DE102013005746A1

DE102013005746A1 - Antriebsvorrichtung für einen Leistungsschalter einer Mittel- oder Hochspannungsschaltanlage

Info

Publication number: DE102013005746A1
Application number: DE201310005746
Authority: DE
Inventors: Franz-Josef Körber
Original assignee: ABB Technology AG
Current assignee: Hitachi Energy Ltd
Priority date: 2013-04-05
Filing date: 2013-04-05
Publication date: 2014-10-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung zur Betätigung eines, vorzugsweise dreipoligen, Leistungsschalters einer Mittel- oder Hochspannungsschaltanlage mit zumindest einem beweglichen und zumindest einem festen Kontaktstück, wobei das bewegliche Kontaktstück über eine Drehwelle (1) bewegbar ist, und wobei zur Bewegung der Drehwelle (1) ein Antrieb (80) über eine rotierenden Antriebswelle (5) mit der Drehwelle (1) verbunden ist. Die Drehwelle (1) ist senkrecht zur Antriebswelle (5) geführt und die Antriebswelle (5) ist über eine Pleuelstange (3) mittels gabelförmigen Kupplungselementen (4), zwischen deren Gabeln die Pleuelstange (3) geführt ist mit der senkrecht zur Antriebswelle (5) geführten Drehwelle (1) gekoppelt.

Description

Die Erfindung betrifft Antriebsvorrichtung zur Betätigung eines, vorzugsweise dreipoligen, Leistungsschalters einer Mittel- oder Hochspannungsschaltanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Leistungsschalter in gasisolierten Mittelspannungs- oder Hochspannungsschaltanlagen bestehen aus einem Leistungsschaltergehäuse, in dem ein festes und ein bewegliches Kontaktstück angeordnet sind. Das bewegliche Kontaktstück ist dabei üblicherweise an einem Ende einer Isolierstange befestigt, deren anderes Ende mit einem Ende eines Betätigungshebels verbunden ist. Das andere Ende des Betätigungshebels ist an einer Drehwelle befestigt, so dass durch eine Drehung der Drehwelle das bewegliche Kontaktstück zum festen Kontaktstück hin, beziehungsweise von diesem weg bewegt wird. Die Länge des Betätigungshebels ist so bemessen, dass durch eine Drehung der Drehwelle um einen bestimmten Winkel der Leistungsschalter ein-, beziehungsweise ausgeschaltet wird.
Bekannte Ankopplungen von zwei zueinander parallel verlaufenden Wellen, der Drehwelle und einer damit verbundenen Antriebswelle, erfolgen mittels einer mit einer Pleuelstange verbundenen Drehhebelkupplung.
Die Drehwelle wird, wie beispielsweise in der WO 2005/034156 A1 beschrieben, mittels eines Federspeicherantriebes in Drehung versetzt, wobei der Antrieb des Federspeicherantriebes mit einem Ende einer Pleuelstange gekoppelt ist, die über einen weiteren Hebel mit der Drehwelle des Leistungsschalters verbunden ist. Eine oder annähernd lineare Bewegung des Antriebes um einen bestimmten Hub bewirkt dabei eine Drehung der Drehwelle um den vorgegebenen Winkel und somit einen Schaltvorgang.
In der DE 699 03 422 T2 ist eine Vorrichtung zum Öffnen/Schließen von Leistungsschaltern beschrieben, welche einen Motor umfasst, der über eine kinematische Verbindung wirkungsmäßig mit dem beweglichen Kontaktstück verbunden ist. Diese Verbindung wird mittels eines am Ausgang der Antriebswelle des Motors montiertes Ritzel realisiert, wobei das Ritzel mit einem Zahnrad, einem Zahnradsektor oder einer Zahnstange gekoppelt ist. Der Sektor ist starr an eine Welle gekoppelt, die wiederum starr mit einer Kurbel verbunden ist. Die Kurbel ist mit einer Betätigungsstange für den beweglichen Kontakt gekoppelt, welche die Bewegung auf den beweglichen Kontakt überträgt.
Die vorab beschriebenen Antriebsvorrichtungen zur Betätigung eines Leistungsschalters weisen einen vergleichsweise komplexen und wartungsintensiven Aufbau aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung zur Betätigung eines, vorzugsweise dreipoligen, Leistungsschalters einer Mittel- oder Hochspannungsschaltanlage zur Verfügung zu stellen, wobei die Antriebsvorrichtung einen einfachen Aufbau mit geringerem Platzbedarf aufweist.
Diese Aufgabe wird durch eine Antriebsvorrichtung zur Betätigung eines, vorzugsweise dreipoligen, Leistungsschalters einer Mittel- oder Hochspannungsschaltanlage gemäß Anspruch 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung zur Betätigung eines, vorzugsweise dreipoligen, Leistungsschalters einer Mittel- oder Hochspannungsschaltanlage umfasst zumindest ein bewegliches Kontaktstück, welches mit zumindest einem festen Kontaktstück zum Öffnen oder Schließen des Leistungsschalters zusammenwirkt.
Das zumindest eine bewegliche Kontaktstück ist über eine Drehwelle bewegbar, wobei zur Bewegung der Drehwelle ein Antrieb über eine rotierenden Antriebswelle mit der Drehwelle verbunden ist.
Der Antrieb des Leistungsschalter kann ein motoraufgeladener Federspeicherantrieb mit einer Feder als Energiespeicher sein, bei dem die Feder mittels eines Elektromotors aufgezogen und über ein Klinkensystem gespannt gehalten wird. Für eine Schaltung des Leistungsschalters wird die Klinke des Klinkensystems mittels einer Magnetkraft ausgelöst, und die Federenergie entlädt sich zur Kontaktbewegung über eine mechanische Kraftübertragungseinheit, welche die Antriebswelle und die damit gekoppelte Drehwelle umfasst.
Als Antrieb kann auch ein Servomotor-System, auch Motor Drive genannt, eingesetzt sein, das aus einem digital gesteuertem Motor aufgebaut ist, der die Bewegung des beweglichen Kontaktstückes des Leistungsschalters über die sich bewegende Antriebswelle des Motors und die damit verbundene Drehwelle bewirkt. Eine Speicherung der Antriebsenergie erfolgt hier elektrisch, wobei bei einer Auslösung des Leistungsschalters die gespeicherte Energie mittels einer Leistungsschalterelektronik dem Motor bereitgestellt wird.
Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung kann auch weitere Leistungsschalterantriebe, wie beispielsweise hydraulische Antriebe oder mit Magnetventilen zusammenwirkende Pneumatik-Antriebe, verwenden.
Erfindungsgemäß ist die Drehwelle senkrecht zur Antriebswelle angeordnet. Die Antriebswelle ist über eine Pleuelstange mittels gabelförmigen Kupplungselementen, zwischen deren Gabeln die Pleuelstange geführt ist, mit der senkrecht zur Antriebswelle angeordneten geführten Drehwelle gekoppelt. Die Pleuelstange setzt bei einer Bewegung der Antriebswelle deren kreisförmige Bewegung in eine lineare Bewegung des beweglichen Kontaktstückes um.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Pleuelstange 3 mit, vorzugsweise eingeschraubten, Kugelgelenken oder Kugelgelenkköpfen ausgestattet, die beispielsweise in der EP 1 270 969 B1 beschrieben sind und einen Ausgleich einer sogenannten taumelnden Bewegung bzw. Kippung der Wellen bedingen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Federspeicherantrieb zur Betätigung eines liegend angeordneten dreipoligen Leistungsschalter einer gasisolierten Hochspannungsschaltanlage, und
2 eine beispielhafte Darstellung der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung.
1 zeigt einen Federspeicherantrieb mit einer Speicherfeder 20 zur Betätigung eines liegend angeordneten dreipoligen Leistungsschalters einer gasisolierten Hochspannungsschaltanlage mit einer seitlich angeordneten Antriebsvorrichtung 100 einer gasisolierten Hochspannungsschaltanlage. Der Leistungsschalter befindet sich in einem gasisoliertem Gehäuse 10, welches auch als leistungsschaltertank 10 bezeichnet wird. Das Leistungsschaltergehäuse 10 ist mit einem Deckel 30 gasdicht verschlossen. Die leistungsschalterseitige Drehwelle der Antriebsvorrichtung 100 ist durch eine Drehdurchführung 40, welche auf dem Deckel 30 des Leistungsschaltergehäuses 10 angeordnet ist, geführt und über eine Pleuelstange 3 mit der Antriebswelle eines Federspeicherantriebes 80 gekoppelt.
In der 2 ist eine beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung 100 für die Betätigung des Leistungsschalters gezeigt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst einen Antrieb 80, welcher mit einer Antriebswelle 5 verbunden ist und das Drehdurchführungsgehäuse 6, in dem die Drehwelle 1, senkrecht zur Antriebswelle 5 geführt ist. Dabei liegen die Antriebswelle 5 und die Drehwelle 1 in unterschiedlichen Ebenen. Das Gehäuseteil 6 ist am Leistungsschaltergehäuse 10 befestigt, vorzugsweise aufgeschraubt.
Der Antrieb 80 betätigt die rotierende Antriebswelle 5, die über ein Getriebe mit der Drehwelle 1 mit einem beweglichen Kontaktstück des Leistungsschalters koppelbar ist.
Das Getriebe ist erfindungsgemäß aus einer Pleuelstange 3 aufgebaut, die jeweils über Kupplungselemente 4 mit der Antriebswelle 5 und der Drehwelle 1 gekoppelt ist.
Die Kupplungselemente 4 sind als gabelförmige Elemente ausgeführt, zwischen deren Gabeln die Pleuelstange 3 geführt ist. Die Pleuelstange 3 setzt bei einer Bewegung der Antriebswelle 5 deren kreisförmige Bewegung über die Kurbelelemente 4 in eine lineare Bewegung der Pleuelstange 3 und damit des beweglichen Kontaktstückes um und versetzt in umgekehrter Reihenfolge die Drehwelle 1 in eine rotierende Bewegung.
Bezugszeichenliste

1: Drehwelle des Leistungsschalters
2: Kupplungselement zur Verbindung der Pleuelstange mit der Drehwelle, Hebel
3: Pleuelstange
4: Kupplungselement zur Verbindung der Pleuelstange mit der Antriebswelle, weiterer Hebel
5: Antriebswelle
6: Gehäuseteil zur Aufnahme der Drehwelle, Drehdurchführungsgehäuse des Leistungsschalters
10: Leistungsschaltergehäuse
20: Speicherfeder des Federspeicherantriebes
30: Deckel des Leistungsschaltergehäuses
40: Drehdurchführung
80: Antrieb
100: Antriebsvorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2005/034156 A1 [0004]
DE 69903422 T2 [0005]
EP 1270969 B1 [0016]

Claims

Antriebsvorrichtung zur Betätigung eines, vorzugsweise dreipoligen, Leistungsschalters einer Mittel- oder Hochspannungsschaltanlage mit zumindest einem beweglichen und zumindest einem festen Kontaktstück, wobei das bewegliche Kontaktstück über eine Drehwelle (1) bewegbar ist, und wobei zur Bewegung der Drehwelle (1) ein Antrieb (80) über eine rotierenden Antriebswelle (5) mit der Drehwelle (1) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehwelle (1) senkrecht zur Antriebswelle (5) geführt ist und die Antriebswelle (5) über eine Pleuelstange (3) mittels gabelförmigen Kupplungselementen (4), zwischen deren Gabeln die Pleuelstange (3) geführt ist mit der senkrecht zur Antriebswelle (5) geführten Drehwelle (1) gekoppelt ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pleuelstange (3) eine kreisförmige Bewegung der Antriebswelle (5) in eine lineare Bewegung des beweglichen Kontaktstückes umsetzt.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pleuelstange (3) Kugelgelenke oder Kugelgelenkköpfe zum Ausgleich von taumelnden Bewegung der Wellen (1), (5) auszugleichen.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Antrieb (80) ein motoraufgeladener Federspeicherantrieb oder ein Servomotor-System eingesetzt ist, welches aus einem digital gesteuertem Motor aufgebaut ist, der die Bewegung des beweglichen Kontaktstückes des Leistungsschalters über die sich bewegende Antriebswelle (5) und die damit verbundene Drehwelle (1) bewirkt.