweglich in einer Nut angeordnet ist. Eine linear bzw. gerade Nut ergibt eine lineare Bewegung des Körpers in der Nut, und durch die starre Verbindung des Körpers mit der Schaltstange wird eine Rotation der Schaltstange um ihre Längsachse verhindert. Es können auch zwei einander an der Schaltstange gegenüberliegende, auf entgegengesetzten Seiten der Schaltstange angeordnete Körper verwendet werden, welche in zwei einander gegenüberliegenden Nuten beweglich angeordnet sind. Alternativ können auch mehr als zwei Körper-Nut-Paare verwendet werden und/oder in einer Nute können mehrere mit der Schaltstange insbesondere starr verbundene Körper angeordnet sein.
  • Der oder die beweglichen Körper können eine zylindrische Form aufweisen, insbesondere eine Schraubenform. Die Schauben können in einem Gewindeloch in der Schaltstange eingeschraubt sein. Alternativ können z.B. statt Schrauben auch andere Element, wie z.B. Bolzen als Körper verwendet werden. Die Körper können auch aus dem Material der Schaltstange gebildet sein, insbesondere in einem Stück aus der Schaltstange gebildet sein, z.B. durch Formen der Schaltstange mit Ausbuchtungen. Die Schaltstange kann auch statt rund z.B. rechteckig ausgebildet sein, und wie in einer Schiene in der Nut verlaufen. Dazu kann im Bereich der Nut die Schaltstange einen größeren Durchmesser aufweisen als in anderen Bereichen entlang ihrer Längsachse.
  • Die Unterbrechereinheit kann eine Vakuum-Unterbrechereinheit in einer Vakuumröhre sein, insbesondere mit wenigstens einem Nennstromkontakt mit jeweils zwei Nennstrom-Kontaktstücken und mit wenigstens einem Lichtbogenkontakt mit jeweils zwei Lichtbogenkontaktstücken. Alternativ können auch nur Nennstromkontaktstücke verwendet werden.
  • Die Grundfläche der Schaltstange befindet sich, im Gegensatz zur Drehdurchführung, außerhalb eines Gasraums des Hochspannungs-Leistungsschalters. Damit wirkt z.B. bei Vakuum-Unterbrechereinheiten nur eine Druckkraft, welche durch den Druckunterschied zwischen der Vakuum-Unterbrechereinheit und einem Atmosphärendruck entsteht, z.B. im Bereich von 1 bar, und nicht eine Druckkraft, welche durch den Druckunterschied zwischen einer Vakuum-Unterbrechereinheit und dem Gas- bzw. Druckraum definiert ist, z.B. im Bereich von 3 bis 6 bar. Dadurch verringert sich die Antriebsenergie erheblich, welche z.B. für einen Ausschaltvorgang notwendig ist. Ein kleiner dimensionierter und kostengünstigerer Antrieb kann verwendet werden.
  • Die lineare Führung der Schaltstange kann in einem Stützfuß des Hochspannungs-Leistungsschalters angeordnet sein und/oder im Bereich eines Schaltstangenfußes angeordnet sein. Durch den beschriebenen Aufbau wird ein geringer Bauraum benötigt sowie Kosten und Material gespart. Die Dichtfunktion kann in den Stützfuß integriert werden und durch eine lineare Führung im Stützfuß wird eine bessere und langzeitstabile Dichtung erreicht, da eine Pendelbewegung im Bereich der Dichtung im Stützfuß vermieden wird.
  • Im Bereich der linearen Führung der Schaltstange kann wenigstens ein Gleitlager angeordnet sein. Das Gleitlager vermindert Reibungsverluste und ermöglicht eine Bewegung der Schaltstange mit weniger Kraft als ohne Gleitlager.
  • Der Innenbereich des Gehäuses der Unterbrechereinheit kann über die Schaltstange und einem zwischen der Schaltstange und dem Gehäuse angeordneten Dichtelement gasdicht gegenüber dem Außenbereich abgedichtet sein, insbesondere mit einem Federbalg als Dichtelement. Federbalge ermöglichen ein Abdichten bei hohen Druckunterschieden für bewegliche Teile, sind Langlebig bei linearer Führung der Schaltstange ohne Pendelbewegungen, sind kostengünstig und einfach im Aufbau.
  • Das Dichtelement, insbesondere der Federbalg, kann im Bereich des Schaltstangenfußes angeordnet sein, insbesondere über eine konzentrisch angeordnete Radialdichtung mit dem Schaltstangenfuß gasdicht mechanisch fest verbunden und/oder befestigt sein. Dies ergibt einen kompakten Aufbau mit den zuvor beschriebenen Vorteilen.
  • Der Schaltstangenfuß der Schaltstange kann konzentrisch im Stützfuß des Gehäuses und/oder zum Gleitlager angeordnet sein, insbesondere mit ausschließlich linear bewegbarer Schaltsange entlang der Längsachse der Schaltstange. Dies ergibt ebenfalls, insbesondere mit dem zuvor beschriebenen Aufbau einen kompakten Hochspannungs-Leistungsschalter mit den zuvor beschriebenen Vorteilen.
  • Eine Gleithülse kann räumlich die Schaltstange umfassen, insbesondere mit einem Teil mechanisch starr mit der Schaltstange im Bereich des Schaltstangenfußes verbunden, insbesondere ausgebildet zur linearen Bewegung in Richtung Längsachse der Schalstange in einer zylinderförmigen Ausnehmung des Stützfußes des Hochspannungs-Leistungsschalters. Die Gleithülse verringert Reibung zwischen der Schaltstange und dem Stützfuß und reduziert somit den Kraftaufwand zum Bewegen der Schaltstange und Schalten des Hochspannungs-Leistungsschalters. Der Antrieb kann somit kleiner dimensioniert und kostengünstiger ausgebildet sein.
  • Zwischen dem Schaltstangenfuß und der zylinderförmigen Ausnehmung des Stützfußes des Hochspannungs-Leistungsschalters kann ein Federbalg zur gasdichten Abdichtung des Innenbereichs des Gehäuses der Unterbrechereinheit gegen den Außenbereich angeordnet sein, insbesondere gasdicht befestigt an der zylinderförmigen Ausnehmung des Stützfußes auf einer Seite zur Unterbrechereinheit hin und/oder gasdicht befestigt am Schaltstangenfuß auf der entgegengesetzten Seite, insbesondere auf der Seite des zylindrischen Körpers. Ein inverser Aufbau ist ebenfalls möglich, mit einem Federbalg insbesondere gasdicht befestigt an der zylinderförmigen Ausnehmung des Stützfußes auf einer Seite von der Unterbrechereinheit wegweisend und/oder gasdicht befestigt am Schaltstangenfuß auf der Seite zur Unterbrechereinheit hin. Damit einhergehend ändert sich die Seite am Federbalg mit auf den Federbalg einwirkenden Gasdruck, entsprechend des Innen- und Außenraums des Gehäuses. Bei einem zylinderförmigen Federbalg herrscht beim ersten Ausführungsbeispiel an der Außenseite des Federbalgs Gasdruck entsprechend dem Gasdruck im Außenbereich des Gehäuses und an der Innenseite des Federbalgs herrscht ein Gasdruck entsprechend dem Gasdruck im Innenbereich des Gehäuses. Beim letzteren Ausführungsbeispiel herrscht am Federbalg an der Innenseite des Federbalgs Gasdruck entsprechend dem Gasdruck im Außenbereich des Gehäuses und an der Außenseite des Federbalgs herrscht ein Gasdruck entsprechend dem Gasdruck im Innenbereich des Gehäuses. Entsprechend mechanischen und konstruktiven Erfordernissen, ergeben sich die jeweiligen Vorteile der beiden Ausführungsbeispiele.
  • Ein Koppelelement kann an der Schaltstange vorgesehen sein, zum Koppeln mit der kinematischen Kette des Hochspannungs-Leistungsschalters und/oder einem Getriebe und/oder einem Antrieb, insbesondere an einem Ende der Schaltstange im Bereich des Schaltstangenfußes. Über das Koppelelement sind mechanisch einfach und kostengünstig der Antrieb bzw. weitere Elemente der kinematischen Kette an die Schaltstange mechanisch gekoppelt, zum Übertragen der Bewegung auf die Schaltstange.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Antreiben wenigstens eines beweglichen elektrischen Kontaktstücks eines Hochspannungs-Leistungsschalters, insbesondere mit einer zuvor beschriebenen Anordnung, umfasst, dass das wenigstens eine bewegliche Kontaktstück über eine Schaltstange bewegt wird, und die Schaltstange ausschließlich linear entlang der Längsachse der Schaltstange bewegt wird.
  • Zwischen der Schaltstange und dem Gehäuse des Hochspannungs-Leistungsschalters kann ein Dichtelement, insbesondere ein Federbalg den evakuierten Innenbereich des Gehäuses gasdicht abdichten.
  • Die Schaltstange kann beweglich zwischen dem Außenbereich und dem Innenbereich des Gehäuses insbesondere im Bereich des Stützfußes gelagert werden, mit einer linearen Führung der Schaltstange insbesondere über zylindrische Körper an der Schaltstange geführt in Führungsnuten im Stützfuß, welche ein Verdrehen der Schaltstange insbesondere in Form einer Rotation um die Längsachse der Schaltstange verhindern.
  • Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Antreiben wenigstens eines beweglichen elektrischen Kontaktstücks eines Hochspannungs-Leistungsschalters nach Anspruch 13 sind analog den zuvor beschriebenen Vorteilen der Anordnung für einen Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 und umgekehrt.
  • Im Folgenden wird eine Anordnung mit einer Drehdurchführung nach dem Stand der Technik schematisch in Figur 1 und ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ohne Drehdurchführung, mit einer linearen Durchführung schematisch in den Figuren 2 und 3 dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.
  • Dabei zeigen die
    • Figur 1
    schematisch in Schnittdarstellung eine Anordnung 1 für einen Hochspannungs-Leistungsschalter mit einer Drehdurchführung durch ein Gehäuse 3 zum Antreiben einer Schaltstange 2 nach dem Stand der Technik, und
    Figur 2
    schematisch in Schnittdarstellung eine erfindungsgemäße Anordnung 1 für einen Hochspannungs-Leistungsschalter mit einer beweglich zwischen dem Außenbereich 5 und dem Innenbereich 4 des Gehäuses 3 gelagerten Schaltstange 2 mit ausschließlich linearer Führung, und
    Figur 3
    schematisch einen Ausschnitt einer Aufsicht von der Unterseite der in Figur 2 dargestellten Anordnung 1.
  • In Figur 1 ist schematisch in Schnittdarstellung eine Anordnung 1 für einen Hochspannungs-Leistungsschalter nach dem Stand der Technik dargestellt, zum Antreiben eines beweglichen elektrischen Kontaktstücks über eine Schaltstange 2, mit einer Drehdurchführung durch das Gehäuse 3 des Hochspannungs-Leistungsschalters bzw. einer Unterbrechereinheit 15. Die Drehdurchführung umfasst eine Drehwelle 7 zur Übertragung einer Drehbewegung vom Außenbereich 5 in den Innenbereich 4 des Gehäuses 3 des Hochspannungs-Leistungsschalters und ein Drehlager mit Dichtungspaket 8 zum gasdichten Abdichten des Innenbereichs 4 gegenüber dem Außenbereich 5.
  • Ein Antrieb, z.B. ein Federspeicherantrieb oder ein elektrischer Motor, stellt Bewegungsenergie zum Schalten des Hochspannungs-Leistungsschalters bereit. Der Antrieb ist der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellt. Über eine kinematische Kette wird die Bewegungsenergie auf ein oder mehr bewegliche Kontaktstücke übertragen, um den oder die Kontakte der Unterbrechereinheit zu Öffnen oder zu Schließen. Dabei wird der Hochspannungs-Leistungsschalter geschaltet. Der Einfachheit halber ist in Figur 1 der oder die Kontakte mit Kontaktstücken nicht dargestellt. Es kann z.B. ein Nennstromkontakt mit einem beweglichen Kontaktstück und einem festen Kontaktstück als Unterbrechereinheit, oder es können zwei bewegliche Kontaktstücke als Nennstromkontakt des Hochspannungs-Leistungsschalters umfasst sein. Alternativ kann die Unterbrechereinheit, statt nur einen Nennstromkontakt einen Nennstromkontakt und einen Lichtbogenkontakt umfassen. Jeder Kontakt kann z.B. jeweils ein bewegliches und ein festes Kontaktstück umfassen, oder jeweils zwei bewegliche Kontaktstücke.
  • Das oder die beweglichen Kontaktstücke sind mechanisch direkt, insbesondere für eine lineare Kraftwirkung, oder indirekt z.B. über ein Koppelgetriebe, insbesondere für eine Kraftumlenkung, mit einer Schaltstange 2 verbunden. Die Schaltstange 2 und die Kontaktstücke der Kontakte der Unterbrechereinheit 15 sind in einem Gehäuse 3 angeordnet. Das Gehäuse ist im Innenbereich 4 mit einem Schaltgas, z.B. SF6 insbesondere unter höherem Druck als im Außenbereich 5 befüllt. Bei Verwendung einer Vakuum-Unterbrechereinheit in einer Vakuum-Röhre ist der Bereich der Vakuum-Unterbrechereinheit evakuiert.
  • Die Schaltstange 2, als Teil der kinematischen Kette ist mit einem beweglichen Innenhebel 9 mechanisch verbunden, der über die Drehwelle 7 mit einem beweglichen Außenhebel 6 mechanisch verbunden ist. Der Außenhebel 6 ist z.B. über eine Stange und/oder ein Getriebe mit dem Antrieb verbunden. Die Stange und das Getriebe sind analog dem Antrieb der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellt. Die Bewegungsenergie beim Schalten wird vom Antrieb über die kinematische Kette, insbesondere über den Außenhebel 6, die Drehwelle 7, den Innenhebel 9 und die Schaltstange 2, auf das oder die beweglichen Kontaktstücke übertragen. Bei einem Einschalten wird eine Bewegung durch die Schaltstange in Richtung 10 übertragen, bei einem Ausschalten in entgegengesetzter Richtung. Dadurch werden beim Einschalten die Kontaktstücke eines Kontakts aufeinander zu bewegt und der elektrische Kontakt geschlossen. Bei einem Ausschalten werden die Kontaktstücke eines Kontakts voneinander weg bewegt und der elektrische Kontakt wird geöffnet.
  • Die von der Drehwelle 7 über den Innenhebel 9 auf die Schaltstange 2 übertragene Bewegung, welche eine Drehbewegung in eine Längsbewegung umwandelt, erzeugt eine Pendelbewegung 11 der Schaltstange 2, mit einer Komponente in senkrechter Richtung zur Längsachse der Schaltstange 2. Je länger die Schaltstange 2 ist im Verhältnis zur Länge des Innenhebels 9, desto geringer ist die Komponente der Pendelbewegung 11 zur Schaltbewegung in Richtung 10 parallel zur Mittelachse der Unterbrechereinheit 15 bzw. des Gehäuses 3.
  • Das Gehäuse 3 umfasst einen Stützfuß 12, über welchen das Gehäuse 3 z.B. an einem Rahmen zum Aufstellen des Hochspannungs-Leistungsschalters befestigt ist. An dem Rahmen können mehrere Gehäuse 3 von Unterbrechereinheiten sowie der Antrieb und/oder Elemente der kinematischen Kette befestigt sein. Die Unterbrechereinheit 15 ist z.B. in einem im Wesentlichen zylinderförmigen Isolatorgehäuse angeordnet, welches im Unteren Bereich an dem Stützfüß 12 befestigt ist bzw. durch diesen gehalten wird. Ein Gehäuseunterteil 13, z.B. aus einem gusseisernen Material, schließt das Gehäuse 3 im unteren Bereich gasdicht ab. In dem Gehäuseunterteil 13 ist die Drehdurchführung mit der Drehwelle 7 und dem Drehlager mit Dichtungspaket 8 angeordnet und über den Innenhebel 9 mit der Schaltstange 2 im Bereich des Schaltstangenfußes bzw. am unteren Ende der Schaltstange 2 verbunden.
  • Somit ist die Schaltstange 2 mit dem oder den Kontakten vollständig im Innenbereich 4 des gasdichten Gehäuses 3 angeordnet und eine Pendelbewegung 11 der Schaltstange 2 hat keinen Einfluss auf die Gasdichtheit der Unterbrechereinheit bzw. des Gehäuses 3 der Unterbrechereinheit. Die Dichtungswirkung wird durch das Dichtungspaket des Drehlagers 8 bestimmt. Ein Aufbau für hohe Druckunterschiede vom Innenbereich 4 zum Außenbereich 5 kann teuer und aufwendig sein, oder ab einer bestimmten Druckdifferenz nicht möglich sein. Es sind durch die Drehdurchführung eine große Zahl von Teilen bzw. Elementen in der kinematischen Kette notwendig, z.B. Hebel 6, 9 und Wellen 7 mit Drehlager 8 und Dichtungspaket. Dies macht den Aufbau kompliziert, teuer und materialaufwendig sowie schwer. Die Schaltstange muss eine große Länge aufweisen, um den Einfluss der Pendelbewegung 11 auf das Schalten und die Kontaktstücke zu minimieren. Die Pendelbewegung 11 kann bei häufigem Schalten zu einer Beschädigung der Kontaktstücke führen, und nur Kontaktstücke mit speziellem Design können verwendet werden, insbesondere mit geringer Kontaktfläche im Verhältnis zur Kontaktstücklänge, oder abgerundete Kontaktstücke.
  • Zur Vermeidung der zuvor beschriebenen Nachteile der Anordnung nach dem Stand der Technik, insbesondere nach Fig. 1, umfasst eine erfindungsgemäße Anordnung ausschließlich eine lineare Führung der Schaltstange bzw. verhindert eine Pendelbewegung der Schaltstange 2. In Figur 2 ist eine erfindungsgemäße Anordnung 1 schematisch in Schnittdarstellung dargestellt, mit einer beweglich zwischen dem Außenbereich 5 und dem Innenbereich 4 des Gehäuses 3 gelagerten Schaltstange 2, welche ausschließlich linear geführt ist bzw. ausschließlich eine Linearbewegung ohne Pendelbewegung ausführt.
  • In einem Gehäuse 3 ist eine Unterbrechereinheit 15, insbesondere eine Vakuum-Unterbrechereinheit angeordnet, welche zwei Kontaktstücke umfasst. In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Kontaktstück fest und ein Kontaktstück 14 beweglich angeordnet, alternativ können auch beide Kontaktstücke beweglich angeordnet sein. Es können neben den dargestellten Nennstromkontaktstücken auch Nenn- und Lichtbogenkontaktstücke umfasst sein, was der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellt ist.
  • Das bewegliche Kontaktstück 14 ist an der Schaltstange 2, insbesondere an einem Ende der Schaltstange 2 im Gehäuse 3 befestigt. Die Schaltstange 2 wird bei einer Einschaltbewegung in Richtung 10, ausschließlich parallel zur Längsachse der Schaltstange 2 bewegt. Bei einer Ausschaltbewegung wird das bewegliche Kontaktstück 14 mit der Schaltstange 2 in die entgegengesetzte Richtung zur Richtung 10 bewegt.
  • Auf der entgegengesetzten Seite der Schaltstange 2, gegenüberliegend zur Seite mit dem beweglichen Kontaktstück 14, am Ende der Schaltstange 2 außerhalb des Gehäuses 3, ist ein Koppelelement 25 angeordnet. Über das Koppelelement 25 ist die Schaltstange 2 mit weiteren Elementen der kinematischen Kette und dem Antrieb verbunden, was der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellt ist. Über das Koppelelement 25 wird in Richtung 10 oder in entgegengesetzter Richtung eine Bewegung, welche vom Antrieb bereitgestellt wird, auf die Schaltstange 2 übertragen.
  • Das Gehäuse 3 umfasst neben einem elektrischen Isolator, insbesondere einem im Wesentlichen rohrförmigen Isolator mit z.B. Rippen auf der Außenseite, einen Stützfuß 12, welcher am unteren Ende des Isolators angeordnet ist und über welchen der z.B. rohrförmige Isolator senkrecht aufgestellt ist. Der Isolator ist z.B. aus einer Keramik, einem Silikon- oder einem Verbundmaterial. Der Stützfuß 12 ist z.B. aus einem Metall, insbesondere Gusseisen oder Stahl. Der Isolator ist z.B. in den Stützfuß 12 gasdicht eingeklebt oder eingegossen. Eine Hohlrohr- bzw. hülsenförmige durchgehende Ausnehmung 24 ist in dem Stützfuß 12, insbesondere zentralsymmetrisch um die Mittelachse 26 des Stützfußes 12, ausgebildet. Die Schaltstange 2 ist durch die Ausnehmung 24 durchgeführt, vom Außenbereich 5 in den Innenbereich 4 des Gehäuses 3. Die Schaltstange 2 wird von einer Gleithülse 22 umfasst und gasdicht eingeschlossen. Die Gleithülse 22 ist derart ausgebildet, dass sie in der Ausnehmung 24 des Stützfußes 12 sich entlang der Längsachse 26 der Schaltstange 2 bzw. der deckungsgleichen Mittelachse 26 des Stützfußes 12 bewegt bei Bewegung der Schaltstange 2.
  • Zwischen der Schaltstange 2, oder der Gleithülse 22, und der Ausnehmung 24 im Stützfuß 12 ist ein Dichtelement, insbesondere ein Federbalg 20 angeordnet bzw. angebracht. Der Federbalg 22 in Verbindung mit der Schaltstange 2 dichtet die Ausnehmung des Stützfußes 12 gasdicht ab und grenzt somit den Innenbereich 4 des Gehäuses 3 gegen den Außenbereich 5 ab. Der Innenbereich 4 kann mit einem Schaltgas, z.B. SF6 befüllt sein, oder z.B. auf Vakuumniveau, d.h. evakuiert sein. Es sind auch Aufbauten möglich, bei denen das Gehäuse 2 mit einem Isoliergas befüllt ist und/oder in dem Gehäuse 2 eine evakuierte Vakuum-Röhre mit den Kontaktstücken der Unterbrechereinheit 15 angeordnet ist. Der Federbalg 20 kann, wie in Fig. 2 dargestellt ist, am Schaltstangenfuß 18 der Schaltstange 2, d.h. am unteren Ende der Schaltstange 2, insbesondere über einen Dichtungsflansch 23 mit der Schaltstange 2 gasdicht fest verbunden sein. Auf der gegenüberliegenden Seite eines im Wesentlichen zylinderförmigen Federbalgs 20 kann der Federbalg 20 mit der Ausnehmung des Stützfußes 12 gasdicht fest verbunden sein, insbesondere am Ende der Ausnehmung zu den Kontaktstücken hin.
  • Die Schaltstange 2 kann im Bereich des Schaltstangenfußes 18 analog einem Kolben ausgebildet sein und sich in der insbesondere im Wesentlichen zylinderförmigen Ausnehmung des Stützfußes 12 bewegen, mit einer Radialdichtung 21 abgedichtet zwischen Ausnehmung 24 und Schaltstangenfuß 18. Im Schaltstangenfuß 18 können Körper 17 angeordnet sein, z.B. in Form von Schrauben in den Schaltstangenfuß 18 eingeschraubt auf gegenüberliegenden Seiten auf einer Umfangslinie des Schaltstangenfußes 18, wobei die Schraubenköpfe aus der Schaltstange radial herausragen. Diese Körper 17 bewegen sich mit der Schaltstange 2 mit und können in insbesondere geraden Nuten 16 bzw. Vertiefungen in der Ausnehmung 24 des Stützfußes 12 bzw. im Stützfuß 12 analog Straßenbahnrädern in Straßenbahnschienen sich bewegen. Dadurch ist eine Verdrehsicherung der Schaltstange 2 gegeben, d.h. die Schaltstange kann durch die Führung sich nicht um ihre Achse 26 drehen.
  • Durch die zylinderförmige Gleithülse 22 und/oder der zylinderförmigen Schaltstange 2, welche in einer zylinderförmigen Ausnehmung des Stützfußes 12 beweglich, insbesondere auf einer Seite zu den Kontaktstücken hin gelagert ist, und/oder der linearen Führung, umfassend die Körper 17 in den linearen Nuten 16, insbesondere angeordnet auf der Seite von den Kontaktstücken weg, ist eine lineare Führung der Schaltstange 2 gegeben. Die Bewegung der Schalstange 2 erfolgt ausschließlich in Richtung 10 oder in entgegengesetzter Richtung entlang der Längsachse 26 der Schaltstange 2, ohne Pendelbewegung. Die Verdrehsicherung verhindert ein Verdrehen der Schaltstange 2 bei der Bewegung. Dadurch wird die Abdichtung in Form eines Federbalgs 20 nur in Längsrichtung des Federbalgs 20 belastet, was eine gute, langzeitstabile gasdichte Abdichtung des Innenbereichs 4 gegen den Außenbereich 5 des Gehäuses 3 gewährleistet.
  • In Figur 3 ist schematisch ein Ausschnitt einer Aufsicht von der Unterseite der in Figur 2 dargestellten Anordnung 1 dargestellt. Das Koppelelement 25 am unteren Ende der Schaltstange 2, zum Ankoppeln von Elementen der kinematischen Kette zum Antrieb hin, ist auf der Grundfläche der zylinderförmigen Schaltstange 2 bzw. des zylinderförmigen Schaltstangenfußes 18 angeordnet. Der im Wesentlichen zylinderförmigen Schaltstangenfuß 18, ausgebildet analog einem Kolben in einem Verbrennungsmotor, ist in der zylinderförmigen Ausnehmung im Stützfuß 12 mechanisch schlüssig angeordnet, und eine Verdrehsicherung, umfassend die Körper 17 in den Nuten 16 beweglich angeordnet, verhindert eine Rotationsbewegung der Schaltstange 2 um ihre Längsachse 26. Die Schaltstange 2 führt beim Schalten des Hochspannungs-Leistungsschalters ausschließlich eine lineare Bewegung senkrecht zur Zeichenebene in Fig. 3 aus, beim Einschalten in die Zeichenebene hinein und beim Ausschalten aus der Zeichenebene heraus. Pendelbewegungen der Schaltstange 2, mit Bewegungskomponenten in Richtung parallel zur Zeichenebene, sind durch die lineare Führung bzw. Lagerung der Schaltstange 2 in der Ausnehmung 24 des Stützfußes 12 unterdrückt bzw. nicht möglich.
  • Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können untereinander kombiniert werden und/oder können mit dem Stand der Technik kombiniert werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Anordnung für einen Hochspannungs-Leistungsschalter
    2
    Schaltstange
    3
    Gehäuse
    4
    Innenbereich
    5
    Außenbereich
    6
    Außenhebel
    7
    Drehwelle
    8
    Drehlager mit Dichtungspaket
    9
    Innenhebel
    10
    Bewegungsrichtung entlang der Längsrichtung der Schaltstange
    11
    Pendelbewegung der Schaltstange
    12
    Stützfuß
    13
    Gehäuseunterteil mit Durchführung für Elemente der kinematischen Kette
    14
    bewegliches Kontaktstück
    15
    Unterbrechereinheit
    16
    Nut
    17
    Körper
    18
    Schaltstangenfuß
    19
    Gleitlager
    20
    Federbalg
    21
    Radialdichtung
    22
    Gleithülse
    23
    Dichtungsflansch des Federbalg
    24
    zylinderförmige Ausnehmung
    25
    Koppelelement
    26
    Längsachse der Schaltstange

Claims (14)

  1. Anordnung (1) für einen Hochspannungs-Leistungsschalter mit wenigstens einem beweglichen elektrischen Kontaktstück (14) einer Unterbrechereinheit (15), wobei das wenigstens eine bewegliche Kontaktstück (14) an einer Schaltstange (2) angeordnet ist, und die Schaltstange (2) beweglich zwischen dem Außenbereich (5) und dem Innenbereich (4) des Gehäuses (3) der Unterbrechereinheit (15) gelagert ist, mit einer ausschließlich linearen Führung der Schaltstange (2),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die lineare Führung der Schaltstange (2) eine Verdrehsicherung umfasst, mit einem in einer Nut (16) beweglichen Körper (17), welcher starr mit der Schaltstange (2) verbunden ist.
  2. Anordnung (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der bewegliche Körper (17) eine zylindrische Form aufweist, insbesondere eine Schraubenform.
  3. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Unterbrechereinheit (15) eine Vakuum-Unterbrechereinheit in einer Vakuumröhre ist, insbesondere mit wenigstens einem Nennstromkontakt mit jeweils zwei Nennstrom-Kontaktstücken und mit wenigstens einem Lichtbogenkontakt mit jeweils zwei Lichtbogenkontaktstücken.
  4. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die lineare Führung der Schaltstange (2) in einem Stützfuß (12) des Hochspannungs-Leistungsschalters angeordnet ist und/oder im Bereich eines Schaltstangenfußes (18) angeordnet ist.
  5. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    im Bereich der linearen Führung der Schaltstange (2) wenigstens ein Gleitlager (19) angeordnet ist.
  6. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Innenbereich (4) des Gehäuses (3) der Unterbrechereinheit (15) über die Schaltstange (2) und einem zwischen der Schaltstange (2) und dem Gehäuse (3) angeordneten Dichtelement gasdicht gegenüber dem Außenbereich (5) abgedichtet ist, insbesondere mit einem Federbalg (20) als Dichtelement.
  7. Anordnung (1) nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Dichtelement, insbesondere der Federbalg (20), im Bereich des Schaltstangenfußes (18) angeordnet ist, insbesondere über eine konzentrisch angeordnete Radialdichtung (21) mit dem Schaltstangenfuß (18) gasdicht mechanisch fest verbunden und/oder befestigt ist.
  8. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Schaltstangenfuß (18) der Schaltstange (2) konzentrisch im Stützfuß (12) des Gehäuses (3) und/oder konzentrisch zum Gleitlager (19) angeordnet ist, insbesondere mit ausschließlich linear bewegbarer Schaltsange (2) entlang der Längsachse der Schaltstange (2).
  9. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Gleithülse (22) räumlich die Schaltstange (2) umfasst, welche insbesondere mit einem Teil mechanisch starr mit der Schaltstange (2) im Bereich des Schaltstangenfußes (18) verbunden ist, insbesondere ausgebildet zur linearen Bewegung in Richtung der Längsachse (26) der Schalstange (2) in einer zylinderförmigen Ausnehmung (24) des Stützfußes (12) des Hochspannungs-Leistungsschalters.
  10. Anordnung (1) nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zwischen dem Schaltstangenfuß (18) und der zylinderförmigen Ausnehmung (24) des Stützfußes (12) des Hochspannungs-Leistungsschalters ein Federbalg (20) zur gasdichten Abdichtung des Innenbereichs (4) des Gehäuses (3) der Unterbrechereinheit (15) gegen den Außenbereich (5) angeordnet ist, insbesondere gasdicht befestigt an der zylinderförmigen Ausnehmung (24) des Stützfußes (12) auf einer Seite zur Unterbrechereinheit (15) hin und/oder gasdicht befestigt am Schaltstangenfuß (18) auf der entgegengesetzten Seite, insbesondere auf der Seite des Körpers (17).
  11. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein Koppelelement (25) an der Schaltstange (2) vorgesehen ist, zum Koppeln mit der kinematischen Kette des Hochspannungs-Leistungsschalters und/oder einem Getriebe und/oder einem Antrieb, insbesondere an einem Ende der Schaltstange (2) im Bereich des Schaltstangenfußes (18).
  12. Verfahren zum Antreiben wenigstens eines beweglichen elektrischen Kontaktstücks (14) eines Hochspannungs-Leistungsschalters mit einer Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das wenigstens eine bewegliche Kontaktstück (14) über eine Schaltstange (2) bewegt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Schaltstange (2) ausschließlich linear entlang der Längsachse (26) der Schaltstange (2) bewegt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zwischen Schaltstange (2) und Gehäuse (3) des Hochspannungs-Leistungsschalters ein Dichtelement, insbesondere ein Federbalg (20) den evakuierten Innenbereich (4) des Gehäuses (3) gasdicht abdichtet.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Schaltstange (2) beweglich zwischen dem Außenbereich (5) und dem Innenbereich (4) des Gehäuses (3) insbesondere im Bereich des Stützfußes (12) gelagert wird, mit einer linearen Führung der Schaltstange (2) insbesondere über Körper (17) an der Schaltstange (2) geführt in Führungsnuten (16) im Stützfuß (12), welche ein Verdrehen der Schaltstange (2) insbesondere in Form einer Rotation um die Längsachse (26) der Schaltstange (2) verhindern.
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