EP3586347B1

EP3586347B1 - Anordnung und verfahren zum parallelen schalten hoher ströme in der hochspannungstechnik

Info

Publication number: EP3586347B1
Application number: EP18716931.3A
Authority: EP
Inventors: Lutz-Rüdiger JÄNICKE; Jörg Teichmann; Nils Werning
Original assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Current assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date: 2017-04-21
Filing date: 2018-03-27
Publication date: 2022-05-04
Anticipated expiration: 2038-03-27
Also published as: CN110537236A; DE102017206746A1; WO2018192751A1; EP3586347A1; CN110537236B; BR112019020546B1; BR112019020546A2

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum Schalten hoher Ströme in der Hochspannungstechnik für einen Pol, mit wenigstens einem ersten und mit wenigstens einem zweiten Kontakt. Ein Kontakt weist wenigstens zwei Kontaktstücke auf, welche im geschlossenen Schaltzustand in elektrischem und/oder mechanischem Kontakt miteinander stehen.
Eine Anordnung zum Schalten hoher Ströme in der Hochspannungstechnik ist z. B. aus der EP 0 024 252 A1 , der EP 0 050 826 A2 , der US 5 367 134 A und der DE 10 2013 114402 A1 bekannt. Dabei umfasst ein Hochspannungs-Leistungsschalter zwei Kontakte, einen ersten und einen zweiten Kontakt, mit jeweils zwei Kontaktstücken. Der erste Kontakt ist als Hauptschaltstelle in einem Isoliergehäuse angeordnet. Der zweite Kontakt ist als Hilfsschaltstelle in Reihe mit einem Widerstand geschaltet und mit dem Widerstand zusammen in einem Isoliergehäuse angeordnet. Der Widerstand wird beim Schalten als Einschaltwiderstand verwendet. Sind beide Kontakte geöffnet, wird zunächst der zweite Kontakt mit Widerstand, d. h. die Hilfsschaltstelle geschlossen, während der erste Kontakt, d. h. die Hauptschaltstelle geöffnet ist. Über den Widerstand wird der Stromfluss durch die Hilfsschaltstelle begrenzt.
Beim Schließen der Hauptschaltstelle wird die Hilfsschaltstelle überbrückt und der Strom fließt im Wesentlichen über die Hauptschaltstelle, welche als Nennstromkontakt ausgebildet ist. Nennstromkontakt bedeutet im Weiteren, dass der Kontakt ausgebildet ist, große Stromstärken zu tragen. Die Begrenzung der Stromstärke über die Hilfsschaltstelle, mit Hilfe des Widerstands in Reihe zur Hilfsschaltstelle, ermöglicht die Auslegung der Hilfsschaltstelle für geringe Stromstärken.
Dadurch können geringere Durchmesser der Kontaktstücke der Hilfsschaltstelle und somit geringere Massen verwendet werden, welche leichter beschleunigt und somit schneller geschaltet werden können, verglichen mit Nennstromkontakten. Analog Hochspannungs-Leistungsschaltern mit Lichtbogen- und Nennstromkontakten, findet im eingeschalteten Zustand ein Stromfluss im Wesentlichen über den Nennstromkontakt statt, und die Hilfsschaltstelle in Reihe zum Widerstand geschaltet, dient der Verringerung von Lichtbögen beim Schaltvorgang. Ein Schalten des ersten Kontakts, d. h. des Nennstromkontakts, erfolgt immer bei geschlossenem zweitem Kontakt, d. h. bei geschlossener Hilfsschaltstelle.
Der maximale Stromfluss über die Anordnungen zum Schalten hoher Ströme, und somit das Schaltvermögen des Hochspannungs-Leistungsschalters, wird im Wesentlichen durch den Nennstromkontakt bestimmt. Im eingeschalteten Zustand ist der zweite Kontakt mit Widerstand, d. h. die Hilfsschaltstelle, durch den ersten Kontakt, d. h. den Nennstromkontakt, überbrückt. Eine Erhöhung des maximalen Stromflusses und der maximal zu schaltenden Spannung des Hochspannungs-Leistungsschalters, sind im Wesentlichen durch die konstruktiven Möglichkeiten für den Nennstromkontakt begrenzt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung und ein Verfahren zum Schalten hoher Ströme in der Hochspannungstechnik anzugeben. Insbesondere ist es Aufgabe, einfach und kostengünstig den maximalen Stromfluss und/oder die maximal zu schaltende Spannung gegenüber Anordnungen zum Schalten zu erhöhen, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind.
Die angegebene Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung zum Schalten hoher Ströme in der Hochspannungstechnik für einen Pol mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1, einer Anordnung zum Schalten mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 12, und/oder durch ein Verfahren zum Schalten von Gleich- und/oder Wechselstrom in der Hochspannungstechnik, insbesondere unter Verwendung der zuvor beschriebenen Anordnung, gemäß Patentanspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung zum Schalten hoher Ströme in der Hochspannungstechnik und/oder des Verfahrens zum Schalten von Gleich- und/oder Wechselstrom in der Hochspannungstechnik, insbesondere unter Verwendung der zuvor beschriebenen Anordnung, 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 zum Schalten hoher Ströme in der Hochspannungstechnik für einen Pol umfasst wenigstens einen ersten und wenigstens einen zweiten Kontakt, wobei ein Kontakt wenigstens zwei Kontaktstücke aufweist. Die Kontaktstücke eines Kontakts stehen im geschlossenen Schaltzustand in elektrischem und/oder mechanischem Kontakt miteinander. Der wenigstens eine erste und der wenigstens eine zweite Kontakt sind jeweils Nennstromkontakte, welche parallel zueinander geschaltet sind. Nennstromkontakte bedeutet, dass die Kontakte als Kontakte mit hoher Stromtragfähigkeit ausgebildet sind, insbesondere für Kurzschluss-Ströme im Bereich größer 1 bis 100 kA, bei Schaltspannungen bis 1200 kV.
Die Ausbildung der parallel geschalteten, wenigstens zwei Kontakte als Nennstromkontakte ermöglicht eine Erhöhung des maximal möglichen Stroms gegenüber bekannten Anordnungen zum Schalten aus dem Stand der Technik, bei welchen pro Pol nur ein Nennstromkontakt verwendet wird und bei welchen Lichtbogen- bzw. Hilfsschaltstellen verwendet werden, welche in Reihe mit einem Widerstand geschaltet sind, und die nur eine geringere Stromtragfähigkeit aufweisen. Insbesondere zum Schalten von Gleichstrom ist die erfindungsgemäße Anordnung ausgebildet.
Die Nennstromkontaktstücke können mit einer Schaltreihenfolge geschaltet werden, welche einen geöffneten zweiten Nennstromkontakt beim Schalten des ersten Nennstromkontakts umfasst. Dies ermöglicht eine einfache Ausführung des wenigstens einen zweiten Nennstromkontakts ohne Blasdüse zum Löschen von Lichtbögen und/oder ohne Lichtbogenkontakten. Die Anordnung zum Schalten kann dadurch einfach und kostengünstig aufgebaut sein, und ermöglicht ein Schalten mit geringem Kraftaufwand und hohen Schaltgeschwindigkeiten.
Wenigstens ein erster Kontakt und wenigstens ein zweiter Kontakt können in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Ein gemeinsames Gehäuse spart Kosten, Gewicht und führt zu einem kompakten Aufbau.
Im eingeschalteten Zustand kann der Stromfluss über den zweiten Nennstromkontakt 20 bis 90%, insbesondere mindestens 40% des Stromflusses über den ersten Nennstromkontakt entsprechen. Dadurch ist eine hohe Stromtragfähigkeit der Anordnung im Ganzen möglich, wobei insbesondere bei einem zweiten Kontakt auf eine Blasdüse und einen Lichtbogenkontakt verzichtet werden kann.
Beim Schalten des wenigstens einen ersten Nennstromkontakts kann der wenigstens eine zweite Nennstromkontakt immer im geöffneten Schaltzustand sein, mit den zuvor beschriebenen Vorteilen.
Das Gehäuse kann einen Isolator umfassen, insbesondere einen außen gerippten Isolator aus Silikon und/oder aus Keramik und/oder aus Kompositmaterial. Gerippte Isolatoren weisen eine hohe Kriechstromstrecke auf der Außenseite auf und führen zu einer guten elektrische Isolation. Silikon und Keramik sind kostengünstig, einfach herzustellen und weisen gute elektrische Isolatoreigenschaften auf.
Die Anordnung kann T-förmig sein und eine gemeinsame, elektrisch isolierende Stützersäule umfassen, insbesondere mit einer Schaltstange beweglich angeordnet im Inneren der Stützersäule und/oder kinematisch verbunden insbesondere mit einem gemeinsamen Antrieb. Dabei kann die T-förmige Anordnung zwei im Wesentlichen senkrecht zur Stützersäule in entgegengesetzte Richtungen angeordnete, insbesondere rohrförmige Isolatoren umfassen. Die Isolatoren können mit der jeweiligen Längsachse im Wesentlichen auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sein und jeder Isolator kann jeweils wenigstens zwei Nennstromkontakte umfassen. Somit ergeben sich wenigstens zwei Paare von parallel geschalteten Nennstromkontakten, wobei die zwei Paare in Reihe hintereinander geschaltet sein können. Die Parallelschaltung von Nennstromkontakten erhöht die Stromtragfähigkeit der Anordnung und die Reihenschaltung der Nennstromkontakte erhöht die schaltbare Spannung der Anordnung gegenüber einem gleich aufgebauten einzelnen Nennstromkontakt. Es ergibt sich ein kostengünstiger, einfacher Aufbau der Anordnung mit hoher Stromtragfähigkeit und hoher Schaltspannung bzw. Spannungsfestigkeit im geöffneten Schaltzustand.
Die Nennstromkontakte können über wenigstens ein Getriebe kinematisch miteinander gekoppelt sein, zur Umwandlung und Übertragung der Schaltbewegung, mit einem Schalten des jeweils zweiten Nennstromkontakts bei geöffnetem zugeordnetem erstem Nennstromkontakt. Das Getriebe kann eine Einschaltbewegung, von einem gemeinsamen Antrieb bereitgestellt, an den wenigstens einen ersten Nennstromkontakt übertragen, insbesondere zeitlich verzögert auf den wenigstens einen zweiten Nennstromkontakt oder zeitlich gleichzeitig auf alle Nennstromkontakte. Eine Ausschaltbewegung kann das Getriebe, von einem gemeinsamen Antrieb bereitgestellt, an den wenigstens einen zweiten Nennstromkontakt übertragen, insbesondere zeitlich verzögert auf den wenigstens einen ersten Nennstromkontakt oder zeitlich gleichzeitig auf alle Nennstromkontakte. Die Verwendung eines Getriebes ermöglicht unterschiedliche Schaltreihenfolgen definiert zu übertragen, mit den zuvor beschriebenen Vorteilen, bei Verwendung von nur einem gemeinsamen Antrieb, wodurch ein einfacher, kostengünstiger Aufbau der Anordnung ermöglicht wird. Es kann auch ein Haupt- und Nebengetriebe verwendet werden, insbesondere jeweils angeordnet zwischen zwei in Reihe geschalteten Nennstromkontakten, zur Übertragung einer Schaltbewegung mit oder ohne Verzögerung auf parallel geschaltete Nennstromkontaktpaare. Dadurch ist eine kompakte, einfache und kostengünstige Anordnung zum Schalten möglich.
Die Anordnung kann ausgebildet sein zum Schalten von Gleich- und/oder Wechselspannungen, insbesondere bis 1200 kV.
Wenigstens einem, insbesondere allen Nennstromkontakten kann wenigstens ein Lichtbogenkontakt zugeordnet sein, und/oder wenigstens einem, insbesondere allen Nennstromkontakten kann wenigstens eine Blasdüse zugeordnet sein. So können alle Kontakte eine Blasdüse und/oder einen Lichtbogenkontakt aufweisen, wodurch eine sehr hohe zu schaltende Leistung bzw. sehr hohe zu schaltende Ströme und/oder Spannungen erreicht werden können, mit der Möglichkeit entstehende Lichtbögen an jedem Kontakt zu löschen. Alternativ kann auch einem Paar an Nennstromkontakten eine Blasdüse und/oder ein Lichtbogenkontakt zugeordnet sein, und ein anderes Paar an Nennstromkontakten ohne zugeordneter Blasdüse und/oder ohne zugeordneten Lichtbogenkontakt ausgebildet sein. Durch den somit vereinfachten Aufbau der Anordnung können Kosten und zu bewegende Massen beim Schalten reduziert werden, insbesondere bei gleicher oder erhöhter Schaltgeschwindigkeit. Vier Nennstromkontakte können von der Anordnung zum Schalten umfasst sein, mit zwei ersten Nennstromkontakten, welche eine Blasdüse am jeweiligen Nennstromkontakt umfassen, und zwei zweiten Nennstromkontakten, welche ohne Blasdüse ausgebildet sind.
Die Nennstromkontakte können jeweils aus zwei Kontaktstücken bestehen, insbesondere zwei hohlzylinderförmigen Kontaktstücken mit einem Durchmesser von 50 bis 200 mm, insbesondere 80 bis 150 mm. Die Kontaktstücke können aus einem gut leitenden Metall, insbesondere Kuper, Aluminium oder Stahl bestehen.
Die Kontaktflächen der Kontaktstücke können versilbert sein und/oder Carbon umfassen. Dadurch kann verlustarm, d. h. mit geringem Widerstand über Kontakte bei eingeschaltetem Zustand der Anordnung, ein hoher Strom über die Anordnung fließen. Eine hohe Stromtragfähigkeit bei einfachem, kostengünstigem Aufbau der Anordnung wird dadurch gewährleistet.
Die Anordnung kann von einer dreipoligen Schaltanlage, insbesondere mit einer zuvor beschriebenen Anordnung pro Pol, umfasst sein. Die dreipolige Schaltanlage kann je Pol eine zuvor beschriebene Anordnung aufweisen, mit den zuvor pro Pol beschriebenen Vorteilen.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Schalten von Gleich- und/oder Wechselstrom in der Hochspannungstechnik, insbesondere unter Verwendung einer zuvor beschriebenen Anordnung, umfasst, dass wenigstens zwei parallel geschaltete Nennstromkontakte in einem gemeinsamen Gehäuse geschaltet werden.
Wenigstens ein erster Nennstromkontakt kann vor wenigstens einem zweiten Nennstromkontakt eingeschaltet werden. Wenigstens ein erster Nennstromkontakt kann nach wenigstens einem zweiten Nennstromkontakt ausgeschaltet werden.
Alternativ kann wenigstens ein erster Nennstromkontakt gleichzeitig mit wenigstens einem zweiten Nennstromkontakt eingeschaltet werden und/oder wenigstens ein erster Nennstromkontakt kann gleichzeitig mit wenigstens einem zweiten Nennstromkontakt ausgeschaltet werden.
Zwei erste Nennstromkontakte können insbesondere gleichzeitig eingeschaltet werden, vor oder gleichzeitig mit dem Einschalten von zwei zweiten Nennstromkontakten, und/oder die zwei ersten Nennstromkontakte können insbesondere gleichzeitig ausgeschaltet werden, nach oder gleichzeitig mit dem Ausschalten der zwei zweiten Nennstromkontakte, insbesondere jeweils mit einem ersten und einem zweiten Nennstromkontakt in einem gemeinsamen Gehäuse.
Im eingeschalteten Zustand kann der Stromfluss ausschließlich über Nennstromkontakte erfolgen.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Schalten von Gleich- und/oder Wechselstrom in der Hochspannungstechnik, insbesondere unter Verwendung einer zuvor beschriebenen Anordnung, gemäß Anspruch 13 sind analog den zuvor beschriebenen Vorteilen der erfindungsgemäßen Anordnung zum Schalten hoher Ströme in der Hochspannungstechnik für einen Pol gemäß Anspruch 1 und umgekehrt.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch in den Figuren 1 bis 3 dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.
Dabei zeigen die

Figur 1: schematisch in Schnittansicht für einen Pol eine erfindungsgemäße Anordnung 1 zum Schalten hoher Ströme in der Hochspannungstechnik von einer Seite betrachtet, und
Figur 2: schematisch in Schnittansicht die Anordnung 1 der Figur 1, von einer Seite senkrecht zur Ansicht der Figur 1 betrachtet, und
Figur 3: schematisch in Schnittansicht die Anordnung 1 der Figur 1 in Aufsicht betrachtet.

In Figur 1 ist schematisch in Schnittansicht eine erfindungsgemäße Anordnung 1 zum Schalten hoher Ströme in der Hochspannungstechnik dargestellt. Die Anordnung in Figur 1 ist zum Schalten für einen Pol ausgelegt, bei z. B. dreipoliger Auslegung werden insbesondere drei nebeneinander angeordnete erfindungsgemäße Anordnungen 1 verwendet. Die Schnittebene der Figur 1 durch die Anordnung 1 verläuft entlang der Höhe der Anordnung 1 und senkrecht zu Anschlussleitungen, welche der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellt sind. Die Anordnung 1 ist auf einem Traggestell 5, z. B. in Form eines senkrechten T- oder Doppel-T-förmigen Stahlträgers, angeordnet.
Am oberen Ende des Traggestells 5 ist ein Umlenkgetriebe 7 mit einem insbesondere seitlich angebrachten Antrieb 6 befestigt. Der Antrieb 6 kann z. B. in Form eines Motors und/oder eines Federspeicherantriebs ausgebildet sein. Die Antriebsenergie bzw. Antriebsbewegung beim Schalten wird vom Antrieb 6 bereitgestellt und über eine kinematische Kette 13 auf Schaltkontakte übertragen. Die kinematische Kette 13 umfasst insbesondere das Umlenkgetriebe 7, eine Schaltstange 11 und einen Getriebekopf 8.
Die Schaltstange 11 ist im Inneren entlang der Längsachse einer Stützsäule 10, insbesondere in Form eines gerippten Isolators aus Keramik, Kompositmaterial und/oder Silikon, angeordnet und beweglich gelagert. Die Stützsäule 10 ist auf dem Umlenkgetriebe 7, mit der Längsachse kollinear zur Längsachse des Traggestells 5, angeordnet. Auf dem oberen Ende der Stützsäule ist der Getriebekopf 8 angeordnet.
In Figur 2 ist die erfindungsgemäße Anordnung 1 der Figur 1 schematisch in Schnittansicht von einer Seite dargestellt, welche sich senkrecht zur Seitenansicht der Figur 1 erstreckt. Die Anordnung 1 ist T-förmig ausgebildet, mit länglich, insbesondere gerippt ausgebildeten Isolatorgehäusen 4, welche jeweils auf zwei entgegengesetzten Seiten der Stützersäule 10, als Arme senkrecht von der Stützersäule 10 wegführend, am Getriebekopf 8 befestigt, angeordnet sind. Die zwei Isolatorgehäuse 4 umfassen jeweils im Inneren einen ersten Nennstromkontakt 2, wie in Figur 3 gezeigt ist, und einen zweiten Nennstromkontakt 3, wie in den Figuren 2 und 3 gezeigt ist, in einem gemeinsamen Gehäuse. Durch die parallele Anordnung von jeweils zwei Nennstromkontakten 2, 3 erhöht sich der Gesamtstrom, der maximal über die Anordnung 1, ohne Schädigung der Anordnung 1, zu einem Zeitpunkt fließen kann. Die Stromtragfähigkeit der Anordnung 1 ist erhöht.
Der Antrieb 6 stellt beim Schalten der Anordnung 1 die Bewegungsenergie bereit, welche zum Öffnen oder Schließen der Kontakte 2, 3, d. h. zum Antreiben der beweglichen Kontaktstücke der Kontakte 2, 3, notwendig ist. Die Bewegungsenergie wird über die kinematische Kette 13 auf die Kontakte 2, 3 übertragen. Z. B. wird die Bewegungsenergie vom Antrieb 6, insbesondere einem Federspeicherantrieb, über das Umlenkgetriebe 7 auf die Schaltstange 11 übertragen. Von der Schaltstange 11 wird die Bewegungsenergie auf den Getriebekopf 8 übertragen und insbesondere direkt an die ersten und zweiten Nennstromkontakte 2, 3 abgegeben. Hilfsgetriebe 9, wie in Figur 3 gezeigt, können von den ersten und zweiten Nennstromkontakten 2, 3 umfasst sein, um z. B. zeitlich und vom Betrag und/oder der Richtung der Kraft her, unterschiedliche bewegliche Kontaktstücke eines Nennstromkontaktes 2 anzutreiben, insbesondere mit gleichen oder unterschiedlichen Bewegungsprofielen. Der Getriebekopf 8 und/oder Hilfsgetriebe 9 sind ausgebildet zum Steuern oder Regeln zeitlicher Unterschiede zwischen dem Schalten der ersten Nennstromkontakte 2 und dem Schalten der zweiten Nennstromkontakte 3.
In einem Ausführungsbeispiel werden die ersten Nennstromkontakte 2 beim Einschalten zuerst geschlossen, danach werden die zweiten Nennstromkontakte 3 geschlossen. Beim Ausschalten werden die zweiten Nennstromkontakte 3 zuerst getrennt, danach werden die ersten Nennstromkontakte 2 getrennt. Somit sind die zweiten Nennstromkontakte 3 immer im geöffneten Zustand, wenn die ersten Nennstromkontakte 2 geschaltet werden. Beim Schalten der zweiten Nennstromkontakte 3 sind die ersten Nennstromkontakte 2 immer im geschlossenen Zustand. Dadurch kann ein Strom während des Schaltens der zweiten Nennstromkontakte 3 über die parallel geschalteten ersten Nennstromkontakte 2 fließen. Ein Löschen von Lichtbögen an den zweiten Nennstromkontakte 3 muss dadurch nicht erfolgen und auf Löscheinrichtungen, wie z. B. Löschdüsen und/oder Lichtbogenkontakte, kann für die zweiten Nennstromkontakte 3 verzichtet werden. Ein Lichtbogen, welcher beim Schalten hoher Ströme auftritt, kann an den ersten Nennstromkontakten 2 gelöscht werden. Dazu können an den ersten Nennstromkontakten 2 Löscheinrichtungen, wie z. B. Löschdüsen und/oder Lichtbogenkontakte, vorgesehen sein.
Der Aufbau der zweiten Nennstromkontakte 3 ist bei der zuvor beschriebenen Anordnung 1 vereinfacht, deren Masse reduziert und somit ist bei hoher Stromtragfähigkeit der Anordnung 1 eine geringere Antriebsenergie beim Schalten notwendig, verglichen mit Anordnungen bekannt aus dem Stand der Technik. Der Antrieb und Elemente der kinematischen Kette 13 können kleiner ausgelegt sein, was Kosten einspart gegenüber einer Anordnung mit Nennstromkontakten 2, 3, bei welcher alle Nennstromkontakte 2, 3 Einrichtungen zum Löschen von Lichtbögen aufweisen.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel werden die ersten und zweiten Nennstromkontakte 2, 3 beim Einschalten gleichzeitig geschlossen und/oder beim Ausschalten gleichzeitig getrennt. Durch das parallele Schalten der ersten und zweiten Nennstromkontakte 2, 3 wird der Strom über einen Nennstromkontakt verringert und somit die Wirkung von Lichtbögen gehemmt. Dadurch kann auf Löscheinrichtungen verzichtet werden. Insbesondere bei sehr hohen zu schaltenden Stromstärken können alternativ Löscheinrichtungen an den Nennstromkontakten 2 und/oder 3 verwendet werden, insbesondere an allen Nennstromkontakten 2.
In Figur 3 ist in Aufsicht die erfindungsgemäße Anordnung 1 der Figur 1 schematisch in Schnittansicht entlang der Nennstromkontakte 2, 3 dargestellt. Die Nennstromkontakte 2, 3 sind in den Isolatorgehäusen 4 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches in den Figuren dargestellt ist, sind zwei erste Nennstromkontakte 2 elektrisch in Reihe hintereinander und zwischen zwei Anschlusskontakten 12 für äußere Stromleiter geschaltet. Parallel zu den zwei in Reihe geschalteten ersten Nennstromkontakten 2 sind zwei zweite Nennstromkontakte 3 elektrisch in Reihe hintereinander geschaltet. Die Schaltung ist nur schematisch dargestellt. Elektrische Leitungen in der erfindungsgemäßen Anordnung 1 können in den Isolatorgehäusen 4 und Getrieben 8, 9 verlaufen, insbesondere elektrisch isoliert innerhalb eines Isolators in entgegengesetzte Richtungen, und/oder die Nennstromkontakte 2, 3 können untereinander elektrisch innerhalb der Isolatorgehäuse 4 und Getriebe 8, 9 miteinander verbunden sein.
In den Figuren der Einfachheit halber nicht dargestellt, können jeweils an den Enden der Isolatorgehäuse 4 elektrische Anschlüsse 12 vorgesehen sein, über welche eine Verschaltung der Nennstromkontakte 2, 3 analog der in den Figuren dargestellte Verschaltung, außerhalb der Isolatorgehäuse 4 realisiert wird. Es sind auch andere Verschaltungen möglich, z. B. eine parallele Verschaltung jeweils eines ersten und eines zweiten Nennstromkontakts 2, 3, in Reihe geschaltet mit einem weiteren parallel verschalteten ersten und zweiten Nennstromkontakts 2, 3. Elektrische Leitungen für eine Verschaltung können über die Getriebe 8, 9 bzw. durch Getriebegehäuse führen, oder jeweils außerhalb von Gehäusen angeordnet sein, zwischen Anschlusskontakten 12.
In dem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung 1, welches in den Figuren dargestellt ist, sind in einem Isolatorgehäuse 4 jeweils zwei parallel geschaltete Nennstromkontakte 2, 3, ein erster und ein zweiter Nennstromkontakt 2, 3, insbesondere räumlich parallel angeordnet. Zwei Isolatorgehäuse 4 mit jeweils zwei parallel geschalteten Nennstromkontakten 2, 3 sind in Reihe hintereinander insbesondere entlang einer gemeinsamen Längsachse angeordnet. Die zwei ersten Nennstromkontaktstücke 2 in unterschiedlichen Isolatorgehäusen 4 sind in Reihe verschaltet und die zwei zweiten Nennstromkontaktstücke 3 in unterschiedlichen Isolatorgehäusen 4 sind in Reihe verschaltet.
Die zwei Isolatorgehäuse 4, mit jeweils zwei Nennstromkontakten 2, 3 pro Isolatorgehäuse 4, sind hintereinander angeordnet, verbunden über die Getriebe 8, 9, insbesondere über den Getriebekopf 8. Die Nennstromkontakte 2, 3 und/oder die Isolatorgehäuse 4 liegen mit ihren Längsachsen im Wesentlichen in einer Ebene, welche z. B. parallel zum Untergrund, auf welchem das Traggestell 5 aufgestellt ist, angeordnet ist. Eine T-Form der Anordnung 1 ergibt sich, mit einer Mittelsenkrechten der T-Form umfassend das Traggestell 5, das Umlenkgetriebe 7 mit seitlich befestigtem Antrieb 6, der Stützsäule 10 und dem Getriebekopf 8. Die Waagerechte der T-Form ergibt sich aus den zwei Isolatorgehäusen 4, mit zwei Nennstromkontakten 2, 3 pro Isolatorgehäuse 4, wobei ein Isolatorgehäuse 4 über den Getriebekopf 8 mit dem anderen Isolatorgehäuse 4 verbunden ist.
Die Isolatorgehäuse 4, welche im Ausführungsbeispiel der Figuren dargestellt sind, sind rohrförmig ausgebildet. Die äußere Oberfläche kann gerippt sein, was in den Figuren der Einfachheit halber nicht dargestellt ist. Die Rippen erhöhen den Weg entlang der Längsachse der Isolatorgehäuse 4 und erhöhen somit den Kriechstromweg zwischen den Anschlüssen 12.
Alle Nennstromkontakte 2, 3 können wenigstens eine Löschdüse und/oder wenigstens einen Lichtbogenkontakt aufweisen. Es können alternativ auch alle Nennstromkontakte 2, 3 ohne Löschdüse und/oder Lichtbogenkontakt ausgebildet sein. Es können auch z. B. die ersten Nennstromkontakte 2 mit Löschdüse und/oder Lichtbogenkontakt ausgebildet sein, und die zweiten Nennstromkontakte 3 können ohne Löschdüse und/oder Lichtbogenkontakt ausgebildet sein. Die stromtragenden Teile unterschiedlicher Nennstromkontakte 2, 3 können mit unterschiedlichen Stromleitungsquerschnitt ausgebildet sein und/oder im geöffneten Zustand können unterschiedlicher Nennstromkontakte 2, 3 unterschiedliche Abstände zwischen den Kontaktstücken aufweisen. Die Nennstromkontakte 2, 3 können auch identisch aufgebaut sein.
Eine Steuerung oder Regelung unterschiedlicher Schaltzeiten von ersten und zweiten Nennstromkontakten 2, 3 kann über die Getriebe 8, 9 erfolgen. Insbesondere das Hilfsgetriebe 9 kann zeitlich ein späteres Einschalten und ein früheres Ausschalten der zweiten Nennstromkontakte 3 gegenüber den ersten Nennstromkontakten 2 bewirken. Alternativ oder zusätzlich können der Getriebekopf und/oder Getriebeeinheiten der einzelnen Nennstromkontakte bzw. beweglichen Kontaktstücke ein späteres Einschalten und ein früheres Ausschalten der zweiten Nennstromkontakte 3 gegenüber den ersten Nennstromkontakten 2 bewirken. Bei gleichen Schaltzeiten aller Nennstromkontaktstücke 2, 3 kann der Getriebekopf 8 und/oder das Hilfsgetriebe 9 einen Gleichlauf aller Kontakte 2, 3 erzeugen. Eine Steuerung oder Regelung gleicher oder unterschiedlicher Schaltzeiten von ersten und zweiten Nennstromkontakten 2, 3 kann alternativ oder zusätzlich über die Position und/oder Länge der Schaltstrecke erfolgen.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können untereinander kombiniert werden und/oder können mit dem Stand der Technik kombiniert werden. So können z. B. mehrere Schaltstangen 11, z. B. eine Schaltstange für den Getriebekopf 8 und eine Schaltstange 11 für das Hilfsgetriebe 9, verwendet werden. Jedem Kontakt 2, 3 kann eine Schaltstange 11 zugeordnet sein, oder einem Paar von ersten und zweiten Nennstromkontakten 2, 3 kann jeweils eine Schaltstange 11 zugeordnet sein. Es können auch mehr Kontaktpaare 2, 3 umfasst sein und/oder mehr als zwei Nennstromkontakte 2, 3 jeweils parallel und/oder in Reihe geschaltet sein. Die Anordnung 1 kann T-förmig sein, oder andere Formen wie z. B. umgekehrte L-Form oder I-Form aufweisen. Erste und/oder zweite Nennstromkontakte 2, 3 können Löscheinrichtungen zum Löschen von Lichtbögen aufweisen, und können mit gleichen oder unterschiedlichen z. B. Rohrdurchmessern für Kontaktstücke ausgebildet sein, um unterschiedliche Stromtragfähigkeiten zu realisieren, und/oder können Vakuumröhren als Nennstromkontakte umfassen. Es kann ein gemeinsamer Antrieb 6 und/oder ein Umlenkgetriebe 7 und/oder eine Stützersäule 10 und/oder eine Schaltstange 11 vorgesehen sein, oder es können mehrere Antriebe vorgesehen sein, z. B. ein Antrieb pro ersten Nennstromkontakten und ein Antrieb pro zweiten Nennstromkontakten mit weiteren Elementen der kinematischen Kette. Es kann auch für jeden Nennstromkontakt ein Antrieb vorgesehen sein, insbesondere mit unabhängigen kinematischen Ketten für jeden Nennstromkontakt.
Die Gehäuse, insbesondere die Isolatorgehäuse 4, können mit einem Schaltgas bzw. mit einem Isoliergas befüllt sein, insbesondere SF₆ oder trockener Luft.
Das Traggestell 5 kann in Form eines T- oder Doppel-T-Trägers ausgebildet sein. Es können auch andere Traggestelle 5 verwendet werden, insbesondere aus Stahl oder Aluminium. Isolatorgehäuse und/oder Stützersäulen können rohrförmig, insbesondere außen gerippt ausgebildet sein, z. B. aus Silikon, Kompositwerkstoffen und/oder Keramik. Die Isolatorgehäuse und/oder Stützersäulen können auch andere Formen aufweisen, z. B. Kegel- oder Kugelform. Das Hilfsgetriebe 9 kann im Getriebekopf 8 oder z. B. seitlich am Getriebekopf 8 angeordnet sein. Das Hilfsgetriebe 9 kann alternativ auch z. B. über oder unter dem Getriebekopf 8 angeordnet sein. Der Getriebekopf 8 kann auch ohne Hilfsgetriebe 9 ausgebildet sein, mit nur einem Getriebe. Die erfindungsgemäße Anordnung kann für einen Pol ausgebildet sein, es können für mehrere Pole mehr als eine Anordnung, insbesondere parallel zueinander angeordnet werden. Zum Schalten hoher Ströme und/oder Spannungen können mehr als eine erfindungsgemäße Anordnung insbesondere hintereinander angeordnet werden.

Bezugszeichenliste

1: Anordnung zum Schalten hoher Ströme
2: erster Nennstromkontakt
3: zweiter Nennstromkontakt
4: Isolatorgehäuse
5: Traggestell
6: Antrieb
7: Umlenkgetriebe
8: Getriebekopf
9: Hilfsgetriebe
10: Stützersäule
11: Schaltstange
12: Anschlusskontakt
13: kinematische Kette

Claims

Anordnung (1) zum Schalten hoher Ströme in der Hochspannungstechnik für einen Pol, mit wenigstens einem ersten und mit wenigstens einem zweiten Kontakt (2, 3), wobei ein Kontakt (2, 3) wenigstens zwei Kontaktstücke aufweist, welche im geschlossenen Schaltzustand in elektrischem und/oder mechanischem Kontakt miteinander stehen,
dadurch gekennzeichnet, dass
der wenigstens eine erste und der wenigstens eine zweite Kontakt (2, 3) jeweils Nennstromkontakte sind, welche parallel zueinander geschaltet sind.
Anordnung (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens ein erster Kontakt (2) und wenigstens ein zweiter Kontakt (3) in einem gemeinsamen Gehäuse (4) angeordnet sind.
Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
im eingeschalteten Zustand der Stromfluss über den zweiten Nennstromkontakt (3) 20 bis 90%, insbesondere mindestens 40% des Stromflusses über den ersten Nennstromkontakt (2) entspricht.
Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
beim Schalten des wenigstens einen ersten Nennstromkontakts (2) der wenigstens eine zweite Nennstromkontakt (3) immer im geöffneten Schaltzustand ist.
Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gehäuse (4) einen Isolator umfasst, insbesondere einen außen gerippten Isolator aus Silikon und/oder aus Keramik und/oder Kompositmaterial.
Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Anordnung (1) T-förmig ist und eine gemeinsame, elektrisch isolierende Stützersäule (10) umfasst, insbesondere mit einer Schaltstange (11) beweglich angeordnet im Inneren der Stützersäule (10) und/oder kinematisch verbunden insbesondere mit einem gemeinsamen Antrieb (6), und wobei die T-förmige Anordnung (1) zwei im Wesentlichen senkrecht zur Stützersäule (10) in entgegengesetzte Richtungen angeordnete, insbesondere rohrförmige Isolatoren (4) umfasst, wobei insbesondere die Isolatoren mit der jeweiligen Längsachse im Wesentlichen auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind und jeder Isolator jeweils wenigstens zwei Nennstromkontakte (2, 3) umfasst.
Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Nennstromkontakte (2, 3) über wenigstens ein Getriebe (8, 9) kinematisch miteinander gekoppelt sind, zur Umwandlung und Übertragung der Schaltbewegung, insbesondere mit einem Schalten des jeweils ersten Nennstromkontakts (3) bei geöffneten zugeordneten zweiten Nennstromkontakt (2).
Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Anordnung (1) ausgebildet ist zum Schalten von Gleich- und/oder Wechselspannungen, insbesondere bis 1200 kV.
Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens einem, insbesondere allen Nennstromkontakten (2, 3) wenigstens ein Lichtbogenkontakt zugeordnet ist, und/oder dass wenigstens einem, insbesondere allen Nennstromkontakten (2, 3) wenigstens eine Blasdüse zugeordnet ist.
Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
vier Nennstromkontakte (2, 3) umfasst sind, mit zwei ersten Nennstromkontakten (2), welche eine Blasdüse am jeweiligen Nennstromkontakt (2) umfassen, und zwei zweiten Nennstromkontakten (3), welche ohne Blasdüse ausgebildet sind.
Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Nennstromkontakte (2, 3) jeweils aus zwei Kontaktstücken bestehen, insbesondere zwei hohlzylinderförmigen Kontaktstücken mit einem Durchmesser von 50 bis 200 mm, insbesondere 80 bis 150 mm, und/oder dass die Kontaktstücke aus einem gut leitenden Metall, insbesondere Kuper, Aluminium oder Stahl bestehen, und/oder dass die Kontaktflächen der Kontaktstücke versilbert sind und/oder Carbon umfassen.
Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Anordnung (1) von einer dreipoligen Schaltanlage, insbesondere mit einer Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche pro Pol, umfasst ist.
Verfahren zum Schalten von Gleich- und/oder Wechselstrom in der Hochspannungstechnik, insbesondere unter Verwendung einer Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens zwei parallel geschaltete Nennstromkontakte (2, 3) in einem gemeinsamen Gehäuse (4) geschaltet werden.
Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens ein erster Nennstromkontakt (2) vor wenigstens einem zweiten Nennstromkontakt (3) eingeschaltet wird und/oder dass wenigstens ein erster Nennstromkontakt (2) nach wenigstens einem zweiten Nennstromkontakt (3) ausgeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens ein erster Nennstromkontakt (2) gleichzeitig mit wenigstens einem zweiten Nennstromkontakt (3) eingeschaltet wird und/oder dass wenigstens ein erster Nennstromkontakt (2) gleichzeitig mit wenigstens einem zweiten Nennstromkontakt (3) ausgeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwei erste Nennstromkontakte (2) insbesondere gleichzeitig eingeschaltet werden, vor oder gleichzeitig mit dem Einschalten von zwei zweiten Nennstromkontakten (3), und/oder dass die zwei ersten Nennstromkontakte (2) insbesondere gleichzeitig ausgeschaltet werden, nach oder gleichzeitig mit dem Ausschalten der zwei zweiten Nennstromkontakte (3), insbesondere jeweils mit einem ersten und einem zweiten Nennstromkontakt (2, 3) in einem gemeinsamen Gehäuse (4).
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, dass
im eingeschalteten Zustand der Stromfluss ausschließlich über Nennstromkontakte (2, 3) erfolgt.