WO1999052120A1 - Hochstromschalter, insbesondere generator-leistungsschalter - Google Patents

Hochstromschalter, insbesondere generator-leistungsschalter Download PDF

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WO1999052120A1
WO1999052120A1 PCT/DE1999/000979 DE9900979W WO9952120A1 WO 1999052120 A1 WO1999052120 A1 WO 1999052120A1 DE 9900979 W DE9900979 W DE 9900979W WO 9952120 A1 WO9952120 A1 WO 9952120A1
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circuit breaker
current
breaker
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PCT/DE1999/000979
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Inventor
Norbert Steinemer
Ralf-Peter Kurth
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/59—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle
    • H01H33/593—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle for ensuring operation of the switch at a predetermined point of the ac cycle
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    • H01H33/14—Multiple main contacts for the purpose of dividing the current through, or potential drop along, the arc
    • H01H33/143—Multiple main contacts for the purpose of dividing the current through, or potential drop along, the arc of different construction or type
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    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/666—Operating arrangements
    • H01H33/6661—Combination with other type of switch, e.g. for load break switches

Definitions

  • the invention relates to a high-current switch, in particular generator circuit breakers, with a three-pole interrupter unit that switches the nominal current and the short-circuit current for each phase, each of the three-pole interrupter units being equipped with a separate drive device.
  • ⁇ in generator circuit breaker of the type defined is known from DE 40 05 532 AI.
  • Three circuit breakers are connected in parallel as interrupter units for each phase of the alternating current in order to ensure the rated current carrying capacity of the generator circuit breaker.
  • the switching power under short circuit conditions, however, even to raise from each circuit breaker since only one of the first circuit breaker switch in the "parallel connection of the three circuit breaker when triggered 0th
  • the object on which the invention is based is to define an interruption unit which, given the same switching power conditions, permits a compact design combined with considerable cost savings, although the safety standard customary in this technology must not be reduced. 5 According to the invention, this is due to the features
  • the three-pole interrupter unit is formed by at least one circuit breaker of the first type carrying the nominal current and by a circuit breaker of a second type which switches the short-circuit current and the nominal current,
  • the circuit breaker of the first type and the circuit breaker of the second type have a common drive device, each with a rigid coupling.
  • the invention is therefore based on the knowledge of providing a forced sequential connection of the circuit breakers which are otherwise connected in parallel in the interrupter unit, so that only a single, permanently defined circuit breaker is designed for the entire maximum switching load - nominal current and short-circuit current - while the or the parallel to this switched circuit breakers only bear the load from the nominal current.
  • a departure from the otherwise usual three similar heavy-duty circuit breakers only a firmly defined heavy-duty circuit breaker is provided in the high current switch, while the circuit breakers connected in parallel are only designed for the rated current load.
  • the circuit breaker of the second type has a smaller contact stroke than the circuit breakers of the first type. Accordingly, the heavy-duty circuit breaker has a smaller contact stroke than the lower-rated circuit breakers connected in parallel, so that this forced sequential circuit is also ensured with the rigid coupling in connection with the common drive device.
  • the temporally staggered contact separation of at least two arranged in parallel and with one Circuit breaker connected to the common drive device per phase is thus achieved in that the earlier opening circuit breaker contacts carry out a larger contact stroke. With the larger contact stroke, however, correspondingly higher drive energies are required, which lead to increased stresses on the circuit breakers used.
  • the increased stresses on the circuit breakers can be avoided by feature 3.1.
  • the circuit breakers of the first type and the circuit breakers of the second type have the same contact stroke.
  • the drive device and the at least two time-delayed opening circuit breaker contacts is accordingly designed such that the parallel circuit breakers perform the same contact stroke or, in other words, the time-shifted switching contacts of the circuit breakers have covered the same contact stroke at a certain time thereafter.
  • the feature is
  • the circuit breaker of the first type and the circuit breaker of the second type are each provided by corresponding vacuum interrupters of the first type and by a corresponding vacuum interrupter of the second type.
  • the three-pole interrupter unit DUE is shown for one of the phases PH, which contains the circuit breaker LSN carrying the nominal current IN and a single circuit breaker LSK switching the short-circuit current IK and the nominal current IN. Still is
  • circuit breaker LSN carrying the nominal current IN and the circuit breaker LSK switching the short-circuit current IK and the circuit current IN have a common drive device ATE with which both types of circuit breaker LSN, LSK are rigidly coupled.
  • the circuit breaker LSK switching the short-circuit current IK and the nominal current IN and the circuit breakers LSN carrying only the nominal current IN can be controlled with different or with the same contact strokes. In both cases
  • FIG. 2 shows the time-dependent course of the respective 30 contact stroke KH of the circuit breaker of the first type LSN and the circuit breaker of the second type LSK according to an advantageous embodiment of the interrupter unit DUE shown in FIG.
  • t1, t2 there is a time offset t1, t2 between the switching sequence of the circuit breakers of the 35 first type LSN and the circuit breaker of the second type LSK, while the end positions of the contacts of both types of circuit breakers LSN, LSK is reached at a common time t.

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

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hochstromschalter, insbesondere Generator-Leistungsschalter, mit einer je Phase dreipoligen den Nennstrom und den Kurzschlußstrom schaltenden Unterbrechereinheit, wobei jeder der dreipoligen Unterbrechereinheiten mit einer separaten Antriebseinrichtung ausgestattet ist. Die dreipolige Unterbrechereinheit (DUE) ist durch mindestens einen den Nennstrom führenden Leistungsschalter der ersten Art (LSN) und durch einen den Kurzchlußstrom und den Nennstrom schaltenden Leistungsschalter der zweiten Art (LSK) gebildet, wobei die Leistungsschalter der ersten Art (LSN) und der Leistungsschalter der zweiten Art (LSK) eine gemeinsame Antriebseinrichtung (ATE) mit starrer Kopplung aufweisen und die Leistungsschalter der ersten Art (LSN) und der Leistungsschalter der zweiten Art (LSK) ungleichen oder gleichen Kontakthub (KH) aufweisen. Derartige Hochstromschalter werden im Bereich der Energieversorgungstechnik eingesetzt.

Description

Beschreibung
Hochstromschalter, insbesondere Generator-Leistungsschalter
"Die Erfindung betrifft einen Hochstromschalter, insbesondere Generator-Leistungsschalter, mit einer je Phase dreipoligen den Nennstrom und den Kurzschlußstrom schaltenden Unterbrechereinheit, wobei jeder der dreipoligen Unterbrechereinheiten mit einer separaten Antriebseinrichtung ausgestattet ist.
Εin Generator-Leistungsschalter der eingangs definierten Art ist durch die DE 40 05 532 AI bekannt . Als Unterbrechereinheiten sind hier für jede Phase des Wechselstromes drei Leistungsschalter parallel geschaltet, um die Nennstromtragfähigkeit des Generator-Leistungsschalters sicherzustellen . Die Schaltleistung im Kurzschlußfall ist allerdings von jedem Leistungsschalter selbst aufzubringen, da bei der "Parallelschaltung der drei Leistungsschalter im Auslösefall 0 stets nur einer der Leistungsschalter zuerst schaltet .
Welcher Leistungsschalter dies ist, hängt von individuellen Umständen der Leistungsschalter selbst ab, die bereits im Fertigungsbereich und/oder auch durch die Lebensgeschichte der Leistungsschalter beeinflußt sein können. Diesem Umstand S wird dadurch Rechnung getragen, daß die Unterbrechungseinheit insgesamt, d. h. jeder einzelne Leistungsschalter, für die maximale gesamte Schaltleistung ausgelegt ist .
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, 0 eine Unterbrechungseinheit zu definieren, die bei gleichen Schaltleistungsbedingungen eine kompakte Bauform verbunden mit erheblichen Kosteneinsparungen zuläßt, wobei jedoch der in dieser Technik übliche Sicherheitsstandard nicht gemindert sein darf . 5 Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale
1.1 die dreipolige Unterbrechereinheit ist durch mindestens einen den Nennstrom führenden Leistungsschalter der ersten Art und durch einen den Kurzschlußstrom und den Nennstrom und schaltenden Leistungsschalter einer zweiten Art gebildet,
1.2 die Leistungsschalter der ersten Art und der Leistungsschalter der zweiten Artweisen eine gemeinsame Antriebseinrichtung mit jeweils starrer Kopplung auf.
Der Erfindung liegt also die Erkenntnis zugrunde, bei der Unterbrechereinheit eine Zwangsfolgeschaltung der ansonsten parallel geschalteten Leistungsschalter vorzusehen, so daß lediglich ein einziger fest definierter Leistungsschalter zur für die gesamte maximale Schaltlast - Nennstrom und Kurzschlußstrom - ausgelegt ist, während der bzw. die zu diesem parallel geschalteten Leistungsschalter lediglich die Belastung durch den Nennstrom tragen. In Abkehr der sonst üblichen drei gleichartigen hochbelastbaren Leistungsschalter ist also hier lediglich ein fest definierter hochbelastbarer Leistungsschalter im Hochstromschalter vorgesehen, während die dazu parallel geschalteten Leistungsschalter lediglich für die Nennstrombelastung ausgelegt sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Merkmal
2.1 der Leistungsschalter der zweiten Art weist gegenüber den Leistungsschaltern der ersten Art einen geringeren Kontakthub auf, vorgesehen. Der hochbelastbare Leistungsschalter weist dementsprechend gegenüber den parallel geschalteten geringer belastbaren Leistungsschaltern einen geringeren Kontakthub auf, so daß mit der starren Kopplung in Verbindung mit der gemeinsamen Antriebseinrichtung diese Zwangsfolgeschaltung auch gewährleistet ist. Die zeitlich versetzte Kontakttrennung von mindestens zwei parallel angeordneten und mit einer gemeinsamen Antriebseinrichtung verbundenen Leistungsschalter je Phase wird also dadurch erreicht, daß die früher öffnenden Leistungsschalterkontakte einen größeren Kontakthub ausführen. Mit dem größeren Kontakthub sind allerdings entsprechend höhere Antriebsenergien erforderlich, die zu erhöhten Beanspruchungen der eingesetzten Leistungsschalter führen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die erhöhten Beanspruchungen der Leistungsschalter durch das Merkmal 3.1 die Leistungsschalter der ersten Art und der Leistungsschalter der zweiten Art weisen einen gleichem Kontakthub auf, vermieden werden. Die kinematische Verbindung zwischen der gemeinsamen
Antriebseinrichtung und den mindestens zwei zeitlich versetzt öffnenden Leistungsschalterkontakten ist dementsprechend so ausgeführt, daß die parallelen Leistungsschalter den gleichen Kontakthub ausführen bzw. mit anderen Worten, die zeitlich versetzt schaltenden Kontakte der Leistungsschalter zu einer bestimmten Zeit danach den gleiche Kontakthub zurückgelegt haben.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Merkmal
4.1 die Leistungsschalter der ersten Art und der Leistungsschalter der zweiten Art sind jeweils durch entsprechende Vakuum-Schaltröhren der ersten Art und durch eine entsprechende Vakuum-Schaltröhre der zweiten Art realisiert, vorgesehen.
Mit dem Einsatz von unterschiedlich lasttragenden Vakuum- Schaltröhren ist mit relativ geringem Aufwand ein kostengünstiger Hochstromschalter realisiert. Die Erfindung wird durch ein figürlich dargestelltes Ausführungsbeispiel in zwei Figuren näher erläutert, wobei in "Figur 1 eine einzige Unterbrechereinheit des
Hochstromschalters schematisch dargestellt ist und 5 die
"Figur 2 eine vorteilhafte Ausgestaltung der
Unterbrechereinheit mit dem zeitlichen Ablauf ihrer Schaltfolge zeigt.
10 Vom gesamten Hochstromschalter ist die dreipolige Unterbrechereinheit DUE für eine der Phasen PH dargestellt, die die Nennstrom IN führenden Leistungsschalter LSN und einen einzigen, den Kurzschlußstrom IK und den Nennstrom IN schaltenden Leistungsschalter LSK enthält. Weiterhin ist
-13 angedeutet, daß die Nennstrom IN führenden Leistungsschalter LSN und der den Kurzschlußstrom IK und den Nennstrom IN schaltende Leistungsschalter LSK eine gemeinsame Antriebseinrichtung ATE aufweisen, mit der beide Arten der Leistungsschalter LSN, LSK starr gekoppelt sind. Mit der
.20 zeitversetzten Zwangsfolgeschaltung können die den Kurzschlußstrom IK und den Nennstrom IN schaltenden Leistungsschalter LSK und die lediglich den Nennstrom IN tragenden Leistungsschaltern LSN mit unterschiedlichen oder mit gleichen Kontakthüben gesteuert werden. In beiden Fällen
.25 ist sichergestellt, daß stets der den Kurzschlußstrom IK und den Nennstrom IN schaltende Leistungsschalter LSK die Hauptlast beim Schalten des Hochstromschalters trägt.
Die Figur 2 zeigt den zeitabhängigen Verlauf des jeweiligen 30 Kontakthubes KH der Leistungsaschalter der ersten Art LSN und des Leistungsschalters der zweiten Art LSK gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der in Figur 1 dargestellten Unterbrechereinheit DUE. Wie erkennbar, liegt ein Zeitversatz tl, t2 zwischen der Schaltfolge der Leistungsschalter der 35 ersten Art LSN und dem Leistungsschalter der zweiten Art LSK, während die Endstellungen der Kontakte beider Arten Leistungsschalter LSN, LSK zu einer gemeinsamen Zeit t erreicht ist. Dies bedeutet für die als Vakuum-Schaltröhren ausgeführten Leistungsschalter beider Arten LSN und LSK eine - wie bereits ausgeführt - geringere mechanische Beanspruchung beim Schaltvorgang und für die einen geringeren Kontakthub steuernde Antriebseinrichtung ATE eine deutliche Verringerung der aufzubringenden Antriebsenergie.

Claims

Patentansprüche
1.Hochstromschalter, insbesondere Generator-Leistungsschalter, mit einer je Phase dreipoligen den Nennstrom und den Kurzschlußstrom schaltenden Unterbrechereinheit, wobei jeder der dreipoligen Unterbrechereinheiten mit einer separaten Antriebseinrichtung ausgestattet ist, g e k e n n z e i c h n e t: d u r c h die Merkmale
1.1 die dreipolige Unterbrechereinheit (DUE) ist durch 0 mindestens einen den Nennstrom (IN) führenden
Leistungsschalter der ersten Art (LSN) und durch einen den Kurzschlußstrom und den Nennstrom (IK und IN) schaltenden Leistungsschalter einer zweiten Art (LSK) gebildet,
1.2 die Leistungsschalter der ersten Art (LSN) und der L5 Leistungsschalter der zweiten Art (LSK) weisen eine gemeinsame Antriebseinrichtung (ATE) mit jeweils starrer Kopplung auf.
2. Hochstromschalter, insbesondere Generator- 0 Leistungsschalter, nach Patentanspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h das Merkmal 2.1 der Leistungsschalter der zweiten Art (LSK) weist gegenüber den Leistungsschaltern der ersten Art (LSN) einen geringeren Kontakthub (KH) auf. 5
3. Hochstromschalter, insbesondere Generator- Leistungsschalter, nach Patentanspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h das Merkmal 3.1 die Leistungsschalter der ersten Art (LSN) und der
30 Leistungsschalter der zweiten Art (LSK) weisen einen gleichem Kontakthub (KH) auf.
4. Hochstromschalter, insbesondere Generator- Leistungsschalter, nach einem der vorangegangenen 5 Patentansprüche 1 bis 3, 1 g e k e n n z e i c h n e t d u r c h das Merkmal 4.1 die Leistungsschalter der ersten Art (LSN) und der Leistungsschalter der zweiten Art (LSK) sind jeweils durch entsprechende Vakuum-Schaltröhren der ersten Art (VSN) und durch eine entsprechende Vakuum-Schaltröhre der zweiten Art (VSK) realisiert.
PCT/DE1999/000979 1998-04-08 1999-03-26 Hochstromschalter, insbesondere generator-leistungsschalter WO1999052120A1 (de)

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