WO2015082306A1 - Wechselspannungslasttrennschalter für fahrleitungen eines bahnstromversorgungsnetzes und verfahren zum betreiben eines wechselspannungslasttrennschalters - Google Patents

Wechselspannungslasttrennschalter für fahrleitungen eines bahnstromversorgungsnetzes und verfahren zum betreiben eines wechselspannungslasttrennschalters Download PDF

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load
main contact
switch
vacuum
movable
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PCT/EP2014/075827
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Andre DÖLLING
Sonja Leistner
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H01H33/12—Auxiliary contacts on to which the arc is transferred from the main contacts
    • H01H33/121—Load break switches
    • H01H33/125—Load break switches comprising a separate circuit breaker
    • H01H33/127—Load break switches comprising a separate circuit breaker movable with a sectionalising contact arm and operated by such movement

Definitions

  • AC load disconnect switch for overhead lines of a traction power supply network and method for operating an AC load break switch
  • the invention relates to the technical field of AC circuit breakers for overhead lines of a traction power supply network having a first main contact and a movable second main contact, in which the movable second
  • Main contact for establishing an air gap of the first main contact is movable away.
  • switch-off and short-circuit on-load capacities of the switch-disconnector are defined by the current-carrying capacity of the actuation mechanism and the auxiliary contacts s switch-disconnector, more material must be used for the actuation mechanism and the auxiliary contacts and be moved by a switch drive, making the switch-disconnector comparatively heavier and more expensive to manufacture and in operation.
  • the invention solves this object by an AC voltage load circuit breaker according to claim 1 and a method for operating an AC load break switch according to claim 15.
  • Vaku ⁇ switching device does not have to be dimensioned for occurring lightning impulse voltages, since the isolation is given on the one hand to earth via insulators and on the other hand by the air gap between the main contacts on the fixed and movable switching contact. As a result, costs are saved in the production and operation.
  • Vacuum switching devices that are designed for occurring short-circuit currents up to 40 kA and up to 2.5 times surge current, are known today beispielswei ⁇ se from available on the market AC circuit breakers and can be used advantageously in the inventive AC circuit breaker.
  • the vacuum switching devices hitherto used in the prior art usually have short-circuit current strengths of up to approximately 20 kA and a maximum of 50 kA surge current resistance.
  • AC load break switch Another advantage of the AC load break switch according to the invention is that the switch-off and short-circuit inrush current load is no longer limited by the auxiliary contacts used in the prior art, but rather is given by the use of the vacuum switching device directly in the current path of the main contacts by the Automatstrombe- loadability of the AC load circuit breaker.
  • the AC voltage circuit breaker according to the invention comprises a regulatory Betchenistsan ⁇ Vakuumschalt Rheinsbet Switzerlandiger, which is designed for mechanical actuation of the vacuum switching device.
  • a regulatory Betchenistsan ⁇ Vakuumschalt Rheinsbet Switzerlandiger which is designed for mechanical actuation of the vacuum switching device. This is advantageous because the vacuum switching device can be actuated by the vacuum switching device actuator without having to intervene electrically in the surroundings of the vacuum switching device. This increases the security of the AC load circuit breaker according to the invention.
  • the vacuum switch actuator is suitable for connection to an external drive.
  • the external An ⁇ drive may be, for example, 6 m to 10 m below the alternating sellayslasttrennschalters arranged on a mast of a overhead contact ⁇ treatment plant.
  • the necessary switching energy which is required for actuating the vacuum interrupter chamber, must be decoupled from the existing drive kinematics of the external drive.
  • the special feature is that the kinematics and force ratios of existing drives (usually for outdoor switches: maximum 4 kN peak force, switching time 5 s, 200 mm switching stroke) are not 1: 1 transferable to vacuum switching technology because less than 0.4 m / s switching speed, only 2 to 4 kN kN shift force depending on the contact system so as 10 mm ⁇ switching stroke to be used. Consequently, the force characteristic of the
  • Vakuumschalt Anlagensbet2011s be chosen such that the relatively slow movement, which is usually triggered by an external drive, in a fast Switching movement can be translated within the vacuum interrupter chamber of the AC load circuit breaker according to the invention. It is an advantage of this embodiment that the alternating voltage circuit breaker can be operated without its own logic, its own sensors and its own power supply, making it particularly suitable for open-air operation.
  • the vacuum switch actuator is designed substantially rod-shaped. This is advantageous because the vacuum switch actuator must operate the vacuum switch over a comparatively large distance.
  • the vacuum switch actuator is guided inside a hollow insulator carrying the first main contact and the vacuum interrupter chamber.
  • the vacuum switching device actuator comprises a non-conductive material. This is advantageous because the introduction of an electrically conductive material into the surroundings of the vacuum switching device is to be avoided in order to increase the short circuit resistance of the AC load break switch.
  • the non-conductive material comprises a glass fiber material.
  • the use of a glass fiber material is above ⁇ geous because fiberglass materials tested long and are cheap to produce.
  • the supply ⁇ Actuate the arrangement on a lifting device, which is provided for moving the Vakuumschalt Anlagensbetuschigers. This is advantageous because by means of the lifting device over a long distance the vacuum switching device can be actuated.
  • a sensor device for detecting the position of the movable second main contact, which is designed to transmit the detected position to the actuating arrangement. This is advantageous because by determining the position of the movable second main contact always the current switching state of the AC load circuit breaker can be determined.
  • an emergency power supply is provided in order to be able to switch off the AC load disconnector switch in the event of a failure of the traction power supply network.
  • electrical components such as a sensor device or a lifting device, even in case of failure of the traction power supply network require a power supply so that a ent ⁇ speaking shutdown of the AC load circuit breaker can be ensured with a sufficient air separation path between the main contacts.
  • Sen ⁇ sor Marie includes a rotational angle sensor. The rotation angle sensor can be used, for example, in the case of an AC load disconnecting switch.
  • the switching state of the AC load disconnector is reliably detected by the rotation angle sensor, without an electrical component such as the sensor device having to be introduced into the immediate vicinity of the movable second main contact. This increases the safety of the AC load break switch, which is advantageous.
  • the Drehwin ⁇ kelsensor is an electrical rotation angle sensor.
  • the Drehwin ⁇ kelsensor cooperates with an electrically operated actuator assembly.
  • a mechanism is provided, by means of which a movement of the mechanical rotation angle sensor can be coupled to a movement of the Vakuumschalt Sk- actuator.
  • This is advantageous because no electrical components are needed to detect the position of the movable second main contact and, depending on the position detected, to switch the vacuum switching device by means of the vacuum switch actuator.
  • the AC load disconnector without electrical power supply is always switchable such that when a separation of the main contacts before the vacuum switching device is switched non-conductive and thus the ⁇ form an arc is avoided.
  • the mechanics as an additional, redundant system. zen, and at the same time to use a sensor device and a lifting device.
  • the mechanism has a linkage. This is ⁇ geous because the BEWE ⁇ supply of movable second main contact is coupled through a linkage, particularly easy to movement of Vakuumschalt Anlagensbetusigers.
  • the mechanism is arranged weather-independent independent within the AC load circuit breaker. This is advantageous in that an internal mechanism weather influences and
  • the mechanism is arranged within a switch console on which all Kom ⁇ components of the circuit breaker are mounted. This is a smoke ⁇ ne advantage because such a design is particularly easy place near, ⁇ .
  • the invention further provides a method for operating an AC load disconnect switch according to the invention, in which the movable second main contact is moved away from the first main contact to disconnect the AC load disconnector and the vacuum switching device is switched nonconductive prior to disconnecting the conductive connection of the main contacts the main contacts are de-energized, and to turn on the AC voltage breaker, the movable second main contact is moved towards the first main contact and after the
  • FIG. 1 shows a known AC load disconnector
  • FIG. 3 shows a second embodiment of an OF INVENTION ⁇ to the invention
  • FIG. 1 shows an open-air circuit-breaker for railway systems, the basic structure of which is known to the person skilled in the art, for example, from the product brochure "Driescher Frei Kunststoff GmbH GmbH für Bahnanlagen” mentioned in the introduction a base cap 3 is mounted.
  • a base socket 3 is mounted on the base socket 3 .
  • a first main contact 9 is provided at its upper end.
  • the first main contact 9 is connected via an on-circuit 11 to a traction power supply system.
  • a Wennkam ⁇ mer 12 is arranged in shunt, in which a not shown vacuum switching ⁇ chamber is mounted, the switching state by means of a mechanically movable first auxiliary contact 14 is switchable.
  • the first auxiliary contact 14 is designed as a fork 13 for a me ⁇ chanical articulation of the vacuum interrupter chamber. Furthermore, on the basic base 3, a movable second
  • Main contact 6 is provided, which is mounted on an insulator 5 on a tiltable base member 4.
  • a second auxiliary contact 7 with a Kon ⁇ clock ball 8 is arranged, which is provided for engaging in and mechanical articulation of the first auxiliary contact 14.
  • the shunt is energized by means of the actuation mechanism, so that the current flows via the vacuum interrupter chamber and the auxiliary contacts 7, 14. Is formed by moving away the movable second main contact 6 from the first main contact 9, an air separation path, the mechanically mitge ⁇ led second auxiliary contact 7 causes by means of the actuating mechanism that the vacuum interrupter switched non-conductive and the current flow through the load break switch is thus interrupted without arcing.
  • the switching-on of the alternating is selnapslasttrennschalters 1 Zvi ⁇ rule by contact forming the auxiliary contacts 7.14 conductively-switch the vacuum switching chamber and closing the main contacts 6, 9 made without light ⁇ arcing.
  • the same components as in Figure 1 are given the same reference numerals.
  • no auxiliary contacts are provided.
  • the lifting device 23 is designed as a solenoid with integrated control device, which depends on the transmitted rotation angle and thus the switching state of the AC load break switch a Vakuumschaltein- direction actuator 22 actuated.
  • the vacuum switch device actuator 22 is a rod made of glass fiber material, which is guided within a cavity in an insulator 16 to the vacuum switching device 25 and can mechanically switch the vacuum switch device 25 on or off there.
  • the vacuum switching device 25 is disposed within the switching chamber 12 directly in the current path between the terminal 11 and the first main contact 9 ers ⁇ th.
  • FIG. 3 the same components as in FIGS. 1 and 2 are indicated by the same reference numerals. It is another possibility for actuating the vacuum switching device 25 as indicated in the figure 2.

Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Wechselspannungslasttrennschalter (20,30) für Fahrleitungen eines Bahnstromversorgungsnetzes mit einem ersten Hauptkontakt (9) und einem bewegbaren zweiten Hauptkontakt (6), wobei der bewegbare zweite Hauptkontakt (6) zur Herstellung einer Luftstrecke von dem ersten Hauptkontakt (9) weg bewegbar ist, und mit einer Vakuumschalteinrichtung (25), die mittels einer Betätigungsanordnung (22,23) in Abhängigkeit von der Position des bewegbaren zweiten Hauptkontakts (6) vor dem Trennen der Hauptkontakte (6,9) nicht-leitend und nach dem Schließen der Hauptkontakte (6,9) leitend schaltbar ist, wobei die Vakuumschalteinrichtung (25) direkt im Strompfad der Hauptkontakte (6,9) angeordnet ist. Weiterhin ist ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Wechselspannungslasttrennschalters Gegenstand der Erfindung.

Description

Beschreibung
Wechselspannungslasttrennschalter für Fahrleitungen eines Bahnstromversorgungsnetzes und Verfahren zum Betreiben eines Wechselspannungslasttrennschalters
Die Erfindung betrifft das technische Gebiet von Wechselspan- nungslasttrennschaltern für Fahrleitungen eines Bahnstromversorgungsnetzes mit einem ersten Hauptkontakt und einem beweg- baren zweiten Hauptkontakt, bei denen der bewegbare zweite
Hauptkontakt zur Herstellung einer Luftstrecke von dem ersten Hauptkontakt weg bewegbar ist.
Seit langem ist bekannt, dass das Löschen von Lichtbögen bei Abschaltung von Betriebs- und Kurzschlussströmen in Wechselspannungsschaltanlagen beim natürlichen Nulldurchgang der Wechselspannung in Vakuumschaltkammern erfolgen kann.
Es sind aus der Produktbroschüre „Driescher Freiluft Schalt- gerate für Bahnanlagen" der Elektrotechnische Werke Fritz Driescher & Söhne GmbH in Moosburg, Bestellnummer 3- 8177680.10-09, Broschürennummer 768, Freiluft-Strecken- Wechselspannungslasttrennschalter für Bahnanlagen der Baureihe FLa 15/97 bekannt, bei denen eine Vakuumschaltkammer im Nebenschluss zu den Hauptkontakten angeordnet ist. Auf einem bewegbaren zweiten Hauptkontakt ist ein zweiter Hilfskontakt vorgesehen, der im geschlossenen Zustand des Lasttrennschalters mittels einer Betätigungsmechanik in einen am ersten Hauptkontakt angeordneten ersten Hilfskontakt eingreift und bewirkt, dass die Vakuumschaltkammer stromlos geschaltet ist und nur die Hauptkontakte stromführend sind. Beim Trennen der Hauptkontakte wird die Vakuumschaltkammer und damit der Ne¬ benschluss mittels der Betätigungsmechanik stromführend ge¬ schaltet, so dass der Strom über die Vakuumschaltkammer und die Hilfskontakte fließt. Ist durch das Wegbewegen des beweg¬ baren zweiten Hauptkontakts vom ersten Hauptkontakt eine Lufttrennstrecke ausgebildet, so bewirkt der mitgeführte zweite Hilfskontakt mittels der Betätigungsmechanik, dass die Vakuumschaltkammer nicht-leitend geschaltet und der Strom- fluss über den Lasttrennschalter somit unterbrochen wird. Anschließend wird durch weiteres Wegbewegen des bewegbaren zweiten Hauptkontakts vom ersten Hauptkontakt auch der Kon- takt zwischen den Hilfskontakten unterbrochen und eine ausreichend große Luftrennstrecke für eine sichere Abschaltung des Lasttrennschalters ausgebildet; der Stromfluss wird folg¬ lich ohne Lichtbogenbildung getrennt (vgl. Produktbroschüre Seite 4 „Funktionsweise" und beiliegende Figur 1) . In ent- sprechender Weise wird der Einschaltvorgang des Lasttrennschalters durch Kontaktbildung zwischen den Hilfskontakten, Leitend-schalten der Vakuumschaltkammer und Schließen der Hauptkontakte vorgenommen. Bei bekannten Freiluft-Lasttrennschaltern müssen vergleichsweise hohe Schaltkräfte zum Bewegen des zweiten Hauptkontakts bereit gestellt werden. Außerdem entstehen bei widrigen Umgebungsbedingungen wie etwa Eis und Schnee schlechte Kontakt¬ verhältnisse für die Hilfskontakte und die Betätigungsmecha- nik, was einen sicheren und zuverlässigen Schalterbetrieb erschwert. Zusätzlich ist die Ausschalt- und Kurzschlussein- schaltstrombelastbarkeit des Lasttrennschalters durch die Stromfestigkeit der Betätigungsmechanik und der Hilfskontakte vorgegeben. Für eine Erhöhung der Ausschalt- und Kurzschluss- einschaltstrombelastbarkeit des Lasttrennschalters muss mehr Material für die Betätigungsmechanik und die Hilfskontakte verwendet und durch einen Schalterantrieb bewegt werden, was den Lasttrennschalter vergleichsweise schwerer und teurer in der Herstellung und im Betrieb macht.
Weiterhin ist aus der US 2013/0187733 AI ein Wechselspan- nungslasttrennschalter mit Vakuumschalteinrichtungen bekannt, bei dem ein integrierter elektromechanischer Antrieb bzw. Motor für das Bewegen der Hauptkontakte vorgesehen ist. Der be- kannte Wechselspannungslasttrennschalter ist im Gegensatz zum eingangs genannten Stand der Technik nicht für Freiluftbe¬ trieb ausgelegt, da eine komplexe Steuerung sowie der Antrieb elektrisch betrieben werden. Ferner ist ein Wechselspannungslasttrennschalter mit einer Vakuumschalteinrichtung aus der WO 01/50562 bekannt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Wechselspannungslast- trennschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereit zu stellen, insbesondere einen vergleichsweise einfachen, siche¬ ren und zuverlässigen Wechselspannungslasttrennschalter anzugeben . Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen Wechselspan- nungslasttrennschalter gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Wechselspannungslast- trennschalters gemäß Anspruch 15. Dadurch, dass beim erfindungsgemäßen Wechselspannungslast- trennschalter die Vakuumschalteinrichtung direkt im Strompfad der Hauptkontakte angeordnet ist, entfällt der bisher im Stand der Technik vorgesehene Strombypass mittels Hilfskon¬ takten. Dies ist vorteilhaft, weil durch den Wegfall von Hilfskontakten der Wechselspannungslasttrennschalter unempfindlicher gegenüber Witterungseinflüssen, insbesondere Eis und Schnee, ist. Ein weiterer Vorteil ist es, dass die Vaku¬ umschalteinrichtung nicht für auftretende Blitzstoßspannungen dimensioniert werden muss, da die Isolation einerseits gegen Erde über Isolatoren und andererseits durch die Luftstrecke zwischen den Hauptkontakten am festen und beweglichen Schaltkontakt gegeben ist. Hierdurch werden in der Herstellung und im Betrieb Kosten eingespart. Vakuumschalteinrichtungen, die für auftretende Kurzschlussströme bis 40 kA und einem bis zu 2,5-fachen Stoßstrom ausgelegt sind, sind heute beispielswei¬ se aus am Markt verfügbaren Wechselstromleistungsschaltern bekannt und können vorteilhafterweise im erfindungsgemäßen Wechselspannungslasttrennschalter verwendet werden. Die bisher im Stand der Technik verwendeten Vakuumschalteinrichtun- gen weisen dagegen üblicherweise Kurzschlussstromfestigkeiten bis ca. 20 kA und maximal 50 kA Stoßstromfestigkeit auf. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Wechselspannungslast- trennschalters ist es, dass die Ausschalt- und Kurzschluss- einschaltstrombelastbarkeit nicht mehr durch die im Stand der Technik verwendeten Hilfskontakte begrenzt wird, sondern vielmehr durch die Verwendung der Vakuumschalteinrichtung direkt im Strompfad der Hauptkontakte durch die Gesamtstrombe- lastbarkeit des Wechselspannungslasttrennschalters gegeben ist .
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wechselspannungslasttrennschalters umfasst die Betätigungsan¬ ordnung einen Vakuumschalteinrichtungsbetätiger, der zur me- chanischen Betätigung der Vakuumschalteinrichtung ausgebildet ist. Dies ist vorteilhaft, weil durch den Vakuumschaltein- richtungsbetätiger die Vakuumschalteinrichtung betätigt werden kann, ohne elektrisch in die Umgebung der Vakuumschalteinrichtung eingreifen zu müssen. Dies erhöht die Sicherheit des erfindungsgemäßen Wechselspannungslasttrennschalters .
In einer bevorzugten Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wechselspannungslasttrenn- schalters ist der Vakuumschalteinrichtungsbetätiger zum An- schluss an einen externen Antrieb geeignet. Der externe An¬ trieb kann beispielsweise 6 m bis 10 m unterhalb des Wech- selspannungslasttrennschalters an einem Mast einer Oberlei¬ tungsanlage angeordnet sein. Hierfür muss die notwendige Schaltenergie, die zum Betätigen der Vakuumschaltkammer benötigt wird, aus der vorhandenen Antriebskinematik des externen Antriebs auskoppeln. Dabei ist die Besonderheit, dass die Kinematik und Kraftverhältnisse der bestehenden Antriebe (üblicherweise für Freiluft- Schalter: maximal 4 kN Spitzenkraft, Schaltzeit 5 s, 200 mm Schalthub) nicht 1:1 übertragbar auf Vakuum-Schalttechnik sind, weil weniger als 0,4 m/s Schaltgeschwindigkeit, nur 2 kN bis 4 kN Schaltkraft in Abhängigkeit vom Kontaktsystem so¬ wie 10 mm Schalthub eingesetzt werden sollen. Es muss folg- lieh die Kraftkennlinie des
Vakuumschalteinrichtungsbetätigers derart gewählt werden, dass die vergleichsweise langsame Bewegung, die durch einen externen Antrieb i.d.R. ausgelöst wird, in eine schnelle Schaltbewegung innerhalb der Vakuumschaltkammer des erfindungsgemäßen Wechselspannungslasttrennschalters übersetzt werden kann. Es ist ein Vorteil dieser Ausführungsform, dass der Wechsels- pannungslasttrennschalter ohne eigene Logik, eigene Sensorik und eigene Stromversorgung betrieben werden kann, was ihn besonders für den Freiluftbetrieb geeignet macht. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wechselspannungslasttrennschalters ist der Vakuum- schalteinrichtungsbetätiger im Wesentlichen stabförmig ausgebildet. Dies ist vorteilhaft, weil der Vakuumschalteinrich- tungsbetätiger die Vakuumschalteinrichtung über eine ver- gleichsweise große Distanz betätigen muss.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wechselspannungslasttrennschalters ist der Vakuum- schalteinrichtungsbetätiger innerhalb eines den ersten Haupt- kontakt und die Vakuumschaltkammer tragenden Hohlisolators geführt. Durch diese indirekte Anlenkung der Vakuumschalteinrichtung im geschützten Hohlisolator ist der Vakuumschaltein- richtungsbetätiger sowohl vor den Umweltbedingungen als auch vor elektrischen Einflüssen geschützt, was die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Wechselspannungslasttrennschalters er¬ höht .
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Wechsels- pannungslasttrennschalters umfasst der Vakuumschalteinrich- tungsbetätiger ein nichtleitendes Material. Dies ist von Vor¬ teil, weil das Einbringen eines elektrisch leitenden Materials in die Umgebung der Vakuumschalteinrichtung zu vermeiden ist, um die Kurzschlussfestigkeit des Wechselspannungslast- trennschalters zu erhöhen.
In einer bevorzugten Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wechselspannungslasttrenn- schalters umfasst das nichtleitende Material einen Glasfaser- werkstoff. Die Verwendung eines Glasfaserwerkstoffs ist vor¬ teilhaft, weil Glasfaserwerkstoffe lang erprobt und günstig in der Herstellung sind. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wechselspannungslasttrennschalters weist die Betäti¬ gungsanordnung eine Hubeinrichtung auf, die für ein Bewegen des Vakuumschalteinrichtungsbetätigers vorgesehen ist. Dies ist vorteilhaft, weil mittels der Hubeinrichtung über eine weite Distanz die Vakuumschalteinrichtung betätigt werden kann .
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wechselspannungslasttrennschalters ist eine Sensor- einrichtung zum Feststellen der Position des bewegbaren zweiten Hauptkontakts vorgesehen, die zur Übermittlung der festgestellten Position an die Betätigungsanordnung ausgebildet ist. Dies ist vorteilhaft, weil durch die Feststellung der Position des bewegbaren zweiten Hauptkontakts stets der aktu- eile Schaltzustand des Wechselspannungslasttrennschalters ermittelbar ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wechselspannungslasttrennschalters ist eine Notfall- Stromversorgung vorgesehen, um den Wechselspannungslasttrenn- schalter bei Ausfall des Bahnstromversorgungsnetzes sicher abschalten zu können. Dies ist ein Vorteil, weil elektrische Komponenten, wie beispielsweise eine Sensoreinrichtung oder eine Hubeinrichtung, auch bei Ausfall des Bahnstromversor- gungsnetzes eine Energieversorgung benötigen, damit eine ent¬ sprechende Abschaltung des Wechselspannungslasttrennschalters mit einer ausreichenden Lufttrennstrecke zwischen den Hauptkontakten sichergestellt werden kann. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wechselspannungslasttrennschalters umfasst die Sen¬ soreinrichtung einen Drehwinkelsensor. Der Drehwinkelsensor kann beispielsweise bei einem Wechselspannungslasttrennschal- ter mit einem kippbaren zweiten Hauptkontakt im Kipppunkt angeordnet sein. In einem solchen Fall wird durch den Drehwinkelsensor der Schaltzustand des Wechselspannungslasttrenn- schalters sicher erkannt, ohne dass eine elektrische Kompo- nente wie die Sensoreinrichtung in die direkte Umgebung des bewegbaren zweiten Hauptkontakts eingebracht werden muss. Dies erhöht die Sicherheit des Wechselspannungslasttrenn- schalters, was vorteilhaft ist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wechselspannungslasttrennschalters ist der Drehwin¬ kelsensor ein elektrischer Drehwinkelsensor ist.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungs- gemäßen Wechselspannungslasttrennschalters wirkt der Drehwin¬ kelsensor mit einer elektrisch betriebenen Betätigungsanordnung zusammen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungs- gemäßen Wechselspannungslasttrennschalters ist der Drehwin¬ kelsensor ein mechanischer Drehwinkelsensor.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wechselspannungslasttrennschalters ist eine Mechanik vorgesehen, mittels der eine Bewegung des mechanischen Drehwinkelsensors an eine Bewegung des Vakuumschalteinrichtungs- betätigers koppelbar ist. Dies ist vorteilhaft, weil keine elektrischen Komponenten benötigt werden, um die Position des bewegbaren zweiten Hauptkontakts festzustellen und in Abhän- gigkeit von der festgestellten Position mittels des Vakuum- schalteinrichtungsbetätigers die Vakuumschalteinrichtung zu schalten. Dadurch ist der Wechselspannungslasttrennschalter ohne elektrische Stromversorgung stets derart schaltbar, dass bei einem Trennen der Hauptkontakte zuvor die Vakuumschalt- einrichtung nichtleitend geschaltet wird und somit das Aus¬ bilden eines Lichtbogens vermieden wird. Denkbar ist es auch, die Mechanik als zusätzliches, redundantes System einzuset- zen, und gleichzeitig eine Sensoreinrichtung und eine Hubeinrichtung zu verwenden.
In einer bevorzugten Weiterbildung der vorgenannten Ausfüh- rungsform des erfindungsgemäßen Wechselspannungslasttrenn- schalters weist die Mechanik ein Gestänge auf. Dies ist vor¬ teilhaft, weil durch ein Gestänge besonders einfach die Bewe¬ gung des bewegbaren zweiten Hauptkontakts an eine Bewegung des Vakuumschalteinrichtungsbetätigers koppelbar ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wechselspannungslasttrennschalters ist die Mechanik witterungseinflussunabhängig innerhalb des Wechselspannungs- lasttrennschalters angeordnet. Dies ist dadurch vorteilhaft, dass eine innen liegende Mechanik Witterungseinflüssen und
Blitzschlag nicht ausgesetzt ist, was die Sicherheit und Zu¬ verlässigkeit des Wechselspannungslasttrennschalters erhöht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungs- gemäßen Wechselspannungslasttrennschalters ist die Mechanik innerhalb einer Schalterkonsole angeordnet, auf der alle Kom¬ ponenten des Lasttrennschalters angebracht sind. Dies ist ei¬ ne Vorteil, weil eine solche Bauform besonders einfach herzu¬ stellen ist.
Ferner ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Wechselspannungslasttrennschal- ters, bei dem zum Abschalten des Wechselspannungslasttrenn- schalters der bewegbare zweite Hauptkontakt von dem ersten Hauptkontakt weg bewegt wird und vor Trennung der leitenden Verbindung der Hauptkontakte die Vakuumschalteinrichtung nichtleitend geschaltet wird, so dass die Hauptkontakte stromlos geschaltet werden, und zum Einschalten des Wechsels- pannungslasttrennschalters der bewegbare zweite Hauptkontakt zu dem ersten Hauptkontakt hin bewegt wird und nach dem
Schließen der leitenden Verbindung der Hauptkontakte die Vakuumschalteinrichtung leitend geschaltet wird, so dass die Hauptkontakte stromführend geschaltet werden. Es ergeben sich sinngemäß die gleichen Vorteile wie eingangs für den erfin¬ dungsgemäßen Wechselspannungslasttrennschalter beschrieben. zeigen in vereinfachter schematischer Darstellung die
Figur 1 einen bekannten Wechselspannungslasttrenn- schalter und
Figur 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfin¬ dungsgemäßen Wechselspannungslasttrennschal- ters und
Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfin¬ dungsgemäßen Wechselspannungslasttrennschal- ters .
In der Figur 1 ist ein Freiluft-Strecken-Lasttrennschalter für Bahnanlagen abgebildet, dessen prinzipieller Aufbau dem Fachmann beispielsweise aus der eingangs erwähnten Produkt- broschüre „Driescher Freiluft Schaltgeräte für Bahnanlagen" bekannt ist. Der Wechselspannungslasttrennschalter 1 ist auf einer Schalterkonsole 2 montiert, auf dem ein Grundsockel 3 angebracht ist. Auf dem Grundsockel 3 ist ein Isolator 10 an¬ gebracht, an dessen oberen Ende ein erster Hauptkontakt 9 vorgesehen ist. Der erste Hauptkontakt 9 ist über einen An- schluss 11 an ein Bahnstromversorgungsnetz anschließbar. Auf dem ersten Hauptkontakt 9 ist im Nebenschluss eine Schaltkam¬ mer 12 angeordnet, in der eine nicht gezeigte Vakuumschalt¬ kammer angebracht ist, deren Schaltzustand mittels eines me- chanisch bewegbaren ersten Hilfskontakts 14 schaltbar ist.
Der erste Hilfskontakt 14 ist als eine Gabel 13 für eine me¬ chanische Anlenkung der Vakuumschaltkammer ausgebildet. Weiterhin ist auf dem Grundsockel 3 ein bewegbarer zweiter
Hauptkontakt 6 vorgesehen, der über einen Isolator 5 auf ei- nem abkippbaren Grundelement 4 montiert ist. Auf dem zweiten Hauptkontakt 6 ist ein zweiter Hilfskontakt 7 mit einer Kon¬ taktkugel 8 angeordnet, der zum Eingriff in den und mechanischen Anlenkung des ersten Hilfskontakts 14 vorgesehen ist. Im Folgenden soll nun kurz auf die Funktionsweise des bekann¬ ten Wechselspannungslasttrennschalters 1 eingegangen werden. Im geschlossenen Zustand des Wechselspannungslasttrennschal- ters 1 greift der zweite Hauptkontakt 6 in die Gabel des ers¬ ten Hauptkontakts 9 ein. Der zweite Hilfskontakt 7 greift in den ersten Hilfskontakt 14 ein und schaltet diesen mechanisch dahingehend, dass der Nebenschluss über die nicht gezeigte Vakuumschaltkammer, den ersten Hilfskontakt 14 und den zwei- ten Hilfskontakt 7 stromlos geschaltet ist. Dann fließt ein Strom nur über die Hauptkontakte 6, 9.
Beim Trennen der Hauptkontakte 6, 9 wird der Nebenschluss mittels der Betätigungsmechanik stromführend geschaltet, so dass der Strom über die Vakuumschaltkammer und die Hilfskontakte 7,14 fließt. Ist durch das Wegbewegen des bewegbaren zweiten Hauptkontakts 6 vom ersten Hauptkontakt 9 eine Luft trennstrecke ausgebildet, so bewirkt der mechanisch mitge¬ führte zweite Hilfskontakt 7 mittels der Betätigungsmechanik, dass die Vakuumschaltkammer nichtleitend geschaltet und der Stromfluss über den Lasttrennschalter somit ohne Lichtbogenbildung unterbrochen wird.
In entsprechender Weise wird der Einschaltvorgang des Wech- selspannungslasttrennschalters 1 durch Kontaktbildung zwi¬ schen den Hilfskontakten 7,14, Leitend-schalten der Vakuumschaltkammer und Schließen der Hauptkontakte 6, 9 ohne Licht¬ bogenbildung vorgenommen. In der Figur 2 sind gleich Bauteile wie in der Figur 1 mit den gleichen Bezugszeichen angegeben. In Abweichung zur Figur 1 sind keine Hilfskontakte vorgesehen. Es ist ein Drehwinkel¬ sensor 24 im Kipppunkt des bewegbaren zweiten Hauptkontakts 6 angebracht, der über eine nicht dargestellte Kommunikations- Verbindung mit einer Hubeinrichtung 23 verbunden ist. Die Hubeinrichtung 23 ist als ein Hubmagnet mit integrierter Kontrolleinrichtung ausgebildet, der in Abhängigkeit vom übermittelten Drehwinkel und damit dem Schaltzustand des Wechselspannungslasttrennschalters einen Vakuumschaltein- richtungsbetätiger 22 betätigt. Der Vakuumschalteinrich- tungsbetätiger 22 ist ein aus Glasfaserwerkstoff bestehender Stab, der innerhalb eines Hohlraums in einem Isolator 16 zur Vakuumschalteinrichtung 25 geführt wird und dort mechanisch die Vakuumschalteinrichtung 25 ein- bzw. ausschalten kann. Die Vakuumschalteinrichtung 25 ist innerhalb der Schaltkammer 12 direkt im Strompfad zwischen dem Anschluss 11 und dem ers¬ ten Hauptkontakt 9 angeordnet.
In der Figur 3 sind gleich Bauteile wie in den Figuren 1 und 2 mit den gleichen Bezugszeichen angegeben. Es ist eine andere Möglichkeit zur Betätigung der Vakuumschalteinrichtung 25 als in der Figur 2 angegeben. Es ist ein Gestänge 31 vorhanden, mittels dessen eines Bewegung des bewegbaren zweiten Hauptkontakts 6 am Kipppunkt derart umgelenkt werden kann, dass eine Bewegung des Vakuumschalteinrichtungsbetätigers 22 zum Schalten der Vakuumschalteinrichtung 25 ausgelöst wird.

Claims

Patentansprüche
1. Wechselspannungslasttrennschalter (20,30) für Fahrleitungen eines Bahnstromversorgungsnetzes
mit einem ersten Hauptkontakt (9) und einem bewegbaren zwei¬ ten Hauptkontakt (6), wobei der bewegbare zweite Hauptkontakt (6) zur Herstellung einer Luftstrecke von dem ersten Hauptkontakt (9) weg bewegbar ist, und
mit einer Vakuumschalteinrichtung (25) , die mittels einer Be- tätigungsanordnung (22,23) in Abhängigkeit von der Position des bewegbaren zweiten Hauptkontakts (6) vor dem Trennen der Hauptkontakte (6,9) nicht-leitend und nach dem Schließen der Hauptkontakte (6,9) leitend schaltbar ist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Vakuumschalteinrichtung (25) direkt im Strompfad der Hauptkontakte (6,9) angeordnet ist.
2. Wechselspannungslasttrennschalter (20,30) nach Anspruch 1, bei dem die Betätigungsanordnung (22,23) einen
Vakuumschalteinrichtungsbetätiger (22) umfasst, der zur mechanischen Schaltung der Vakuumschalteinrichtung (25) ausgebildet ist.
3. Wechselspannungslasttrennschalter (20,30) nach Anspruch 2, bei dem der Vakuumschalteinrichtungsbetätiger (22) zum An- schluss an einen externen Antrieb geeignet ist.
4. Wechselspannungslasttrennschalter (20,30) nach Anspruch 2 oder 3, bei dem der Vakuumschalteinrichtungsbetätiger (22) im Wesentlichen stabförmig ausgebildet ist.
5. Wechselspannungslasttrennschalter (20,30) nach Anspruch 4, bei dem der Vakuumschalteinrichtungsbetätiger (22) innerhalb eines den ersten Hauptkontakt (9) und die Vakuumschaltkammer (25) tragenden Hohlisolators (10) geführt ist.
6. Wechselspannungslasttrennschalter (20,30) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem der Vakuumschalteinrichtungs- betätiger (22) ein nicht-leitendes Material umfasst.
7. Wechselspannungslasttrennschalter (20,30) nach Anspruch 6, bei dem das nicht-leitende Material einen Glasfaserwerkstoff umfasst .
8. Wechselspannungslasttrennschalter (20,30) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei dem die Betätigungsanordnung (22,23) eine Hubeinrichtung (23) aufweist, die für ein Bewegen des Vakuumschalteinrichtungsbetätigers (22) vorgesehen ist.
9. Wechselspannungslasttrennschalter (20,30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Sensoreinrichtung (24) zum Feststellen der Position des bewegbaren zweiten Hauptkontakts (6) vorgesehen ist, die zur Übermittelung der festgestellten Position an die Betätigungsanordnung (22,23) ausgebildet ist.
10. Wechselspannungslasttrennschalter (20,30) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, bei dem eine Notfall-Stromversorgung vorgesehen ist, um den Wechselspannungslasttrennschalter (20,30) bei Ausfall des Bahnstromversorgungsnetzes sicher abschalten zu können.
11. Wechselspannungslasttrennschalter (20,30) nach Anspruch 9 oder 10, bei dem die Sensoreinrichtung (24) einen Drehwinkelsensor (24) umfasst.
12. Wechselspannungslasttrennschalter (20,30) nach Anspruch
11, bei dem der Drehwinkelsensor (24) ein elektrischer Drehwinkelsensor (24) ist.
13. Wechselspannungslasttrennschalter (20,30) nach Anspruch
12, bei dem der Drehwinkelsensor (24) mit einer elektrisch betriebenen Betätigungsanordnung (22,23) zusammenwirkt.
14. Wechselspannungslasttrennschalter (20,30) nach Anspruch 11, bei dem der Drehwinkelsensor (24) ein mechanischer Drehwinkelsensor ist.
15. Wechselspannungslasttrennschalter (20,30) nach Anspruch
14, bei dem eine Mechanik (31) vorgesehen ist, mittels der eine Bewegung des mechanischen Drehwinkelsensors an eine Be¬ wegung des Vakuumschalteinrichtungsbetätigers (22) koppelbar ist.
16. Wechselspannungslasttrennschalter (20,30) nach Anspruch
15, bei dem die Mechanik (31) ein Gestänge (31) aufweist. 17. Wechselspannungslasttrennschalter (20,30) nach Anspruch
15 oder 16, bei dem die Mechanik (31) witterungseinflussunab- hängig innerhalb des Wechselspannungslasttrennschalters
(20,30) angeordnet ist. 18. Wechselspannungslasttrennschalter (20,30) nach Anspruch
17. bei dem die Mechanik (31) innerhalb einer Schalterkonsole (2) angeordnet ist, auf der alle Komponenten des Wechselspan- nungslasttrennschalters (20,30) angebracht sind. 19. Verfahren zum Betreiben eines Wechselspannungslasttrenn- schalters (20,30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
zum Abschalten des Wechselspannungslasttrennschalters (20,30) der bewegbare zweite Hauptkontakt (6) von dem ersten Haupt- kontakt (9) weg bewegt wird und
vor der Trennung der leitenden Verbindung der Hauptkontakte (6,9) die Vakuumschalteinrichtung (25) nicht-leitend geschal¬ tet wird, so dass die Hauptkontakte (6,9) stromlos geschaltet werden, und
zum Einschalten des Wechselspannungslasttrennschalters
(20,30) der bewegbare zweite Hauptkontakt (6) zu dem ersten Hauptkontakt (9) hin bewegt wird und nach dem Schließen der leitenden Verbindung der Hauptkontakte (6,9) die Vakuumschalteinrichtung (25) leitend geschaltet wird, so dass die Hauptkontakte (6,9) stromführend geschaltet werden .
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