WO2020064276A1 - Hochspannungs-schaltgerät und verfahren zum schalten von hochspannungen - Google Patents

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WO2020064276A1
WO2020064276A1 PCT/EP2019/073398 EP2019073398W WO2020064276A1 WO 2020064276 A1 WO2020064276 A1 WO 2020064276A1 EP 2019073398 W EP2019073398 W EP 2019073398W WO 2020064276 A1 WO2020064276 A1 WO 2020064276A1
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WO
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drive
switch
resistance
interrupter unit
switching device
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PCT/EP2019/073398
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English (en)
French (fr)
Inventor
Radu-Marian Cernat
Armin Grund
Johannes Kern
Friedrich Löbner
Andrzej Nowakowski
Frank Reichert
Jens Schimmelpfennig
Andre Singer
Wolfgang SÖRRIES
Stefan Wilke
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/008—Pedestal mounted switch gear combinations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/16—Impedances connected with contacts
    • H01H33/166—Impedances connected with contacts the impedance being inserted only while closing the switch
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/14—Multiple main contacts for the purpose of dividing the current through, or potential drop along, the arc

Definitions

  • the invention relates to a high-voltage switching device and a method for switching high voltages, with at least egg ner interrupter unit and with at least one Einschaltwi resistance.
  • the at least one switch-on resistor can be switched and / or short-circuited via at least one contact arrangement.
  • High-voltage switching devices are designed to switch voltages in the range of up to 1200 kV and in the range of up to a few hundred amperes of current.
  • the high-voltage switching devices include z. B. high-voltage power switch with interrupter units, which disconnect or open and / or connect or close a current path, in particular one current path per pole, and thus power generation devices, electrical consumers and / or electrical networks to and / or switch off.
  • Vacuum tubes, auto-blow switches with a contact and / or contact systems with a nominal current contact and an arcing contact can be included in the high-voltage circuit breaker, where at least one, in particular both contact pieces of a respective contact are arranged movably.
  • the contacts, comprising the circuit breaker unit of the high-voltage circuit breaker are, for. B. in a housing with Iso liergas, z. B. Clean Air and / or SF 6 arranged.
  • Switch-on resistors are used at higher voltage levels to minimize overvoltages when switching capacitive and inductive loads. Switch-on resistors have been established for limiting traveling waves on the overhead line, especially when connecting idle overhead lines. By choosing an on-resistance adapted to the wave resistance of the line, the amplitude of the downward wave reduced. For the returning wave, the switch-on resistance represents a low-reflection termination of the overhead line, so that compensation processes are completed after double the running time.
  • a high-voltage switching device with an on-resistance is e.g. B. from US 5,245,145 A.
  • the high-voltage switching device of US 5,245,145 A is designed in the form of a dead tank.
  • the interrupter unit and the on-resistance are arranged in an earthed housing.
  • a high-voltage switching device is built according to the live tank principle, i. H. the interrupter unit is not grounded during operation.
  • the Unterbre cher unit and the on-resistance are arranged on the high-voltage side, electrically isolated from ground potential z. B. via insulators, electrically insulated housings
  • an on-resistance is switched on shortly before a circuit or a current path is closed by a high-voltage circuit breaker and short-circuited after a short time, which is referred to as the exposure time.
  • a contact arrangement which is comprised by the high-voltage switching device, switches the on-resistance on and / or off, and / or shorts the on-resistance, ie closes a current path parallel to the on-resistance with little resistance or essentially without Resistance.
  • the contact arrangement and the breaker unit of the circuit breaker are driven by a common drive, for. B. a motor and / or Federspei cherantrieb.
  • Elements of a kinematic chain e.g. B.
  • Ge gear elements and a shift rod transfer the movement energy to the contact arrangement and the interrupter unit.
  • a timing sequence and differences in the movement of the contact arrangement and the interrupter unit are achieved via the elements of the transmission and other mechanical elements of the kinematic chain.
  • the kinetic energy required for switching and short-circuiting i.e. H. the kinetic energy for moving at least one movable contact piece of an electrical contact of the interrupter unit and the kinetic energy for the contact arrangement are provided by the mechanical coupling of the contact arrangement of the on-resistance with the interrupter unit by the drive and elements of the kinematic chain on the contact arrangement and transmit the breaker unit.
  • Elements of the transmission and dimensions of z. B. waves and / or levers enable union movements of the movable contact pieces of the contact arrangement and the interrupter unit.
  • the mechanical exposure times are fixed by the kinematic chain.
  • the setting window for the mechanical exposure times is severely limited due to the mechanical coupling of the contact arrangement and the interrupter unit of the circuit breaker, in particular in a range from 5 to 20 ms.
  • the exposure time is set during the assembly of the high-voltage switchgear and is predetermined for each additional circuit. This allows the grading of contacts, ie the order and the time interval of the movement of contact pieces of the interrupter units and contact arrangements cannot be optimally designed for all network configurations.
  • the actuation energy of the contact arrangement of the on-resistance loads the common drive of the circuit breaker and may require a stronger drive, which generates higher costs.
  • the movement profiles for a switch type with or without on-resistance with the same drive can vary from one another.
  • the object of the present invention is to provide a high-voltage switching device and a method for switching high voltages which solve the problems described above.
  • it is an object to provide a high-voltage switching device and a method for switching high voltages, which make it possible to switch an interrupter unit of the high-voltage switching device and a contact arrangement of an on-resistance of the high-voltage switching device inexpensively, simply and flexibly, mechanically independently of one another.
  • it is a task to be able to adjust the exposure times flexibly and easily, in particular depending on current conditions in the network, for. B. exposure times, which are greater than the natural times of the interrupter units or the circuit breaker.
  • a high-voltage switching device for switching high voltages with the features according to claim 1 and / or by a method for switching high voltages, in particular using a previously described high-voltage switching device.
  • Advantageous embodiments of the high-voltage switching device according to the invention for switching high voltages and / or the method for switching high voltages, in particular using a previously described high-voltage switching device are specified in the at under claims. Objects of the main claims can be combined with one another and with features of subclaims and features of the subclaims.
  • the at least one on-resistance can be switched and / or short-circuited via at least one contact arrangement.
  • the at least one interrupter unit can be driven by at least one first drive and the at least one contact arrangement of the at least one on-resistance can be driven by at least one second drive.
  • a first drive for the at least one interrupter unit and a second drive for the at least one contact arrangement of the at least one switch-on resistor, the interrupter unit of the high-voltage switching device and the contact are inexpensive, simple and flexible, mechanically independent of one another order of the on-resistance of the high-voltage switching device.
  • the action times can be set flexibly and easily by using two drives, especially depending on the current conditions in the network. So z. B. exposure times which are greater than the intrinsic times of the interrupter units or the circuit breaker, can be set.
  • the switch-on resistance can be deactivated depending on the conditions in the network.
  • the kinematic chain of the contact arrangement of the switch-on resistor can be optimized independently of the interrupter unit, since the two drives act mechanically independently of one another.
  • the at least one first drive and the at least one second drive can be electrically synchronized.
  • the at least one interrupter unit and the at least one contact arrangement of the at least one switch-on resistor can be switched to match one another without being mechanically coupled.
  • the dependent electrical or electronic circuit can be predefined and / or dependent on current conditions, in particular flexible, without restrictions on a mechanical coupling.
  • the at least one on-resistance can be connected in series with at least one interrupter unit.
  • the at least one contact arrangement of the at least one switch-on resistor can be designed for a high current carrying capacity, in particular in the range of up to a few 100 amperes.
  • At least one switch-on resistor can be connected in parallel with at least one interrupter unit.
  • the at least one contact arrangement of the at least one on-resistance can be designed for high dielectric strength, in particular in the range of up to 1200 kilovolts.
  • the at least one interrupter unit can be driven by elements of a first kinematic chain, in particular first gear elements and / or a first shift rod, by at least one first drive and / or the at least one contact arrangement of the at least one on-resistance can be via elements a second kinematic see chain, in particular second gear elements and / or a second shift rod, be driven by at least a second drive.
  • the first kinematic chain can be mechanically movable independently of the second kinematic chain.
  • the kinematic chains can be optimized independently of one another, depending on the respective needs of the circuit of the at least one interrupter unit and / or the at least one contact arrangement of the at least one on-resistance.
  • At least one control unit can be included, which is designed to control the at least one first drive and / or the at least one second drive. Through the at least one control unit, an electrical or electronic synchronization of the at least one first drive with the at least one second drive is simple and inexpensive and flexible.
  • the high-voltage switching device can be constructed in the manner of a dead tank and / or the high-voltage switching device can be constructed in the manner of a live tank.
  • the associated drives can be close to e.g. B. be arranged on the high-voltage switchgear units to be driven.
  • the at least one first drive can, for. B. spatially adjacent to the at least one interrupter unit and the at least one second drive can, for. B. spatially adjacent to the at least onemaschineanord voltage of the at least one on-resistance. This can save costs for long kinematic chains comprising many elements and less movement energy is required, which saves costs for a larger drive.
  • the respective associated drives can, for. B.
  • Each drive has its own kinematic chain, especially with each a shift rod, which, for. B. in a support isolator gate can run parallel to each other, with an optimization of the respective kinematic chain on the respective drive and / or on the associated interrupter unit or the associated contact arrangement of the switch-on resistance can take place.
  • a method according to the invention for switching high voltages, in particular using a previously described high-voltage switching device comprises switching at least one interrupter unit and switching at least one on-resistance via at least one contact arrangement and / or short-circuiting it.
  • the at least one interrupter unit is driven by at least one first drive and the at least one contact arrangement of the at least one on-resistance is driven by at least one second drive.
  • the at least one interrupter unit can be connected in series with the at least one on-resistance, and when switched on the at least one interrupter unit can close the current path via the at least one interrupter unit and thereby switch on the at least one on-resistance, with the at least one on-resistance from the at least one contact arrangement is short-circuited.
  • the at least one interrupter unit can also be connected in parallel with the at least one switch-on resistor, and when switching on the at least one switch-on resistor can be switched on by the at least one contact arrangement before the at least one interrupter unit and then short-circuited by the at least one interrupter unit.
  • the at least one first drive and the at least one second drive can be electrically synchronized, in particular by at least one control unit.
  • the mechanical exposure time of the at least one on-resistance can be adjusted electrically.
  • the contact time of the at least one switch-on resistor can be selected independently of the times of the at least one interrupter unit, in particular independently of switching times and / or switching duration of the at least one interrupter unit.
  • High-voltage switching device 1 with a first drive 4 for interrupter units 9 and a two-th drive 5 for contact arrangements of switch-on resistors 10.
  • a high-voltage switching device 1 according to the invention is shown schematically in side view with two interrupter units 9 and respective switch-on resistors 10.
  • the high-voltage switching device 1 is designed in the manner of a live tank, with the interrupter units 9 and respectively associated switch-on resistors 10 in operation at the high-voltage level. In this case, up to 1200 kV voltage can be present at the interrupter units 9 and the associated switch-on resistors 10.
  • the high-voltage switching device 1 can be designed like a dead tank, with a grounded housing.
  • the high-voltage switching device 1 in the one figure is T-shaped, with a columnar support 2 arranged vertically on the ground or a foundation.
  • one interrupter unit 9 goes as a left arm and one interrupter unit 9 goes right as a right arm from the support 2 at the upper end in FIG. 1.
  • the two interrupter units 9 and the two contact arrangements of the switch-on resistors 10 with the associated switch-on resistors 10 form a switch head 3 and are each in an insulator housing, for. B. a hollow cylinder insulator housing, in particular made of a composite material, silicone and / or ceramic, with a circular base and top surface.
  • the insulator or the insulator housing has, for. B. on the outer periphery of a ribbed surface, for. B. circular circumferential, at regular intervals arranged brims, which along the longitudinal direction
  • the supporter 2 is, for. B. also made of hollow cylindrical insulators 15 in particular made of a composite material, silicone and / or ceramic, with a circular base and cover surface, flanges, in particular made of metals such as cast iron and / or aluminum, connect the insulators 15 to one another in a mechanically stable manner.
  • the isolators 15 just have if on the outer circumference z.
  • the interrupter units 9 are arranged in series one behind the other on a longitudinal axis and connected to one another or to a gear housing via flanges 11.
  • An electrical connection 13 is arranged at the ends, in each case on the left and right side in the single figure, for connecting the high-voltage switching device 1 to the electrical network, to power generators and / or to power consumers.
  • the switch-on resistors 10 are arranged in particular with associated contact arrangements in insulators in parallel with the interrupter units 9, for B. two turn-on resistors 10, each with the turn-on resistor 10 associated contact arrangements arranged one behind the other on a longitudinal axis which is parallel to the longitudinal axis of the un-breaker units 9.
  • the switch-on resistors 10 with associated contact arrangements or their insulator housings are connected to one another via a gear housing 8, in particular the gear housing 8 which connects the units 9.
  • An electrical connection of the breaker units 9 and on-resistors 10 with assigned contact arrangements takes place, for. B. inside the housing and / or outside via flanges 11 and gears 6, 7, 8 and / or electrical connections and connectors and / or lines.
  • the interconnection of the interrupter units 9 and Einschaltwi resistors 10 with associated contact arrangements can be carried out in series and / or in parallel, the arrangement of the single figure suggesting an interconnection of the interrupter units 9 in series and the on-state resistors 10 with associated contact arrangements parallel thereto, via the connections 13 in particular connected to the electrical network.
  • interrupter units 9 in series and the switch-on resistors 10 with associated contact arrangements can each be connected in series to an associated interrupter unit.
  • Other possible interconnections include, inter alia, a parallel connection of the interrupter units 9, in particular at higher voltage levels to be switched.
  • the high-voltage switching device 1 has more than one drive, in the exemplary embodiment of the single figure two drives 4 and 5.
  • the drives 4 and 5 are, for. B. each in a drive housing or drive cabinet, since Lich attached to the support 2, arranged.
  • the drives 4, 5 can also be in a common housing or
  • the drives 4, 5 include z. B. Mo gates and / or spring actuators. About elements of the kinetic chain, which are arranged in particular in the housings and isolators, kinetic energy from the drives 4, 5 is mechanically independent of one another on the associated interrupter units 9 and on the associated switch-on resistors 10 with contact arrangements.
  • the drive 4 drives z. B. via a first kinematic chain, which, for. B. includes the transmission assembly 8, the two interrupter units 9 when switching.
  • the mechanically un dependent on drive 4 functioning drive 5 drives z. B. via a second kinematic chain, which, for. B. the gearbox includes elements 6 and 7, the two switch-on resistors with the respectively assigned contact arrangement when switching on.
  • the drive 4 z. B. at a first time to generate a first force or movement can be triggered electrically and the drive 5 can, for. B. electrically triggered at another time to generate a second force or movement.
  • the triggering times can be synchronized via a controller 14 which, for. B. is arranged on the support 2 laterally in a control cabinet. Triggering of the drives 4 and 5 electrically or electronically controlled can also take place independently of one another.
  • the triggering is e.g. B. via a data transmission unit, in particular wired and / or by mobile radio, and / or via a data processing unit according to fixed programs, and / or controlled or regulated.
  • the kinetic energy of the first drive 4 can be elements via gear, a drive rod z. B. movable in the support 2 or stored, and a transmission arrangement 8, as elements of a first kinematic chain, to the two Un breaker units 9 in the switch head 3 for switching on and / or off are transmitted. From the second drive 5 can be mechanically controlled independently, electrically or electronically, for. B. synchronized with the first drive 4, kinetic energy of the second drive 5 via gear elements, a second drive rod z. B.
  • the contact arrangements of the switch-on resistors 10 can be offset from one another at the same time or in time, e.g. B. via first and / or second gear elements 6, 7, driven from one or both sides.
  • the interrupter units 9 can be connected in series with the switch-on resistors 10.
  • the interrupter units 9, driven by the first drive 4 can close the current path via the interrupter units 9, between the connections 13 and thereby switch on the switch-on resistors 10, the switch-on resistors de 10 being driven by the contact arrangements, driven by the second drive 5, be short-circuited.
  • the interrupter units 9 can also be connected in parallel with the switch-on resistors.
  • the switch-on resistors 10 from the assigned contact arrangements, driven together by the second drive 5 can be switched on in time before the interrupter units 9 and then short-circuited by the interrupter units 9 which are driven by the first drive 4.
  • the drives 4 and 5 are controlled electrically and / or electronically, the drives being mechanically independent, apart from their attachment. Mechanically independent means that the movements take place independently of one another. H. without mechanical coupling for the transmission of movement energies.
  • the mechanical exposure times of the switch-on resistors 10 can be adjusted electrically or electronically, in particular independently of the switching times of the interrupter units 10, in particular outside the loading range of 5 to 20 ms.
  • the switch-on resistors 10 can be deactivated in particular depending on conditions in the connected power grid.
  • Nominal current and / or arcing contacts in particular surrounded by clean air and / or SF 6 in the isolators, who used the.
  • the supporter and / or the insulators are e.g. B. according to designed gas-tight and with an insulating gas, e.g. B. Clean Air and / or SF 6 filled.
  • a control unit is e.g. B. digital or analog, in particular locally connected to a data storage, and / or connected via cable and / or radio to a central control room and / or the cloud.
  • the drives 4 and 5 can be synchronized or unsynchronized, independently controlled, in particular triggered who. It can also include more than two drives, e.g. B.
  • drives can be arranged directly on the switch head to save elements of the kinematic chain and / or drive energy.
  • drives can be integrated in an extra housing or in the dead tank housing of the interrupter units and / or switch-on resistors.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hochspannungs-Schaltgerät (1) und ein Verfahren zum Schalten von Hochspannungen, mit wenigstens einer Unterbrechereinheit (9) und mit wenigstens einem Einschaltwiderstand (10). Der wenigstens eine Einschaltwiderstand (10) wird über wenigstens eine Kontaktanordnung geschaltet und/oder kurzgeschlossen. Die wenigstens eine Unterbrechereinheit (9) wird von wenigstens einem ersten Antrieb (4) angetrieben und die wenigstens eine Kontaktanordnung des wenigstens einen Einschaltwiderstands (10) wird von wenigstens einem zweiten Antrieb (5) angetrieben.

Description

Beschreibung
Hochspannungs-Schaltgerät und Verfahren zum Schalten von Hochspannungen
Die Erfindung betrifft ein Hochspannungs-Schaltgerät und ein Verfahren zum Schalten von Hochspannungen, mit wenigstens ei ner Unterbrechereinheit und mit wenigstens einem Einschaltwi derstand. Der wenigstens eine Einschaltwiderstand ist über wenigstens eine Kontaktanordnung schaltbar und/oder kurz schließbar .
Hochspannungs-Schaltgeräte sind ausgebildet zum Schalten von Spannungen im Bereich von bis zu 1200 kV Spannung und im Be reich von bis zu einigen hundert Ampere Strom. Die Hochspan- nungs-Schaltgeräte umfassen z. B. Hochspannungs-Leistungs schalter mit Unterbrechereinheiten, welche einen Strompfad, insbesondere jeweils einen Strompfad pro Pol, trennen bzw. öffnen und/oder verbinden bzw. schließen, und damit Energie erzeugungseinrichtungen, elektrische Verbraucher und/oder elektrische Netze zu und/oder abschalten. Dabei können Vaku umröhren, Selbstblasschalter mit einem Kontakt und/oder Kon taktsysteme mit einem Nennstrom-Kontakt und einem Lichtbogen- Kontakt vom Hochspannungs-Leistungsschalter umfasst sein, wo bei wenigstens ein, insbesondere beide Kontaktstücke eines jeweiligen Kontakts beweglich angeordnet sind. Die Kontakte, umfasst von der Unterbrechereinheit des Hochspannungs-Leis tungsschalters, sind z. B. in einem Gehäuse befällt mit Iso liergas, z. B. Clean Air und/oder SF6, angeordnet.
In höheren Spannungsebenen werden Einschaltwiderstände einge setzt, um Überspannungen beim Zuschalten kapazitiver und in duktiver Lasten zu minimieren. Vor allem beim Zuschalten leerlaufender Überlandleitungen haben sich Einschaltwider stande für das Begrenzen von Wanderwellen auf der Freileitung etabliert. Durch die Wahl eines zum Wellenwiderstand der Lei tung angepassten Einschaltwiderstandes wird die Amplitude der hinlaufenden Welle reduziert. Für die rücklaufende Welle stellt der Einschaltwiderstand einen reflektionsarmen Ab schluss der Freileitung dar, so dass Ausgleichsvorgänge nach doppelter Laufzeit abgeschlossen werden. Ein Hochspannungs- Schaltgerät mit einem Einschaltwiderstand ist z. B. aus der US 5,245,145 A bekannt.
Das Hochspannungs-Schaltgerät der US 5,245,145 A ist in Form eines Dead-Tanks ausgeführt. Dabei sind die Unterbrecherein heit und der Einschaltwiderstand in einem geerdeten Gehäuse angeordnet. Alternativ wird ein Hochspannungs-Schaltgerät nach dem Live-Tank Prinzip aufgebaut, d. h. die Unterbrecher einheit ist während des Betriebs nicht geerdet. Die Unterbre chereinheit und der Einschaltwiderstand sind auf Hochspan nungsseite angeordnet, elektrisch gegen Erdpotential isoliert z. B. über Isolatoren, elektrisch isolierten Gehäusen
und/oder elektrisch isolierenden Stützern.
Funktionsbedingt wird ein Einschaltwiderstand kurz vor dem Schließen eines Stromkreises bzw. eines Strompfads durch ei nen Hochspannungs-Leistungsschalter zugeschaltet und nach kurzer Zeit, welche als Einwirkzeit bezeichnet wird, kurzge schlossen. Eine Kontaktanordnung, welche von dem Hochspan- nungs-Schaltgerät umfasst wird, schaltet den Einschaltwider stand zu und/oder ab, und/oder schließt den Einschaltwider stand kurz, d. h. schließt einen Strompfad parallel zum Ein- schaltwiderstand mit geringem Widerstand bzw. im Wesentlichen ohne Widerstand. Die Kontaktanordnung sowie die Unterbrecher einheit des Leistungsschalters werden durch einen gemeinsamen Antrieb angetrieben, z. B. einem Motor und/oder Federspei cherantrieb. Elemente einer kinematischen Kette, z. B. Ge triebe-Elemente und eine Schaltstange, übertragen die Bewe gungsenergie auf die Kontaktanordnung und die Unterbrecher einheit. Eine zeitliche Schaltfolge und Unterschiede in der Bewegung der Kontaktanordnung und der Unterbrechereinheit werden über die Elemente des Getriebes und über weitere me chanische Elemente der kinematischen Kette erreicht. Bei der Verschaltung des Einschaltwiderstands mit der Unter brechereinheit des Leistungsschalters sind zwei Möglichkeiten gegeben, zum einen die Möglichkeit den Einschaltwiderstand parallel zu schalten oder die Möglichkeit den Einschaltwider stand in Reihe zur Unterbrechereinheit zu schalten. Bei der Parallelschaltung wird der Einschaltwiderstand durch die Kon taktanordnung über Elemente des Getriebes zeitlich vor dem Leistungsschalter zugeschaltet und anschließend vom Leis tungsschalter bzw. der Unterbrechereinheit kurzgeschlossen. Bei der Reihenschaltung schließt der Leistungsschalter über Elemente des Getriebes zuerst und schaltet somit den Ein- schaltwiderstand zu. Der Einschaltwiderstand wird nachträg lich von der Kontaktanordnung kurzgeschlossen.
Die Bewegungsenergie, welche zum Schalten und Kurzschließen notwendig ist, d. h. die Bewegungsenergie zum Bewegen wenigs tens eines beweglichen Kontaktstücks eines elektrischen Kon takts der Unterbrechereinheit sowie die Bewegungsenergie für die Kontaktanordnung, werden durch die mechanische Kopplung der Kontaktanordnung des Einschaltwiderstandes mit der Unter brechereinheit durch den Antrieb bereitgestellt und von Ele menten der kinematischen Kette auf die Kontaktanordnung und die Unterbrechereinheit übertragen. Elemente des Getriebes und Dimensionierungen von z. B. Wellen und/oder Hebeln ermög lichen zeitlich versetzte Bewegungen der beweglichen Kontakt stücke der Kontaktanordnung und der Unterbrechereinheit. Die mechanischen Einwirkzeiten werden fest durch die kinematische Kette vorgegeben.
Das Einstellfenster der mechanischen Einwirkzeiten ist auf Grund der mechanischen Kopplung der Kontaktanordnung und der Unterbrechereinheit des Leistungsschalters stark begrenzt, insbesondere in einem Bereich von 5 bis 20 ms. Die Einwirk zeit wird während der Montage des Hochspannungs-Schaltgerätes eingestellt und ist für jede weitere Schaltung fest vorgege ben. Damit kann die Kontaktstaffelung, d. h. die Reihenfolge und der zeitliche Abstand der Bewegung von Kontaktstücken der Unterbrechereinheiten und Kontaktanordnungen, nicht optimal für alle Netzkonfigurationen ausgelegt werden. Die Betäti gungsenergie der Kontaktanordnung des Einschaltwiderstands belastet den gemeinsamen Antrieb des Leistungsschalters und erfordert gegebenenfalls einen stärkeren Antrieb, welcher hö here Kosten erzeugt. Die Bewegungsverläufe für einen Schal tertyp mit oder ohne Einschaltwiderstand bei gleichem Antrieb können voneinander variieren. Durch die hohe Geschwindigkeit und daraus resultierenden Beschleunigungen eines 2 cycle Schalters werden Elemente der kinematischen Kette für das Schalten des Einschaltwiderstands über die Kontaktanordnung entsprechend hoch belastet. Die Schaltzeiten des 2 cycle Schalters sind verhältnismäßig kurz, wodurch auch das Betäti gungsfenster für die Kontaktanordnung des Einschaltwider stands knapp dimensioniert ist. Des Weiteren kann dadurch ei ne größere Variantenvielfallt der Antriebe notwendig sein, um entsprechend den Bedürfnissen der Netzkonfigurationen eine vorgegebene, spezielle Kontaktstaffelung zu ermöglichen. Da mit sind erhöhte Kosten verbunden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Hochspannungs- Schaltgerät und ein Verfahren zum Schalten von Hochspannungen anzugeben, welche die zuvor beschriebenen Probleme lösen. Insbesondere ist es Aufgabe, ein Hochspannungs-Schaltgerät und ein Verfahren zum Schalten von Hochspannungen anzugeben, welche es ermöglichen, kostengünstig, einfach und flexibel, mechanisch unabhängig voneinander eine Unterbrechereinheit des Hochspannungs-Schaltgeräts und eine Kontaktanordnung ei nes Einschaltwiderstands des Hochspannungs-Schaltgeräts zu schalten. Weiterhin ist eine Aufgabe die Einwirkzeiten flexi bel und einfach einstellen zu können, insbesondere abhängig von aktuellen Bedingungen im Netz, z. B. Einwirkzeiten, wel che größer der Eigenzeiten der Unterbrechereinheiten bzw. des Leistungsschalters sind. Eine Optimierung der kinematischen Kette für die Kontaktanordnung des Einschaltwiderstands unab hängig von der Unterbrechereinheit sollte ermöglicht werden. Die angegebene Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Hoch- spannungs-Schaltgerät zum Schalten von Hochspannungen mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und/oder durch ein Verfahren zum Schalten von Hochspannungen, insbesondere unter Verwen dung eines zuvor beschriebenen Hochspannungs-Schaltgeräts, gemäß Patentanspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Hochspannungs-Schaltgeräts zum Schalten von Hochspannungen und/oder des Verfahrens zum Schalten von Hochspannungen, insbesondere unter Verwendung eines zuvor be schriebenen Hochspannungs-Schaltgeräts, sind in den Unteran sprüchen angegeben. Dabei sind Gegenstände der Hauptansprüche untereinander und mit Merkmalen von Unteransprüchen sowie Merkmale der Unteransprüche untereinander kombinierbar.
Ein erfindungsgemäßes Hochspannungs-Schaltgerät zum Schalten von Hochspannungen umfasst wenigstens eine Unterbrecherein heit und wenigstens einen Einschaltwiderstand. Der wenigstens eine Einschaltwiderstand ist über wenigstens eine Kontaktan ordnung schaltbar und/oder kurzschließbar. Die wenigstens ei ne Unterbrechereinheit ist von wenigstens einem ersten An trieb antreibbar und die wenigstens eine Kontaktanordnung des wenigstens einen Einschaltwiderstands ist von wenigstens ei nem zweiten Antrieb antreibbar.
Durch die Verwendung von zwei Antrieben, einem ersten Antrieb für die wenigstens eine Unterbrechereinheit und einem zweiten Antrieb für die wenigstens eine Kontaktanordnung des wenigs tens einen Einschaltwiderstands, sind kostengünstig, einfach und flexibel, mechanisch unabhängig voneinander die Unterbre chereinheit des Hochspannungs-Schaltgeräts und die Kontaktan ordnung des Einschaltwiderstands des Hochspannungs-Schaltge- räts zu schalten. Die Einwirkzeiten können durch die Verwen dung von zwei Antrieben flexibel und einfach eingestellt wer den, insbesondere abhängig von aktuellen Bedingungen im Netz. So können z. B. Einwirkzeiten, welche größer der Eigenzeiten der Unterbrechereinheiten bzw. des Leistungsschalters sind, eingestellt werden. Der Einschaltwiderstand kann insbesondere abhängig von Bedingungen im Netz deaktiviert werden. Die ki nematische Kette der Kontaktanordnung des Einschaltwider stands kann unabhängig von der Unterbrechereinheit optimiert werden, da die zwei Antriebe mechanisch unabhängig voneinan der wirken.
Der wenigstens eine erste Antrieb und der wenigstens eine zweite Antrieb können elektrisch synchronisiert sein. Dadurch können die wenigstens eine Unterbrechereinheit und die we nigstens eine Kontaktanordnung des wenigstens einen Ein- schaltwiderstands aufeinander abgestimmt geschaltet werden, ohne mechanisch gekoppelt zu sein. Die abhängige elektrische bzw. elektronische Schaltung kann vordefiniert und/oder ab hängig von aktuellen Bedingungen erfolgen, insbesondere fle xibel, ohne Beschränkungen einer mechanischen Kopplung.
Der wenigstens eine Einschaltwiderstand kann in Reihe zur we nigstens einen Unterbrechereinheit geschaltet sein. Dabei kann die wenigstens eine Kontaktanordnung des wenigstens ei nen Einschaltwiderstands für eine hohe Stromtragfähigkeit ausgelegt sein, insbesondere im Bereich von bis zu einigen 100 Ampere.
Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens ein Einschaltwi derstand parallel zu wenigstens einer Unterbrechereinheit ge schaltet sein. Dabei kann die wenigstens eine Kontaktanord nung des wenigstens einen Einschaltwiderstands für eine hohe Spannungsfestigkeit ausgelegt sein, insbesondere im Bereich von bis zu 1200 Kilovolt.
Die wenigstens eine Unterbrechereinheit kann über Elemente einer ersten kinematischen Kette, insbesondere ersten Getrie be-Elementen und/oder einer ersten Schaltstange, vom wenigs tens einen ersten Antrieb antreibbar sein und/oder die we nigstens eine Kontaktanordnung des wenigstens einen Ein- schaltwiderstands kann über Elemente einer zweiten kinemati- sehen Kette, insbesondere zweiten Getriebe-Elementen und/oder einer zweiten Schaltstange, vom wenigstens einen zweiten An trieb antreibbar sein. Die erste kinematische Kette kann me chanisch unabhängig von der zweiten kinematischen Kette be wegbar sein. Die kinematischen Ketten können unabhängig von einander optimiert werden, abhängig von den jeweiligen Be dürfnissen der Schaltung der wenigstens einen Unterbrecher einheit und/oder der wenigstens einen Kontaktanordnung des wenigstens einen Einschaltwiderstands.
Wenigstens eine Steuereinheit kann umfasst sein, welche aus gelegt ist den wenigstens einen ersten Antrieb und/oder den wenigstens einen zweiten Antrieb zu steuern. Durch die we nigstens eine Steuereinheit ist eine elektrische bzw. elekt ronische Synchronisation des wenigstens einen ersten Antriebs mit dem wenigstens einen zweiten Antrieb einfach und kosten günstig sowie flexibel möglich.
Das Hochspannungs-Schaltgerät kann nach Art eines Dead-Tanks aufgebaut sein und/oder das Hochspannungs-Schaltgerät kann nach Art eines Live-Tanks aufgebaut sein. Bei einem Dead-Tank Aufbau können die jeweils zugehörigen Antriebe nahe z. B. an den anzutreibenden Hochspannungs-Schaltgeräte-Einheiten ange ordnet werden. Der wenigstens eine erste Antrieb kann z. B. räumlich benachbart zur wenigstens einen Unterbrechereinheit angeordnet sein und der wenigstens eine zweite Antrieb kann z. B. räumlich benachbart zur wenigstens einen Kontaktanord nung des wenigstens einen Einschaltwiderstands angeordnet sein. Dadurch können Kosten für lange, viele Elemente umfas sende kinematischen Ketten eingespart werden und weniger Be wegungsenergie notwendig sein, was Kosten für einen größeren Antrieb einspart. Bei einem Live-Tank Aufbau können die je weils zugehörigen Antriebe z. B. in einem oder getrennten Schaltschränken am Fuß bzw. nahe dem unteren Ende eines Stüt zisolators angeordnet werden. Dadurch wird eine einfache und kostengünstige Wartung durch Wartungspersonal möglich. Jedem Antrieb ist eine eigene kinematische Kette, insbesondere mit jeweils einer Schaltstange, welche z. B. in einem Stützisola tor parallel zueinander verlaufen können, zugeordnet, wobei eine Optimierung der jeweiligen kinematischen Kette auf den jeweiligen Antrieb und/oder auf die zugeordnete Unterbrecher einheit bzw. die zugeordnete Kontaktanordnung des Einschalt widerstand erfolgen kann.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Schalten von Hochspannun gen, insbesondere unter Verwendung eines zuvor beschriebenen Hochspannungs-Schaltgeräts umfasst, dass wenigstens eine Un terbrechereinheit geschaltet wird und dass wenigstens ein Einschaltwiderstand über wenigstens eine Kontaktanordnung ge schaltet wird und/oder kurzgeschlossen wird. Die wenigstens eine Unterbrechereinheit wird von wenigstens einem ersten An trieb angetrieben und die wenigstens eine Kontaktanordnung des wenigstens einen Einschaltwiderstands wird von wenigstens einem zweiten Antrieb angetrieben.
Die wenigstens eine Unterbrechereinheit kann in Reihe zu dem wenigstens einen Einschaltwiderstand geschaltet werden, und beim Einschalten kann die wenigstens eine Unterbrechereinheit den Strompfad über die wenigstens eine Unterbrechereinheit schließen und dabei den wenigstens einen Einschaltwiderstand zuschalten, wobei zeitlich folgend der wenigstens eine Ein- schaltwiderstand von der wenigstens einen Kontaktanordnung kurzgeschlossen wird.
Die wenigstens eine Unterbrechereinheit kann auch parallel zu dem wenigstens einen Einschaltwiderstand geschaltet werden, und beim Einschalten kann der wenigstens eine Einschaltwider stand von der wenigstens einen Kontaktanordnung zeitlich vor der wenigstens einen Unterbrechereinheit zugeschaltet werden und anschließend von der wenigstens einen Unterbrechereinheit kurzgeschlossen werden. Der wenigstens eine erste Antrieb und der wenigstens eine zweite Antrieb können elektrisch synchronisiert werden, ins besondere durch wenigstens eine Steuereinheit.
Abhängig von Bedingungen in einem angeschlossenen Stromnetz kann die mechanische Einwirkzeit des wenigstens einen Ein- schaltwiderstands elektrisch angepasst werden. Insbesondere kann der wenigstens eine Einschaltwiderstand z. B. abhängig von Bedingungen in einem angeschlossenen Stromnetz deakti viert werden.
Die Einwirkzeit des wenigstens einen Einschaltwiderstands kann unabhängig von Zeiten der wenigstens einen Unterbrecher einheit gewählt werden, insbesondere unabhängig von Schalt zeiten und/oder Schaltdauer der wenigstens einen Unterbre chereinheit .
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Schalten von Hochspannungen, insbesondere unter Verwendung eines zuvor beschriebenen Hochspannungs-Schaltgeräts, gemäß Anspruch 10 sind analog den zuvor beschriebenen Vorteilen des erfindungs gemäßen Hochspannungs-Schaltgeräts zum Schalten von Hochspan nungen gemäß Anspruch 1 und umgekehrt.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sche matisch in der einzigen Figur dargestellt und nachfolgend nä her beschrieben.
Dabei zeigt die
Figur schematisch in Seitenansicht ein erfindungsgemäßes
Hochspannungs-Schaltgerät 1, mit einem ersten An trieb 4 für Unterbrechereinheiten 9 und einem zwei ten Antrieb 5 für Kontaktanordnungen von Einschalt widerständen 10. In der einzigen Figur ist schematisch in Seitenansicht ein erfindungsgemäßes Hochspannungs-Schaltgerät 1 mit zwei Unter brechereinheiten 9 und jeweils zugeordneten Einschaltwider ständen 10 dargestellt. Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist das Hochspannungs-Schaltgerät 1 nach Art eines Live-Tanks ausgeführt, mit den Unterbrechereinheiten 9 und jeweils zuge ordneten Einschaltwiderständen 10 im Betrieb auf Hochspan nungsniveau. Dabei können an den Unterbrechereinheiten 9 und jeweils zugeordneten Einschaltwiderständen 10 bis zu 1200 kV Spannung anliegen. Alternativ, in den Figuren der Einfachheit halber nicht dargestellt, kann das Hochspannungs-Schaltgerät 1 nach Art eines Dead-Tanks ausgeführt sein, mit geerdeten Gehäuse .
Das erfindungsgemäße Hochspannungs-Schaltgerät 1 in der ein zigen Figur ist T-förmig, mit einem säulenförmigen Stützer 2 senkrecht auf dem Untergrund bzw. einem Fundament angeordnet, ausgeführt. Jeweils eine Unterbrechereinheit 9 geht als lin ker Arm und eine Unterbrechereinheit 9 geht als rechter Arm von dem Stützer 2 am oberen Ende in Figur 1 senkrecht ab. Pa rallel jeweils zu einer Unterbrechereinheiten 9 ist eine Kon taktanordnung eines Einschaltwiderstands 10 angeordnet. Die zwei Unterbrechereinheiten 9 und die zwei Kontaktanordnungen der Einschaltwiderstände 10 mit den jeweils zugeordneten Ein- schaltwiderständen 10 bilden einen Schaltkopf 3 und sind je weils in einem Isolatorgehäuse, z. B. einem hohlzylinderför migen Isolatorgehäuse insbesondere aus einem Kompositwerk- stoff, Silikon und/oder Keramik, mit kreisförmiger Grund- und Deckfläche, angeordnet. Der Isolator bzw. das Isolatorgehäuse weist z. B. am äußeren Umfang eine gerippte Oberfläche auf, z. B. kreisförmig umlaufende, in regelmäßigen Abständen ange ordnete Krempen, welche entlang der Längsrichtung einen
Kriechweg für Strom erhöhen und elektrischen Überschlägen entlang der äußeren Oberfläche des Isolators entgegenwirken. Die gerippte Oberfläche der Isolatoren ist der Einfachheit halber in der einzigen Figur nicht dargestellt. Der Stützer 2 ist z. B. ebenfalls aus hohlzylinderförmigen Isolatoren 15 insbesondere aus einem Kompositwerkstoff, Sili kon und/oder Keramik, mit kreisförmiger Grund- und Deckflä che, aufgebaut, wobei Flansche, insbesondere aus Metallen wie Gusseisen und/oder Aluminium, die Isolatoren 15 miteinander mechanisch stabil verbinden. Die Isolatoren 15 weisen eben falls am äußeren Umfang z. B. eine gerippte Oberfläche auf, insbesondere mit kreisförmig umlaufenden, in regelmäßigen Ab ständen angeordneten Krempen, welche entlang der Längsrich tung einen Kriechweg für Strom erhöhen und elektrischen Über schlägen entlang der äußeren Oberfläche des Isolators 15 von der Hochspannungsseite zum Erdpotential entgegenwirken.
Die Unterbrechereinheiten 9 sind in Reihe hintereinander auf einer Längsachse angeordnet und über Flansche 11 miteinander bzw. mit einem Getriebegehäuse verbunden. An den Enden, in der einzigen Figur jeweils auf der linken und rechten Seite, ist ein elektrischer Anschluss 13 angeordnet, zum Anschließen des Hochspannungs-Schaltgeräts 1 an das elektrische Netz, an Stromerzeuger und/oder an Stromverbraucher. Im Ausführungs beispiel der einzigen Figur sind die Einschaltwiderstände 10 insbesondere mit zugehörigen Kontaktanordnungen in Isolatoren parallel den Unterbrechereinheiten 9 angeordnet, z. B. zwei Einschaltwiderstände 10 mit jeweils zum Einschaltwiderstand 10 dazugehöriger Kontaktanordnungen hintereinander auf einer Längsachse angeordnet, welche parallel der Längsachse der Un terbrechereinheiten 9 ist. Die Einschaltwiderstände 10 mit zugeordneten Kontaktanordnungen bzw. deren Isolatorgehäuse sind über ein Getriebegehäuse 8 miteinander verbunden, insbe sondere dem Getriebegehäuse 8, welches die Unterbrecherein heiten 9 verbindet. Eine elektrische Verschaltung der Unter brechereinheiten 9 und Einschaltwiderstände 10 mit zugeordne ten Kontaktanordnungen erfolgt z. B. innerhalb der Gehäuse und/oder außerhalb über Flansche 11 sowie Getriebe 6, 7, 8 und/oder elektrische Anschlüsse sowie Verbindungsstücke und/oder Leitungen. Die Verschaltung der Unterbrechereinheiten 9 und Einschaltwi derstände 10 mit zugeordneten Kontaktanordnungen kann in Rei he und/oder parallel erfolgen, wobei die Anordnung der einzi gen Figur eine Verschaltung der Unterbrechereinheiten 9 in Reihe und der Einschaltwiderstände 10 mit zugeordneten Kon taktanordnungen parallel dazu nahe legt, über die Anschlüsse 13 insbesondere mit dem elektrischen Netz verbunden. Alterna tiv können z. B. die Unterbrechereinheiten 9 in Reihe und die Einschaltwiderstände 10 mit zugeordneten Kontaktanordnungen jeweils in Reihe zu einer zugeordneten Unterbrechereinheit verschaltet sein. Weiter mögliche Verschaltungen umfassen un ter anderem eine Parallelschaltung der Unterbrechereinheiten 9 bei insbesondere höheren zu schaltenden Spannungsebenen.
Bei Verwendung von mehr als einer Unterbrechereinheit 9 und einem Einschaltwiderstand 10 mit Kontaktanordnung, insbeson dere pro Pol, z. B. von vier Unterbrechereinheiten 9 und mehr, sind auch Kombinationen von Reihen- und Parallelschal tung möglich.
Erfindungsgemäß weist das Hochspannungs-Schaltgerät 1 mehr als einen Antrieb, im Ausführungsbeispiel der einzigen Figur zwei Antriebe 4 und 5 auf. Die Antriebe 4 und 5 sind z. B. jeweils in einem Antriebsgehäuse bzw. Antriebsschrank, seit lich befestigt am Stützer 2, angeordnet. Alternativ können die Antriebe 4, 5 auch in einem gemeinsamen Gehäuse bzw.
Schrank angeordnet sein. Die Antriebe 4, 5 umfassen z. B. Mo toren und/oder Federspeicherantriebe. Über Elemente der kine matischen Kette, welche insbesondere in den Gehäusen und Iso latoren angeordnet sind, wird Bewegungsenergie von den An trieben 4, 5 jeweils mechanisch unabhängig voneinander auf die zugeordneten Unterbrechereinheiten 9 und auf die zugeord neten Einschaltwiderstände 10 mit Kontaktanordnungen übertra gen. Der Antrieb 4 treibt z. B. über eine erste kinematische Kette, welche z. B. die Getriebeanordnung 8 umfasst, die zwei Unterbrechereinheiten 9 beim Schalten an. Der mechanisch un abhängig von Antrieb 4 funktionierende Antrieb 5 treibt z. B. über eine zweite kinematische Kette, welche z. B. die Getrie- beelemente 6 und 7 umfasst, die zwei Einschaltwiderstände mit der jeweils zugeordneten Kontaktanordnung beim Schalten an.
Dabei kann der Antrieb 4 z. B. zu einem ersten Zeitpunkt zur Erzeugung einer ersten Kraft bzw. Bewegung elektrisch ausge löst werden und der Antrieb 5 kann z. B. zu einem anderen Zeitpunkt zur Erzeugung einer zweiten Kraft bzw. Bewegung elektrisch ausgelöst werden. Eine Synchronisation der Auslö- sezeiten kann über eine Steuerung 14 erfolgen, welche z. B. an dem Stützer 2 seitlich in einem Steuerschrank angeordnet ist. Ein Auslösen der Antriebe 4 und 5 elektrisch bzw. elekt ronisch gesteuert kann auch unabhängig voneinander erfolgen. Das Auslösen ist z. B. über eine Datenübermittlungseinheit, insbesondere Kabelgebunden und/oder per Mobilfunk, und/oder über eine Datenverarbeitungseinheit nach festen Programmen, und/oder gesteuert oder geregelt möglich.
Die Bewegungsenergie des ersten Antriebs 4 kann über Getrie beelemente, einer Antriebsstange z. B. im Stützer 2 beweglich verlaufend bzw. gelagert, und einer Getriebeanordnung 8, als Elemente einer ersten kinematischen Kette, auf die zwei Un terbrechereinheiten 9 im Schaltkopf 3 zum Ein- und/oder Aus schalten übertragen werden. Vom zweiten Antrieb 5 kann mecha nisch unabhängig, elektrisch bzw. elektronisch gesteuert, z. B. synchronisiert mit dem ersten Antrieb 4, Bewegungsenergie des zweiten Antriebs 5 über Getriebeelemente, einer zweiten Antriebsstange z. B. im Stützer 2 beweglich parallel der ers ten Antriebsstange verlaufend bzw. gelagert, und Getriebeele menten 6, 7, als Elemente einer zweiten kinematischen Kette, auf die zwei Kontaktanordnungen der Einschaltwiderstände 10 im Schaltkopf 3 zum Zu- und Abschalten und/oder Kurzschließen übertragen werden. Die Kontaktanordnungen der Einschaltwider stände 10 können gleichzeitig oder zeitlich gegeneinander versetzt, z. B. über erste und/oder zweite Getriebeelemente 6, 7, von einer oder von beiden Seiten angetrieben werden. Die Unterbrechereinheiten 9 können in Reihe zu den Einschalt widerständen 10 geschaltet sein. Beim Einschalten können die Unterbrechereinheiten 9, angetrieben vom ersten Antrieb 4, den Strompfad über die Unterbrechereinheiten 9, zwischen den Anschlüssen 13 schließen und dabei die Einschaltwiderstände 10 zuschalten, wobei zeitlich folgend die Einschaltwiderstän de 10 von den Kontaktanordnungen, angetrieben vom zweiten An trieb 5, kurzgeschlossen werden.
Die Unterbrechereinheiten 9 können auch parallel zu den Ein- schaltwiderständen geschaltet werden. Beim Einschalten können die Einschaltwiderstände 10 von den zugeordneten Kontaktan ordnungen, zusammen angetrieben vom zweiten Antrieb 5, zeit lich vor den Unterbrechereinheiten 9 zugeschaltet werden und anschließend von den Unterbrechereinheiten 9, welche durch den ersten Antrieb 4 angetrieben werden, kurzgeschlossen wer den. Die Steuerung der Antriebe 4 und 5 erfolgt elektrisch und/oder elektronisch, wobei die Antriebe mechanisch unabhän gig, abgesehen von deren Befestigung sind. Mechanisch unab hängig bedeutet, die Bewegungen erfolgen unabhängig voneinan der, d. h. ohne mechanische Kopplung zur Übertragung von Be wegungsenergien. Abhängig von Bedingungen in einem ange schlossenen Stromnetz können die mechanischen Einwirkzeiten der Einschaltwiderstände 10 elektrisch bzw. elektronisch an gepasst werden, insbesondere unabhängig von den Schaltzeiten der Unterbrechereinheiten 10, insbesondere außerhalb des Be reichs von 5 bis 20 ms. Z. B. können die Einschaltwiderstände 10 insbesondere abhängig von Bedingungen in dem angeschlosse nen Stromnetz deaktiviert werden.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können unterei nander kombiniert werden und/oder können mit dem Stand der Technik kombiniert werden. So können z. B. als Unterbrecher einheiten Vakuumröhren, gasumströmte Schaltkontakte,
Nennstrom- und/oder Lichtbogen-Kontakte, insbesondere umgeben von Clean Air und/oder SF6 in den Isolatoren, verwendet wer den. Der Stützer und/oder die Isolatoren sind z. B. nach au- ßen hin gasdicht ausgeführt und mit einem Isoliergas, z. B. Clean Air und/oder SF6 befüllt. Eine Steuereinheit ist z. B. digital oder analog ausgeführt, insbesondere lokal mit einem Datenspeicher verbunden, und/oder über Kabel und/oder Funk mit einer Zentralen Warte und/oder der Cloud verbunden. Die Antriebe 4 und 5 können synchronisiert oder unsynchronisiert, unabhängig voneinander gesteuert, insbesondere ausgelöst wer den. Es können auch mehr als zwei Antriebe umfasst sein, z. B. ein Antrieb pro Unterbrechereinheit und/oder ein An trieb pro Kontaktanordnung und Einschaltwiderstand. Die An triebe können direkt am Schaltkopf angeordnet sein, um Ele mente der kinematischen Kette und/oder Antriebsenergie einzu sparen. Insbesondere bei Ausführung als Dead-Tank statt wie in der einzigen Figur als Live-Tank, können Antriebe in einem extra Gehäuse oder im Dead-Tank Gehäuse der Unterbrecherein heiten und/oder Einschaltwiderstände integriert sein.
Mit den mechanisch unabhängigen Antrieben für die Unterbre chereinheiten und für die Kontaktanordnungen der Einschaltwi derstände sind Einwirkzeiten, die z. B. höher als die Eigen zeiten der Unterbrechereinheiten sind, realisierbar. Die Ein wirkzeiten der Einschaltwiderstände können zeitlich angepasst und geändert werden, und sind nicht mechanisch vorgegeben. Eine Optimierung der kinematischen Ketten, jeweils auf die Bewegungsprofile der Unterbrechereinheiten und auf die Bewe gungsprofile der Kontaktanordnungen der Einschaltwiderstände unabhängig voneinander, kann erfolgen, was Bewegungsenergie, Kosten und Aufwand sparen kann. So können z. B. standardi sierte Antriebe, insbesondere mit geringerer Antriebsenergie, verwendet werden, welche in großen Stückzahlen kostengünstig gefertigt werden. Die Einschaltwiderstände sind unabhängig des Leistungsschalters, d. h. der Unterbrechereinheiten schaltbar, wobei z. B. Möglichkeiten entstehen, Einschaltwi derstände zu deaktivieren und weiterhin mit den Unterbrecher einheiten zu schalten. Bezugszeichenliste
1 Hochspannungs-Schaltgerät
2 Stützer
3 Schaltkopf
4 erster Antrieb
5 zweiter Antrieb
6 erstes Getriebeelement
7 zweites Getriebeelement
8 Getriebeanordnung
9 Unterbrechereinheit
10 Einschaltwiderstand
11 Flansch der Unterbrechereinheit
12 Flansch zwischen Teilen des Stützers
13 elektrischer Anschluss
14 Steuereinheit
15 Isolator

Claims

Patentansprüche
1. Hochspannungs-Schaltgerät (1) zum Schalten von Hochspan nungen, mit wenigstens einer Unterbrechereinheit (9) und mit wenigstens einem Einschaltwiderstand (10), wobei der wenigs tens eine Einschaltwiderstand (10) über wenigstens eine Kon taktanordnung schaltbar und/oder kurzschließbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die wenigstens eine Unterbrechereinheit (9) von wenigstens einem ersten Antrieb (4) antreibbar ist und die wenigstens eine Kontaktanordnung des wenigstens einen Einschaltwider stands (10) von wenigstens einem zweiten Antrieb (5) antreib bar ist.
2. Hochspannungs-Schaltgerät (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der wenigstens eine erste Antrieb (4) und der wenigstens eine zweite Antrieb (5) elektrisch synchronisiert sind.
3. Hochspannungs-Schaltgerät (1) nach einem der vorhergehen den Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der wenigstens eine Einschaltwiderstand (10) in Reihe zur we nigstens einen Unterbrechereinheit (9) geschaltet ist.
4. Hochspannungs-Schaltgerät (1) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die wenigstens eine Kontaktanordnung des wenigstens einen Einschaltwiderstands (10) für eine hohe Stromtragfähigkeit ausgelegt ist, insbesondere im Bereich von bis zu einigen 100 Ampere.
5. Hochspannungs-Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Ein- schaltwiderstand (10) parallel zur wenigstens einen Unterbre chereinheit (9) geschaltet ist.
6. Hochspannungs-Schaltgerät (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
die wenigstens eine Kontaktanordnung des wenigstens einen Einschaltwiderstands (10) für eine hohe Spannungsfestigkeit ausgelegt ist, insbesondere im Bereich von bis zu 1200 Kilo volt.
7. Hochspannungs-Schaltgerät (1) nach einem der vorhergehen den Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die wenigstens eine Unterbrechereinheit (9) über Elemente ei ner ersten kinematischen Kette, insbesondere ersten Getriebe- Elementen und/oder einer ersten Schaltstange, vom wenigstens einen ersten Antrieb (4) antreibbar ist und/oder dass die we nigstens eine Kontaktanordnung des wenigstens einen Ein- schaltwiderstands (10) über Elemente einer zweiten kinemati schen Kette, insbesondere zweiten Getriebe-Elementen und/oder einer zweiten Schaltstange, vom wenigstens einen zweiten An trieb (5) antreibbar ist, und/oder dass die erste kinemati sche Kette mechanisch unabhängig von der zweiten kinemati schen Kette bewegbar ist.
8. Hochspannungs-Schaltgerät (1) nach einem der vorhergehen den Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eine Steuereinheit (14) umfasst ist, welche ausge legt ist den wenigstens einen ersten Antrieb (4) und/oder den wenigstens einen zweiten Antrieb (5) zu steuern.
9. Hochspannungs-Schaltgerät (1) nach einem der vorhergehen den Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Hochspannungs-Schaltgerät (1) nach Art eines Dead-Tanks aufgebaut ist und/oder das Hochspannungs-Schaltgerät (1) nach Art eines Live-Tanks aufgebaut ist.
10. Verfahren zum Schalten von Hochspannungen, insbesondere unter Verwendung eines Hochspannungs-Schaltgeräts (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eine Unterbrechereinheit (9) geschaltet wird und dass wenigstens ein Einschaltwiderstand (10) über wenigstens eine Kontaktanordnung geschaltet wird und/oder kurzgeschlos sen wird, wobei die wenigstens eine Unterbrechereinheit (9) von wenigstens einem ersten Antrieb (4) angetrieben wird und die wenigstens eine Kontaktanordnung des wenigstens einen Einschaltwiderstands (10) von wenigstens einem zweiten An trieb (5) angetrieben wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die wenigstens eine Unterbrechereinheit (9) in Reihe zu dem wenigstens einen Einschaltwiderstand (10) geschaltet wird, und beim Einschalten die wenigstens eine Unterbrechereinheit
(9) den Strompfad über die wenigstens eine Unterbrecherein heit (9) schließt und dabei den wenigstens einen Einschaltwi derstand (10) zuschaltet, wobei zeitlich folgend der wenigs tens eine Einschaltwiderstand (10) von der wenigstens einen Kontaktanordnung kurzgeschlossen wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die wenigstens eine Unterbrechereinheit (9) parallel zu dem wenigstens einen Einschaltwiderstand (10) geschaltet wird, und beim Einschalten der wenigstens eine Einschaltwiderstand
(10) von der wenigstens einen Kontaktanordnung zeitlich vor der wenigstens einen Unterbrechereinheit (9) zugeschaltet wird und anschließend von der wenigstens einen Unterbrecher einheit (9) kurzgeschlossen wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine erste Antrieb (4) und der wenigstens eine zweite Antrieb (5) elektrisch synchronisiert werden, insbe sondere durch wenigstens eine Steuereinheit (14).
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
abhängig von Bedingungen in einem angeschlossenen Stromnetz die mechanische Einwirkzeit des wenigstens einen Einschaltwi derstands (10) elektrisch angepasst wird, insbesondere dass der wenigstens eine Einschaltwiderstand (10) deaktiviert wird .
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Einwirkzeit des wenigstens einen Einschaltwiderstands
(10) unabhängig von Zeiten der wenigstens einen Unterbrecher einheit (9) gewählt wird, insbesondere unabhängig von Schalt zeiten und/oder Schaltdauer der wenigstens einen Unterbre chereinheit ( 9) .
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US5245145A (en) 1991-07-23 1993-09-14 Abb Power T&D Company Inc. Modular closing resistor
EP0574903A1 (de) * 1992-06-18 1993-12-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Ultrahochspannungstrenner mit Widerständen
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