DE102011007900A1 - Voltage transformer for a switchgear - Google Patents

Voltage transformer for a switchgear Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spannungswandler (1) für eine Schaltanlage. Der Spannungswandler (1) umfasst ein Aktivteil (2) mit einem Transformator (3) und einem Kontaktelement (4) zum elektrischen Kontaktieren des Transformators (3) und eine mechanische Schalteinheit (5) zum elektrischen Verbinden und Trennen der Schaltanlage und des Aktivteils (2). Die Schalteinheit (5) weist einen zwischen zwei Endstellungen schwenkbaren und elektrisch leitfähigen Schaltarm (10) auf, der in einer ersten dieser Endstellungen elektrisch leitend an dem Kontaktelement (4) anliegt und in der zweiten Endstellung die Schalteinheit (5) und das Aktivteil (2) elektrisch voneinander trennt.The invention relates to a voltage converter (1) for a switchgear. The voltage converter (1) comprises an active part (2) with a transformer (3) and a contact element (4) for electrically contacting the transformer (3) and a mechanical switching unit (5) for electrically connecting and disconnecting the switchgear and the active part (2 ). The switching unit (5) has an electrically conductive switching arm (10) which can be pivoted between two end positions and which in a first of these end positions rests in an electrically conductive manner on the contact element (4) and in the second end position the switching unit (5) and the active part (2) ) electrically separates from each other.

Description

Die Erfindung betrifft einen Spannungswandler für eine Schaltanlage.The invention relates to a voltage converter for a switchgear.

Einphasige Spannungswandler für Hochspannungsschaltanlagen weisen üblicherweise eine interne Schalteinheit auf, um die Schaltanlage elektrisch von einem Aktivteil des Spannungswandlers zu trennen und wieder mit ihm zu verbinden, beispielsweise zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Aktivteils. Dazu weist die Schalteinheit häufig ein linear bewegliches Kontaktglied auf, das mittels eines Spindelhubgetriebes zu einem Hochspannungskontakt des Aktivteils und von diesem weg bewegbar ist, um die elektrische Verbindung der Schaltanlage mit dem Aktivteil herzustellen oder zu unterbrechen.Single-phase voltage transformers for high-voltage switchgear usually have an internal switching unit to electrically disconnect the switchgear from an active part of the voltage converter and connect to it again, for example, to check the functionality of the active part. For this purpose, the switching unit often has a linearly movable contact member, which is movable by means of a Spindelhubgetriebes to a high voltage contact of the active part and away from this, to establish or interrupt the electrical connection of the switchgear with the active part.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spannungswandler mit einer verbesserten Schalteinheit zur Unterbrechung und Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einer Schaltanlage anzugeben.The invention has for its object to provide a voltage converter with an improved switching unit for interrupting and producing an electrical connection to a switchgear.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Spannungswandler mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved by a voltage converter with the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Ein erfindungsgemäßer Spannungswandler für eine Schaltanlage umfasst ein Aktivteil mit einem Transformator und einem Kontaktelement zum elektrischen Kontaktieren des Transformators sowie eine mechanische Schalteinheit zum elektrischen Verbinden und Trennen der Schaltanlage und des Aktivteils. Die Schalteinheit weist einen zwischen zwei Endstellungen schwenkbaren und elektrisch leitfähigen Schaltarm auf, der in einer ersten dieser Endstellungen elektrisch leitend an dem Kontaktelement anliegt und in der zweiten Endstellung die Schalteinheit und das Aktivteil elektrisch voneinander trennt.An inventive voltage converter for a switchgear comprises an active part with a transformer and a contact element for electrically contacting the transformer and a mechanical switching unit for electrically connecting and disconnecting the switchgear and the active part. The switching unit has a pivotable between two end positions and electrically conductive switching arm, which bears electrically conductively in a first of these end positions on the contact element and in the second end position, the switching unit and the active part electrically separated from each other.

Ein schwenkbarer Schaltarm ermöglicht eine wesentlich schnellere, bedienerfreundlichere und kostengünstigere lösbare elektrische Verbindung eines Aktivteils eines Spannungswandlers mit einer Schaltanlage als beispielsweise ein linear bewegliches Kontaktglied. Insbesondere wird kein Spindelhubgetriebe für eine lineare Bewegung eines Kontaktgliedes benötigt, wodurch die Kosten und Montagezeit zur Herstellung des Spannungswandlers vorteilhaft reduziert werden. Außerdem ermöglicht ein schwenkbarer Schaltarm eine schnellere und einfachere Herstellung eines ausreichenden räumlichen Abstandes von elektrisch leitenden Komponenten als ein linear bewegliches Kontaktglied, da bei ausreichender Länge des Schaltarms eine kleine Schwenkung des Schaltarms um eine Schwenkachse eine relativ große Verschiebung eines von der Schwenkachse entfernten Endes des Schaltarms bewirkt. Dies ist insbesondere für Hochspannungswandler vorteilhaft, da Hochspannungen eine ausreichende räumliche Entfernung der elektrisch leitenden Verbindungskomponenten des Aktivteils und der Schalteinheit erfordern, um zu hohe elektrische Felder und Gasentladungen zwischen den Verbindungskomponenten zu verhindern.A pivotable switching arm allows a much faster, more user-friendly and less expensive releasable electrical connection of an active part of a voltage converter with a switchgear than, for example, a linearly movable contact member. In particular, no Spindelhubgetriebe is required for a linear movement of a contact member, whereby the cost and assembly time for the preparation of the voltage converter are advantageously reduced. In addition, a pivotable switching arm allows a faster and easier production of a sufficient spatial distance of electrically conductive components as a linearly movable contact member, since with sufficient length of the switching arm, a small pivoting of the switching arm about a pivot axis, a relatively large displacement of an end remote from the pivot axis of the switching arm causes. This is particularly advantageous for high voltage converters because high voltages require sufficient spatial removal of the electrically conductive connection components of the active part and the switching unit to prevent excessive electric fields and gas discharges between the connection components.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Spannungswandler ein Anschlagelement auf, an dem der Schaltarm in seiner ersten Endstellung anschlägt. Ein derartiges Anschlagelement definiert räumlich die erste Endstellung des Schaltarms und ermöglicht vorteilhaft eine sichere elektrische Verbindung des Kontaktelements mit dem Schaltarm.In a preferred embodiment, the voltage converter has a stop element against which the switching arm abuts in its first end position. Such a stop element spatially defines the first end position of the switching arm and advantageously allows a secure electrical connection of the contact element with the switching arm.

Ferner ist der Schaltarm vorzugsweise in einer Schwenkebene um einen Schwenkpunkt schwenkbar. Die Schwenkbarkeit in einer Ebene lässt sich vorteilhaft einfach realisieren, z. B. durch eine Befestigung des Schaltarms an einer um ihre Längsachse drehbare Schwenkachse, und ermöglicht außerdem eine einfache Schwenkung des Schaltarms, z. B. durch eine Drehung der Schwenkachse um ihre Längsachse.Furthermore, the switching arm is preferably pivotable in a pivoting plane about a pivot point. The pivotability in a plane can be advantageously easy to implement, for. B. by attaching the switching arm to a rotatable about its longitudinal axis pivot axis, and also allows easy pivoting of the switching arm, z. B. by a rotation of the pivot axis about its longitudinal axis.

Vorzugsweise ist der Schaltarm dabei in der Schwenkebene um 180 Grad schwenkbar. Dadurch kann eine durch eine Schwenkung des Schaltarms erreichbare räumliche Entfernung elektrischer Verbindungskomponenten des Schaltarms und des Aktivteils maximiert werden. Dies ist insbesondere für Hochspannungswandler aufgrund der oben bereits genannten Anforderungen an den räumlichen Abstand elektrischer Verbindungskomponenten vorteilhaft.Preferably, the switching arm is pivotable in the pivoting plane by 180 degrees. As a result, an achievable by a pivoting of the switching arm spatial distance electrical connection components of the switching arm and the active part can be maximized. This is particularly advantageous for high-voltage converter due to the above-mentioned requirements for the spatial distance of electrical connection components.

Vorzugsweise ist ein Teil eines Schwenkbereiches des Schaltarms von einer elektrischen Schaltarmabschirmung umgeben, aus der der Schaltarm berührungsfrei und schwenkbar herausgeführt ist. Dadurch werden insbesondere bei Hochspannungswandlern vorteilhaft elektrische Felder abgeschirmt und Gasentladungen von und zu dem Schaltarm verhindert. Unter dem Schwenkbereich wird dabei der von dem Schaltarm zwischen den beiden Endstellungen überstrichene Bereich verstanden.Preferably, a part of a pivoting range of the switching arm is surrounded by an electric Schaltarmabschirmung from which the switching arm is brought out without contact and pivotally. As a result, electric fields are advantageously shielded, in particular in high-voltage converters, and gas discharges from and to the switching arm are prevented. Under the swivel range is understood to be swept by the switching between the two end positions range.

Die Schaltarmabschirmung besteht beispielsweise aus zwei schalenartigen Teilabschirmungen, die auf verschiedenen Seiten des Schwenkbereiches derart angeordnet sind, dass sich ihre Öffnungen gegenüber liegen. Auf diese Weise lassen die Öffnungen der Teilabschirmungen vorteilhaft einen Zwischenraum für den Schwenkbereich des Schaltarms und elektrischen Leitungen zu dem Schaltarm frei.The Schaltarmabschirmung consists for example of two shell-like Teilabschirmungen, which are arranged on different sides of the pivoting range such that their openings are opposite. In this way, the openings of the partial shields advantageously leave a gap for the pivoting range of the switching arm and electrical lines to the switching arm free.

Ferner umfasst der Spannungswandler bevorzugt eine Antriebseinheit, mittels der der Schaltarm schwenkbar ist. Dadurch kann der Schaltarm vorteilhaft gefahrlos geschwenkt werden. Die Antriebseinheit kann eine Handantriebsvorrichtung oder eine Motorantriebsvorrichtung sein. Furthermore, the voltage converter preferably comprises a drive unit, by means of which the switching arm can be pivoted. As a result, the switching arm can advantageously be pivoted safely. The drive unit may be a hand drive device or a motor drive device.

Die Länge des Schaltarms ist vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Spannungsebene und/oder von einem Betriebsdruck in dem Spannungswandler gewählt. Unter einer Spannungsebene wird die Spannung verstanden, für die der Spannungswandler ausgelegt ist. Dadurch kann die Länge des Schaltarms vorteilhaft so gewählt werden, dass der Schaltarm in seiner zweiten Position weit genug von dem Aktivteil entfernt ist, um zu hohe elektrische Felder und Gasentladungen zwischen ihm und dem Aktivteil zu verhindern.The length of the switching arm is preferably selected as a function of a voltage level and / or of an operating pressure in the voltage converter. A voltage level is understood to be the voltage for which the voltage converter is designed. Thereby, the length of the switching arm can be advantageously chosen so that the switching arm is far enough away in its second position of the active part to prevent excessive electric fields and gas discharges between it and the active part.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf einer Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:Further features and details of the invention will be described below with reference to embodiments with reference to a drawing. Showing:

1 schematisch einen einphasigen Spannungswandler. 1 schematically a single-phase voltage transformer.

1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen einphasigen Spannungswandlers 1 für eine Schaltanlage. 1 shows a preferred embodiment of a single-phase voltage converter according to the invention 1 for a switchgear.

Der Spannungswandler 1 umfasst ein Aktivteil 2 mit einem Transformator 3 und einem Kontaktelement 4 zum elektrischen Kontaktieren des Transformators 3 und eine mechanische Schalteinheit 5 zum elektrischen Verbinden und Trennen der Schaltanlage und des Aktivteils 2. Das Aktivteil 2 und die Schalteinheit 5 sind in einem Gehäuse 6 angeordnet.The voltage converter 1 includes an active part 2 with a transformer 3 and a contact element 4 for electrically contacting the transformer 3 and a mechanical switching unit 5 for electrically connecting and disconnecting the switchgear and the active part 2 , The active part 2 and the switching unit 5 are in a housing 6 arranged.

Der Transformator 3 ist von einer Transformatorabschirmung 7 umgeben. Der Transformator 3 und die Transformatorabschirmung 7 sind im Wesentlichen zylindrisch mit einer gemeinsamen Zylinderachse ausgeführt, wobei die Zylinderachse senkrecht zu der Zeichenebene der 1 verläuft. Das Aktivteil 2 ist über entlang der Zylinderachse verlaufende Halterungen 8 zweiseitig an einem mit dem Gehäuse 6 verbundenen Stützrahmen 9 befestigt.The transformer 3 is from a transformer shield 7 surround. The transformer 3 and the transformer shield 7 are substantially cylindrical with a common cylinder axis executed, wherein the cylinder axis perpendicular to the plane of the 1 runs. The active part 2 is about along the cylinder axis extending brackets 8th two-sided at one with the housing 6 associated support frame 9 attached.

Die Schalteinheit 5 weist einen Schaltarm 10 auf, der in einer mit der Zeichenebene der 1 zusammenfallenden Schwenkebene um einen Schwenkpunkt P um 180 Grad zischen zwei Endstellungen schwenkbar ist.The switching unit 5 has a switching arm 10 on, in one with the drawing plane of the 1 coinciding pivot plane about a pivot point P 180 degrees hiss two end positions is pivotal.

In einer in 1 dargestellten ersten Endstellung liegt der Schaltarm 10 mit einem freien Ende 11 elektrisch leitend an dem Kontaktelement 4 an. Das Kontaktelement 4 ist als ein Anschlagelement für das freie Ende 11 des Schaltarms 10 ausgebildet und innerhalb der Transformatorabschirmung 7 angeordnet. Die Transformatorabschirmung 7 weist eine Öffnung auf, durch die das freie Ende 11 des Schaltarms 10 zu dem Kontaktelement 4 schwenkbar ist.In an in 1 shown first end position is the switching arm 10 with a free end 11 electrically conductive on the contact element 4 at. The contact element 4 is as a stop element for the free end 11 of the switching arm 10 formed and within the transformer shield 7 arranged. The transformer shield 7 has an opening through which the free end 11 of the switching arm 10 to the contact element 4 is pivotable.

In der zweiten Endstellung ist das freie Ende 11 des Schaltarms 10 von dem Aktivteil 2 abgewandt. Die zweite Endstellung sowie einige Zwischenstellungen des Schaltarms 10 sind in 1 gestrichelt dargestellt.In the second end position is the free end 11 of the switching arm 10 from the active part 2 away. The second end position and some intermediate positions of the switching arm 10 are in 1 shown in dashed lines.

Ein Teil des Schwenkbereichs des Schaltarms 10 ist von einer Schaltarmabschirmung 12 umgeben. Die Schaltarmabschirmung 12 besteht aus zwei schalenartigen Teilabschirmungen, die auf verschiedenen Seiten des Schwenkbereiches angeordnet sind, wobei sich ihre Öffnungen gegenüber liegen, so dass sie zwischen ihnen einen Zwischenraum frei lassen, aus dem der Schaltarm 10 schwenkbar herausgeführt ist, ohne die Schaltarmabschirmung 12 zu berühren.Part of the swivel range of the switch arm 10 is from a switch arm shield 12 surround. The switch arm shield 12 consists of two shell-like partial shields, which are arranged on different sides of the pivoting area, with their openings facing each other, so that they leave a gap between them, from which the switching arm 10 pivoted out without the Schaltarmabschirmung 12 to touch.

Der Schaltarm 10 ist mittels einer in der 1 nicht dargestellten Antriebseinheit schwenkbar. Die Antriebseinheit umfasst eine Welle, die senkrecht zur Schwenkebene von dem Schwenkpunkt P aus durch jeweils eine Öffnung in der Schaltarmabschirmung 12 und im Gehäuse 6 aus dem Gehäuse 6 heraus geführt ist und derart an den Schaltarm 10 gekoppelt ist, dass dieser durch Drehen der Welle schwenkbar ist. Dadurch lässt sich der Schaltarm 10 über die Welle vorteilhaft von außerhalb des Gehäuses 6 schwenken. Die Antriebseinheit kann dabei als Handantriebsvorrichtung zur manuellen Drehung der Welle oder als Motorantriebsvorrichtung zur motorgetriebenen Drehung der Welle ausgebildet sein.The switching arm 10 is by means of a in the 1 not shown drive unit pivotable. The drive unit comprises a shaft which is perpendicular to the pivot plane from the pivot point P through each opening in the Schaltarmabschirmung 12 and in the case 6 out of the case 6 out and so on the switching arm 10 is coupled, that this is pivotable by rotating the shaft. This allows the switching arm 10 over the shaft advantageously from outside the housing 6 swing. The drive unit can be designed as a manual drive device for manual rotation of the shaft or as a motor drive device for motor-driven rotation of the shaft.

Die Schalteinheit 5 ist über einen Distanzhalter 13 und elektrisch nicht leitende Stützstreben 14 mit dem Gehäuse 6 verbunden.The switching unit 5 is about a spacer 13 and electrically non-conductive struts 14 with the housing 6 connected.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
SpannungswandlerDC converter
22
Aktivteilactive part
33
Transformatortransformer
44
Kontaktelementcontact element
55
Schalteinheitswitching unit
66
Gehäusecasing
77
Transformatorabschirmungtransformer shield
88th
Halterungbracket
99
Stützrahmensupport frame
1010
Schaltarmshifting
1111
freies Endefree end
1212
SchaltarmabschirmungSchaltarmabschirmung
1313
Distanzhalterspacer
1414
Stützstrebesupport strut
PP
Schwenkpunktpivot point

Claims (10)

Spannungswandler (1) für eine Schaltanlage, umfassend ein Aktivteil (2) mit einem Transformator (3) und einem Kontaktelement (4) zum elektrischen Kontaktieren des Transformators (3) und eine mechanische Schalteinheit (5) zum elektrischen Verbinden und Trennen der Schaltanlage und des Aktivteils (2), wobei die Schalteinheit (5) einen zwischen zwei Endstellungen schwenkbaren und elektrisch leitfähigen Schaltarm (10) aufweist, der in einer ersten dieser Endstellungen elektrisch leitend an dem Kontaktelement (4) anliegt und in der zweiten Endstellung die Schalteinheit (5) und das Aktivteil (2) elektrisch voneinander trennt.Voltage transformer ( 1 ) for a switchgear comprising an active part ( 2 ) with a transformer ( 3 ) and a contact element ( 4 ) for electrically contacting the transformer ( 3 ) and a mechanical switching unit ( 5 ) for electrically connecting and disconnecting the switchgear and the active part ( 2 ), wherein the switching unit ( 5 ) a pivotable between two end positions and electrically conductive switching arm ( 10 ), which in a first of these end positions is electrically conductively connected to the contact element ( 4 ) and in the second end position the switching unit ( 5 ) and the active part ( 2 ) electrically separated from each other. Spannungswandler (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Anschlagelement, an dem der Schaltarm (10) in der ersten Endstellung anschlägt.Voltage transformer ( 1 ) according to claim 1, characterized by a stop element on which the switching arm ( 10 ) strikes in the first end position. Spannungswandler (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltarm (10) in einer Schwenkebene um einen Schwenkpunkt (P) schwenkbar ist.Voltage transformer ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the switching arm ( 10 ) is pivotable in a pivoting plane about a pivot point (P). Spannungswandler (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltarm (10) in der Schwenkebene um 180 Grad schwenkbar ist.Voltage transformer ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the switching arm ( 10 ) is pivotable in the pivoting plane by 180 degrees. Spannungswandler (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine einen Teil eines Schwenkbereiches des Schaltarms (10) umgebende elektrische Schaltarmabschirmung (12), aus der der Schaltarm (10) berührungsfrei und schwenkbar herausgeführt ist.Voltage transformer ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by a part of a pivoting range of the switching arm ( 10 ) surrounding electrical Schaltarmabschirmung ( 12 ), from which the switching arm ( 10 ) is led out without contact and pivoting. Spannungswandler (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltarmabschirmung (12) aus zwei schalenartigen Teilabschirmungen besteht, die auf verschiedenen Seiten des Schwenkbereiches derart angeordnet sind, dass sich ihre Öffnungen gegenüber liegen.Voltage transformer ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the Schaltarmabschirmung ( 12 ) consists of two shell-like Teilabschirmungen, which are arranged on different sides of the pivoting area such that their openings are opposite. Spannungswandler (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Antriebseinheit, mittels der der Schaltarm (10) schwenkbar ist.Voltage transformer ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by a drive unit, by means of which the switching arm ( 10 ) is pivotable. Spannungswandler (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit eine Handantriebsvorrichtung ist.Voltage transformer ( 1 ) according to claim 7, characterized in that the drive unit is a manual drive device. Spannungswandler (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit eine Motorantriebsvorrichtung ist.Voltage transformer ( 1 ) according to claim 7, characterized in that the drive unit is a motor drive device. Spannungswandler (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge des Schaltarms (10) in Abhängigkeit von einer Spannungsebene und/oder von einem Betriebsdruck in dem Spannungswandler (1) gewählt ist.Voltage transformer ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a length of the switching arm ( 10 ) in dependence on a voltage level and / or an operating pressure in the voltage converter ( 1 ) is selected.
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