DE19622460C2 - Hochspannungs-Leistungsschalter mit zwei antreibbaren Schaltkontaktstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungs-Leistungs­ schalter mit einem ersten und einem zweiten, einander koaxial gegenüberstehenden Lichtbogenkontaktstück zwischen denen bei einem Ausschaltvorgang gegebenenfalls ein Schaltlichtbogen brennt und die im Zuge eines Ausschaltvorganges durch einen gemeinsamen Antrieb in entgegengesetzten Richtungen antreib­ bar sind, wobei die Antriebsbewegung durch ein erstes An­ triebselement auf das erste Lichtbogenkontaktstück und durch ein zweites Antriebselement mittels eines Umlenkgetriebes auf das zweite Lichtbogenkontaktstück übertragen wird und mit zwei die Lichtbogenkontaktstücke koaxial umgebenden Dauer­ stromkontaktstücken sowie mit einer Isolierstoffdüse, die mit dem ersten Lichtbogenkontaktstück fest verbunden ist und die der Beblasung des Schaltlichtbogens mit einem Löschgas dient, wobei das zweite Antriebselement an der Isolierstoffdüse befestigt und mittels dieser angetrieben sowie radial inner­ halb der Dauerstromkontaktstücke angeordnet ist.

Ein derartiger Hochspannungs-Leistungsschalter ist aus der DE 44 27 163 A1 bekannt. Dort sind sowohl der der Antriebsseite gegenüberliegende Lichtbogenkontakt als auch der diesem zuge­ ordnete Dauerstromkontakt antreibbar.

Ein ähnlicher Hochspannungs-Leistungsschalter ist beispiels­ weise in der französischen Patentanmeldung FR 2 491 675 be­ schrieben. Dort ist auch ausgeführt, daß durch die Aufteilung der Schaltbewegung auf zwei angetriebene Schaltkontaktstücke bei gleicher Antriebsenergie eine höhere Kontakttrennungsge­ schwindigkeit erreicht wird, als wenn nur ein einziger Kon­ takt angetrieben wäre.

Auch aus dem Fachartikel IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 8, No 3, July 1993, "DEVELOPMENT OF 550 kV 1-BREAK GCB (PART II)" ist ein Hochspannungs-Leistungsschalter mit zwei antreibbaren Schaltkontaktstücken bekannt, wobei die An­ triebsbewegung auf eines der Schaltkontaktstücke direkt und auf das andere Schaltkontaktstück mittels eines Umlenkgetrie­ bes übertragen wird.

Beim Stand der Technik ergibt sich, wie insbesondere aus der genannten französischen Patentanmeldung hervorgeht, daß die Antriebselemente zum Antrieb beider Schaltkontaktstücke sowie das Umlenkgetriebe regelmäßig viel Platz beanspruchen. Insbe­ sondere bei der Konstruktion gemäß FR 2 491 675 wird deut­ lich, daß durch diese Konstruktion der Durchmesser der Unter­ brechereinheit groß wird, so daß ein entsprechend großes Iso­ lierstoffgehäuse zur Aufnahme der Unterbrechereinheit notwen­ dig ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochspannungs-Leistungsschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, der konstruktiv einfach aufgebaut und kostengünstig sowie besonders hochspannungsfest ist und eine möglichst geringe Gehäusegröße beansprucht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an das Umlenkgetriebe eine das zweite Lichtbogenkontaktstück umge­ bende Feldelektrode angekoppelt ist, die im Zuge einer Schaltbewegung gegensinnig zu dem zweiten Lichtbogenkontakt­ stück bewegbar ist.

Dadurch, daß das zweite Antriebselement an der Isolierstoff­ düse befestigt ist, und die Isolierstoffdüse somit selbst die Antriebskraft auf das zweite Lichtbogenkontaktstück über­ trägt, kann das zweite Antriebselement relativ kurz gehalten werden. In der mechanischen Kette der die Antriebsbewegung übertragenden Elemente wird das erste Antriebselement von einem nicht im einzelnen dargestellten Kraftspeicher ange­ trieben und treibt seinerseits das erste Lichtbogenkontakt­ stück mit der Isolierstoffdüse an. Die Isolierstoffdüse treibt ihrerseits das zweite Antriebselement an, welches die Antriebsbewegung auf das hinter dem zweiten Lichtbogenkon­ taktstück angeordnete Umlenkgetriebe überträgt. Mittels des Umlenkgetriebes wird die Antriebsbewegung dann auf das zweite Lichtbogenkontaktstück übertragen.

Dadurch, daß das zweite Antriebselement radial innerhalb der Dauerstromkontaktstücke angeordnet ist, und nicht, wie beim Stand der Technik parallel zu dem ersten Antriebselement bzw. der Isolierstoffdüse radial außerhalb verläuft, wird die Bau­ größe der Unterbrechereinheit des erfindungsgemäßen Hoch­ spannungs-Leistungsschalters in radialer Richtung kleinge­ halten. Dadurch, daß das zweite Antriebselement, beispiels­ weise in Form einer Antriebsstange, direkt an die Isolier­ stoffdüse und nicht an das erste Antriebselement angekoppelt ist, wird die notwendige Baulänge des zweiten Antriebsele­ ments und somit auch die beim Schaltvorgang zu beschleuni­ gende Masse verringert.

Die Baugröße eines solchen Hochspannungs-Leistungsschalters ist genau gleich der Baugröße eines entsprechenden Schalters, bei dem nur eines der Lichtbogenkontaktstücke antreibbar ist und bei dem das zweite Antriebselement und das Umlenkgetriebe fehlen. Für beide Varianten des Schalters können somit glei­ che Isolierstoffgehäuse, beispielsweise Porzellangehäuse ver­ wendet werden.

Da das zweite Antriebselement mit dem Lichtbogen bzw. mit heißem Löschgas in Kontakt kommen kann, sollte es aus einem lichtbogenresistenten Material, beispielsweise PTFE, herge­ stellt werden.

Durch die erfindungsgemäße Konstruktion kann an dem Umlenkge­ triebe ohne größeren zusätzlichen mechanischen Aufwand die Feldelektrode angekoppelt werden, die beim Ausschaltvorgang, wenn beide Lichtbogenkontaktstücke auseinandergezogen werden, vorgeschoben wird, um eine Vergleichmäßigung des elektrischen Feldes im Bereich der Trennstrecke zwischen den Lichtbogenkontaktstücken zu erreichen. Es kann vorgesehen sein, das Umlenkgetriebe so auszulegen, daß die Bewegung der Feldelektrode erst kurz vor dem Ende der Ausschaltbewegung beginnt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Umlenkgetriebe einen ortsfest schwenkbar gelagerten zweiarmigen Hebel aufweist, an den das zweite An­ triebselement, das zweite Lichtbogenkontaktstück und die Feldelektrode angekoppelt sind.

Durch einen solchen Hebel ist das Umlenkgetriebe in einfach­ ster und funktionssicherster Weise realisierbar. Dadurch, daß das Umlenkgetriebe von dem ersten Lichtbogenkontaktstück aus hinter dem zweiten Lichtbogenkontaktstück angeordnet ist, ist erreicht, daß beide Lichtbogenkontaktstücke beim Ausschalt­ vorgang, bei dem es auf eine extrem hohe Beschleunigung an­ kommt, mittels einer Zugbewegung angetrieben werden. Je nach der Ruhestellung des zweiarmigen Hebels kann ein passendes Beschleunigungsprofil des zweiten Lichtbogenkontaktstückes während der Ausschaltbewegung verwirklicht werden. Vorteil­ haft geschieht die Ankopplung des zweiten Antriebselementes und des zweiten Lichtbogenkontaktstückes an den Hebel mittels Kulissenführungen, so daß die radiale Auslenkung dieser Ele­ mente während der Schwenkbewegung des Hebels möglichst gering gehalten wird. Außerdem kann durch die Kulissenführungen ein Überhub des Antriebs kompensiert werden.

Die Erfindung kann außerdem vorteilhaft dadurch gestaltet werden, daß das Umlenkgetriebe so ausgelegt ist, daß die Be­ wegung der Feldelektrode erst kurz vor Ende der Ausschaltbe­ wegung beginnt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend beschrie­ ben.

Dabei zeigt die Figur schematisch in einem Längsschnitt eine Unterbrechereinheit eines Hochspannungs-Leistungsschalters.

Der dargestellte Hochspannungs-Leistungsschalter weist zwei Lichtbogenkontaktstücke 1, 2 auf, die einander koaxial gegen­ überstehen. Die Darstellung zeigt einen Zustand während der Schaltbewegung kurz vor Erreichen des Ausschaltzustandes. Die Lichtbogenkontaktstücke 1, 2 sind bereits voneinander ge­ trennt und zwischen ihnen brennt ein Lichtbogen 3. Das erste Lichtbogenkontaktstück 1 wird in Richtung des Pfeils 12, das zweite Lichtbogenkontaktstück 2 in Richtung des Pfeils 13 be­ wegt. Das erste Lichtbogenkontaktstück 1 ist hohl ausgebildet und nimmt im Einschaltzustand das stiftförmige zweite Licht­ bogenkontaktstück 2 auf. Das erste Lichtbogenkontaktstück 1 ist an ein Kontaktrohr 4 angekoppelt, das auch als erstes An­ triebselement dient und die Antriebsbewegung von einem nicht dargestellten Kraftspeicher überträgt.

Das erste Lichtbogenkontaktstück 1 trägt eine mehrteilige Isolierstoffdüse 9, die im Einschaltzustand das zweite Licht­ bogenkontaktstück 2 umgibt und während des Ausschaltvorganges das durch den Lichtbogen 3 erhitzte Löschgas leitet. Zunächst kann durch einen Kanal 14 heißes Löschgas in einen Heizraum 15 strömen, aus dem es dann zu geeigneter Zeit, kurz nach dem Stromnulldurchgang des zu schaltenden Wechselstromes durch denselben Kanal 14 wieder zurückströmt, um den Lichtbogen 3 zu beblasen und die Wiederverfestigung der Schaltstrecke zu beschleunigen.

Das freie Ende der Isolierdüse 9 ist in einem Rohr 10 ge­ führt, das gleichzeitig eine Feldelektrode bildet.

An dem freien Ende der Isolierstoffdüse 9 ist ein Antriebse­ lement 5 in Form einer aus PTFE bestehenden Stange befestigt. In dem Ausführungsbeispiel ist zunächst an der Düse ein Ring 16 befestigt, mit dem ein Ende des zweiten Antriebselementes 5 verschraubt ist. Durch das zweite Antriebselement 5 wird der zweiarmige Hebel 11 betätigt. Während des Ausschaltvor­ ganges wird die Stange 5 in Richtung des Pfeils 17 gezogen, wodurch der Hebel 11 im Uhrzeigersinn geschwenkt wird. Hier­ durch wird eine Zugbewegung in Richtung des Pfeils 13 auf das zweite Lichtbogenkontaktstück 2 übertragen.

Gleichzeitig wird über eine ebenfalls an den Hebel 11 ange­ koppelte Stange 18 die Feldelektrode 10 in Richtung des Pfeils 19 bewegt.

Beim Einschaltvorgang finden die beschriebenen Vorgänge in umgekehrtem Richtungssinn statt.

Das zweite Lichtbogenkontaktstück 2 ist mittels einer Gleit­ kontaktführung 20 in axialer Richtung innerhalb der Feldelek­ trode 10 geführt und kontaktiert. Die Feldelektrode 10 ist ihrerseits in umlaufenden Gleitkontakten 21, 22 des Dauer­ stromkontaktstücks 8 geführt und kontaktiert.

Der Hebel 11 des Umlenkgetriebes 6 ist in schematisch darge­ stellter Weise um die ortsfeste Achse 23 schwenkbar gelagert.

Die Achse 23 kann beispielsweise in dem Tragrohr 24 befestigt sein, das das Dauerstromkontaktstück 8 trägt.

Claims (3)

1. Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem ersten und einem zweiten, einander koaxial gegenüberstehenden Lichtbogenkon­ taktstücken (1, 2), zwischen denen bei einem Ausschaltvorgang gegebenenfalls ein Schaltlichtbogen (3) brennt und die im Zuge eines Ausschaltvorganges durch einen gemeinsamen Antrieb in entgegengesetzten Richtungen antreibbar sind, wobei die Antriebsbewegung durch bin erstes Antriebselement (4) auf das erste Lichtbogenkontaktstück (1) und durch ein zweites An­ triebselement (5) mittels eines Umlenkgetriebes (6) auf das zweite Lichtbogenkontaktstück übertragen wird und mit zwei die Lichtbogenkontaktstücke (1, 2) koaxial umgebenden Dauer­ stromkontaktstücken (7, 8) sowie mit einer Isolierstoffdüse (9), die mit dem ersten Lichtbogenkontaktstück (1) fest ver­ bunden ist und die der Beblasung des Schaltlichtbogens (3) mit einem Löschgas dient, wobei das zweite Antriebselement (5) an der Isolierstoffdüse (9) befestigt und mittels dieser angetrieben sowie radial innerhalb der Dauerstromkontaktstücke (7, 8) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß an das Umlenkgetriebe (6) eine das zweite Lichtbogenkontakt­ stück (2) umgebende Feldelektrode (10) angekoppelt ist, die im Zuge einer Schaltbewegung gegensinnig zu dem zweiten Lichtbogenkontaktstück (2) bewegbar ist.

2. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlenkgetriebe (6) einen ortsfest schwenkbar gelagerten zweiarmigen Hebel (11) aufweist, an den das zweite Antriebse­ lement (5), das zweite Lichtbogenkontaktstück (2) und die Feldelektrode (10) angekoppelt sind.

3. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlenkgetriebe (6) so ausgelegt ist, daß die Bewegung der Feldelektrode erst kurz vor Ende der Ausschaltbewegung be­ ginnt.