BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hochspannungsschalter in T- oder Y-Bauweise gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bei solchen Hochspannungsschaltern ist der die gemeinsame Antriebsstange aufnehmende Stützisolator je nach Nennspannung der Schaltstation, in der der Hochspannungsschalter aufgestellt ist, mehrere Meter hoch. Entsprechend gross ist damit auch die Masse der im Stützisolator bei Schalthüben längs bewegten Teile, insbesondere der Antriebsstange. Für diese Bewegungen erfährt die Antriebsstange zu Beginn und am Ende jedes Schalthubes ganz erhebliche Beschleunigungen bzw. Verzögerungen, die Reaktionskräfte zur Folge haben, die quer zu den bei dieser Bauweise seitlich abstehenden und spannungsführende Teile enthaltenden Armen des Schaltergehäuses gerichtet sind. Diese Kräfte können besonders für jene Schalterbestandteile verhängnisvoll sein, die selbst eine erhebliche Masse aufweisen. Zu diesen Schalterbestandteilen gehört der Schaltwiderstand.
Bei einem bekannten Schalter der eingangs genannten Art (DE-Al 29 49 753) weist der Schaltwiderstand einen Stapel von flächig aneinander liegenden Ringscheiben aus einem Widerstandsmaterial auf, welcher Stapel einerends unmittelbar an einem ortsfesten Teil des Schaltergehäuses abgestützt ist. Andernends, d.h. an seinem der Hilfsschaltstelle zugekehrten Ende ist eine Druckfederanordnung vorhanden, die einerseits an diesem Ende des Stapels und andererseits an einem Widerlager abgestützt ist, das seinerseits über ein die Ringscheiben durchsetzendes Zugglied mit dem ortsfesten Teil des Gehäuses verbunden ist.
Diese Druckfederanordnung ist somit nur imstande, die Ringscheiben gegeneinander zu verpressen, während der Stapel an seiner an gehäusefesten Teilen aufliegenden Grundfläche den Querbeschleunigungen bzw. den damit einhergehenden Reaktionskräften ausgesetzt ist. Dementsprechend sind bei dem vorbekannten Schalter jeder der Seitenarme und namentlich dessen Dichtungsfugen zwischen leitenden und isolierenden Teilen des Schaltergehäuses so zu bemessen, dass sie diesen Reaktionskräften schadlos zu widerstehen vermögen. Diese Bemessung ist dann besonders heikel, wenn der im jeweiligen Gehäusearm untergebrachte Schaltwiderstand in zwei Teilwiderständen mit dazwischenliegender Hilfsschaltstelle unterteilt ist, weil dann der eine Teil des Einschaltwiderstandes unmittelbar an dem Abschlussflansch abgestützt ist, der den Gehäusearm an seinem freien Ende abschliesst.
Es ist daher ein Anliegen der Erfindung, einen Hochspannungsschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, der ohne besondere Bemessungsschwierigkeiten den mit den Beschleunigungen bzw. Verzögerungen der im Stützisolator bewegten Massen einhergehenden Reaktionskräften besser zu widerstehen vermag.
Dieses Anliegen erfüllt der vorgeschlagene Schalter dadurch, dass er die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale aufweist.
Da nun der Schaltwiderstand mit seiner erheblichen Masse gewissermassen schwimmend im betreffenden Gehäusearm des Schalters gelagert ist, reduzieren sich die den Querbeschleunigungen ausgesetzten, starren oder ungefederten Massen ganz erheblich und der Schaltwiderstand selbst bildet, dank seiner Massenträgheit, zusätzlich ein Element, das geeignet ist, mechanische Ein- und Ausschwingvorgänge wirksam zu dämpfen.
Der Federkörper kann aus einem Elastomer sein, beispielsweise aus einer Elastomer-Schichtfeder. Besonders bevorzugt ist aber die im Patentanspruch 2 definierte Ausführungsform, weil dabei im Prinzip dieselben Bestandteile wie bei dem bekannten Schalter Verwendung finden können.
Nachstehend ist die Erfindung rein beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine vereinfachte Teilansicht, teilweise geschnitten eines Hochspannungsschalters in T-Bauweise, und
Fig. 2 in grösserem Massstab einen Schnitt durch einen einen Einschaltwiderstand enthaltenden Seitenarm des Schalters gemäss Fig. 1.
Der in Fig. 1 gezeigte Hochspannungsschalter 10 weist ein am Erdpotential liegendes und nur schematisch angedeutetes Antriebsgehäuse 11 auf, in dem eine Antriebseinheit 12 untergebracht ist. Von der Antriebseinheit 12 geht eine im Sinne des Doppelpfeiles 13 hin und her bewegbare Antriebsstange 14 aus einem Isolierstoff aus, die sich durch einen hohlen, mehrere Meter hohen Stützisolator 15 erstreckt, der mit seinem unteren Ende auf dem Antriebsgehäuse 11 befestigt ist. Die Antriebsstange 14 erstreckt sich bis in zwei übereinander angeflanschte und vom Stützisolator 15 getragene metallische Getriebegehäuse 16, 17 hinein.
Von beiden Getriebegehäusen 16, 17 gehen je zwei seitlich abstehende Gehäusearme 18, 19 bzw. 20, 21 aus, von denen nur die Gehäusearme 19 und 21 zur Gänze gezeigt sind. Jeder der Gehäusearme weist einen im wesentlichen rohrförmigen Isolator 22, 23 auf, der einerends über einen dicht verkitteten Flansch 24, 25 am betreffenden Getriebegehäuse 16 bzw. 17 angeflanscht ist. Andernends sind beide Isolatoren 22, 23 durch je einen dicht verkitteten Abschlussflansch 26 bzw. 27 abgeschlossen, wobei die Abschlussflansche 26, 27 durch ein metallisches Leiterstück 28 elektrisch miteinander verbunden sind. Der Abschlussflansch 27 dient zugleich als Anschlussstelle für eine Leitung 29, in die der Schalter 10 eingeschaltet ist. Der Abschluss flansch (nicht gezeigt) am freien Ende des Gehäusearmes 20 bildet dabei die andere Anschlussstelle der Leitung 29.
In den Gehäusearmen 18 und 19 ist je eine in der Zeichnung nur schematisch angegebene Hauptschaltstelle 30 angeordnet.
In jedem der Gehäusearme 20, 21 ist ein in zwei Teilwiderstände 31, 32 unterteilter Schaltwiderstand untergebracht, und, in Serie mit diesem geschaltet, eine Hilfsschaltstelle 33 mit einem beweglichen Schaltstift 34.
Sowohl die Hauptschaltstellen 30 als auch die Hilfsschaltstellen 33 sind je über ein im Getriebegehäuse 16 bzw. 17 angeordnetes Gelenkgetriebe (nicht dargestellt) mittels der Antriebsstange 14 betätigbar. Diese Gelenkgetriebe können so aufgebaut sein, wie in der US-PS 4 513187 (weitgehend inhaltsgleich wie die DE-A1 33 11 706 oder die AT-PS 380 129) eingehend beschrieben und dargestellt, so dass es sich hier erübrigen dürfte, näher darauf einzugehen.
Fig. 2 zeigt in Einzelheiten die in den Gehäusearmen 20 bzw. 21 vorhandenen Bauteile. Man erkennt die beiden Teilwi derstände 31 und 32 sowie die dazwischen angeordnete Hilfsschaltstelle 33. Jeder der Teilwiderstände 31, 32 besteht aus einem Stapel von Ringscheiben 35 aus einem elektrischen Widerstandsmaterial. Diese Stapel sind mit Spiel je von einem isolierenden Halterohr 36 durchsetzt, wobei auf dem einen Ende der Halterohre 36 eine in der Art einer Überwurfmutter ausgebildete Elektrode 37 aus einem lichtbogenfesten Material, beispielsweise Graphit, aufgeschraubt oder auf andere Weise formschlüssig verankert ist. Das andere Ende der Halterohre ist fest in einem mit dem Flansch 25 bzw. dem Abschlussflansch 27 verbundenen Verankerungsstück 38 bzw. 39 verankert.
Das Verankerungsstück 38 ist zugleich ein Führungsstück für eine einerends den Schaltstift 34 tragende und anderenends an einen vom Gelenkgetriebe im Getriebegehäuse 17 ausgehenden Pleuel 41 angelenkte Schubstange 40 aus einem Isoliermaterial.
Auf den Verankerungsstücken 38, 39 ist das eine Ende je eines Druckfederelementes 42, 43 abgestützt, dessen anderes Ende auf einer Druckscheibe 44 bzw. 45 abgestützt ist, an der das andere Ende des jeweiligen Stapels der Ringscheiben 35 flächig anliegt. Im vorliegenden Beispiel sind die Druckfederelemente 42, 43 elektrisch leitend und können aus einer oder mehreren kräftigen Schraubenfedern oder aus einem Tellerfeder-Paket bestehen. Andererseits können die Druckfederelemente auch durch ein Elastomer-Element, beispielsweise aus einer Schichtfeder gebildet sein. In diesem Falle wären die Druckscheiben 44, 45 mit einem flexiblen Leiter mit den Verankerungsstücken 38 bzw. 39 oder mit dem Flansch 25 bzw. dem Abschlussflansch 27 elektrisch zu verbinden.
Den Druckfederelementen 42, 43 kommt eine zweifache Rolle zu. Zum einen üben sie über die entsprechenden Druckscheiben 44, 45 einen Anpressdruck auf den anschliessenden Stapel der Ringscheiben 35, was einen ausreichenden Kontaktdruck zwischen denselben und auch eine Kompensation allfälliger Wärmeausdehnungen gewährleistet. Zum anderen aber erlauben sie den entsprechenden Teilwiderständen 31, 32, beim Auftreten von Querbeschleunigungen in beschränktem Masse ausgelenkt zu werden und üben nach einer solchen Auslenkung zusammen mit der Federwirkung des dann ausgebogenen Halterohres 36 eine Rückstellkraft aus. Die Teilwiderstände 31, 32 gehören also - um einen Ausdruck aus der Fahrzeugtechnik zu gebrauchen - zu den gefederten Massen und wirken dank ihrer Massenträgheit dämpfend vor allem auf quer zu den Gehäusearmen verlaufende mechanische Ein- und Ausschwingvorgänge.
DESCRIPTION
The present invention relates to a high-voltage switch in a T or Y design according to the preamble of patent claim 1.
In such high-voltage switches, the support insulator receiving the common drive rod is several meters high, depending on the nominal voltage of the switching station in which the high-voltage switch is installed. The mass of the parts that move longitudinally in the post insulator during switching strokes, in particular the drive rod, is correspondingly large. For these movements, the drive rod experiences very considerable accelerations or decelerations at the beginning and at the end of each switching stroke, which result in reaction forces which are directed transversely to the arms of the switch housing which project laterally and contain live parts. These forces can be particularly fatal for those switch components that themselves have a considerable mass. The switching resistor belongs to these switch components.
In a known switch of the type mentioned at the outset (DE-Al 29 49 753), the switching resistor has a stack of flat annular disks made of a resistance material, one end of which is supported directly on a stationary part of the switch housing. Other end, i.e. at its end facing the auxiliary switching point there is a compression spring arrangement which is supported on the one hand at this end of the stack and on the other hand on an abutment which in turn is connected to the stationary part of the housing via a tension member passing through the annular discs.
This compression spring arrangement is thus only able to press the ring disks against one another, while the stack is exposed to the lateral accelerations or the associated reaction forces on its base lying on housing-fixed parts. Accordingly, each of the side arms and, in particular, its sealing joints between conductive and insulating parts of the switch housing are dimensioned in such a way that they can withstand these reaction forces without damage. This dimensioning is particularly delicate when the switching resistor accommodated in the respective housing arm is divided into two partial resistors with an auxiliary switching point in between, because then one part of the switching resistor is supported directly on the end flange, which closes the housing arm at its free end.
It is therefore an object of the invention to provide a high-voltage switch of the type mentioned at the outset, which is better able to withstand the reaction forces associated with the accelerations or decelerations of the masses moved in the post insulator without particular design difficulties.
The proposed switch fulfills this concern in that it has the features specified in the characterizing part of patent claim 1.
Since the switching resistor with its considerable mass is now floating to a certain extent in the relevant housing arm of the switch, the rigid or unsprung masses exposed to the transverse accelerations are reduced considerably and, thanks to its inertia, the switching resistor itself forms an additional element that is suitable for mechanical use Effectively dampen swing-in and swing-out processes.
The spring body can be made of an elastomer, for example an elastomer layer spring. However, the embodiment defined in claim 2 is particularly preferred, because in principle the same components can be used as in the known switch.
The invention is explained in more detail below, for example, with reference to the drawing.
It shows:
Fig. 1 is a simplified partial view, partially sectioned of a high-voltage switch in a T-design, and
FIG. 2 shows a section on a larger scale through a side arm of the switch according to FIG. 1 containing a switch-on resistor.
The high-voltage switch 10 shown in FIG. 1 has a drive housing 11 which is at ground potential and is only indicated schematically and in which a drive unit 12 is accommodated. A drive rod 14, which can be moved back and forth in the sense of the double arrow 13, is made of an insulating material and extends through a hollow, several meter high support insulator 15, which is fastened with its lower end to the drive housing 11. The drive rod 14 extends into two metallic gear housings 16, 17 which are flanged one above the other and carried by the support insulator 15.
From both gearboxes 16, 17 two laterally projecting housing arms 18, 19 and 20, 21 each extend, of which only the housing arms 19 and 21 are shown in full. Each of the housing arms has an essentially tubular insulator 22, 23, which is flanged at one end to the relevant gear housing 16 or 17 via a tightly cemented flange 24, 25. On the other hand, both insulators 22, 23 are terminated by a tightly cemented termination flange 26 and 27, respectively, the termination flanges 26, 27 being electrically connected to one another by a metallic conductor piece 28. The end flange 27 also serves as a connection point for a line 29 into which the switch 10 is switched on. The end flange (not shown) at the free end of the housing arm 20 forms the other connection point of the line 29.
Arranged in the housing arms 18 and 19 is a main switching point 30, which is only shown schematically in the drawing.
Each of the housing arms 20, 21 houses a switching resistor divided into two partial resistors 31, 32, and, connected in series with it, an auxiliary switching point 33 with a movable switching pin 34.
Both the main switching points 30 and the auxiliary switching points 33 can each be actuated by means of the drive rod 14 via an articulated gear (not shown) arranged in the gear housing 16 or 17. These articulated gears can be constructed as described and shown in detail in US Pat. No. 4,513,187 (largely identical in content to DE-A1 33 11 706 or AT-PS 380 129), so that it should not be necessary to go into them in more detail here .
Fig. 2 shows in detail the components present in the housing arms 20 and 21. One recognizes the two partial resistors 31 and 32 as well as the auxiliary switching point 33 arranged between them. Each of the partial resistors 31, 32 consists of a stack of annular disks 35 made of an electrical resistance material. These stacks are each penetrated with play by an insulating holding tube 36, an electrode 37 in the form of a union nut made of an arc-resistant material, for example graphite, being screwed onto one end of the holding tubes 36 or being positively anchored in another way. The other end of the holding tubes is firmly anchored in an anchoring piece 38 or 39 connected to the flange 25 or the end flange 27.
The anchoring piece 38 is at the same time a guide piece for a push rod 40 made of an insulating material and carrying the switching pin 34 at one end and at the other end to a connecting rod 41 articulated from the connecting rod 41 in the transmission housing 17.
On the anchoring pieces 38, 39, one end of a compression spring element 42, 43 is supported, the other end of which is supported on a pressure plate 44 or 45, on which the other end of the respective stack of the ring plates 35 lies flat. In the present example, the compression spring elements 42, 43 are electrically conductive and can consist of one or more strong coil springs or a plate spring package. On the other hand, the compression spring elements can also be formed by an elastomer element, for example from a layer spring. In this case, the pressure disks 44, 45 would have to be electrically connected to the anchoring pieces 38 and 39 with a flexible conductor or to the flange 25 and the end flange 27, respectively.
The compression spring elements 42, 43 have a double role. On the one hand, they exert a contact pressure on the adjoining stack of the ring disks 35 via the corresponding pressure disks 44, 45, which ensures a sufficient contact pressure between them and also a compensation of any thermal expansion. On the other hand, however, they allow the corresponding partial resistors 31, 32 to be deflected to a limited extent when lateral accelerations occur and, after such a deflection, exert a restoring force together with the spring action of the holding tube 36 which is then bent out. The partial resistors 31, 32 thus - to use an expression from vehicle technology - belong to the sprung masses and, thanks to their inertia, have a damping effect, above all on mechanical transient and transient processes running transversely to the housing arms.