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Umlenkgstriebe für einen elektrischen Leistungs-
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schalter mit Dämpfungswiderständen Die Erfindung bezieht sich auf
ein Umlenkgetriebe für einen elektrischen Leistungsschalter mit Dämpfungswiderständen
und mindestens einer Hauptschaltstrecke, der eine Reihenschaltung aus einem Dämpfungswiderstand
und einer Hilfsschaltstrecke parallel liegt und wobei die Hauptschaltstrecken und
die Hilfsschaltstrecken von einem gemeinsamen Antrieb über eine Isolierstoffatange
betätigt werden.
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Bei elektrischen Leistungsschaltern für sehr hohe Betriebsspannungen
ist es bekannt, die vor allem beim Einschalten langer unbelasteter Leitungen entstehenden
Überspannungen durch den Einsatz von Dämpfungswiderständen zu verringern. Die Dämpfungswiderstände
liegen dabei parallel zu den Hauptschaltstrecken. Beim Einschalten werden die Dämpfungswiderstände
(Einschaltwiderstände) kurz vor dem Schließen der Hauptschaltstrecken durch zugeordnete
Hilfsschaltstrecken (Trennschaltor) zugeschaltet.
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Es ist ferner vorteilhaft, die Widerstände sofort nach dem Schließen
der Hauptschaltstrecken durch Trennen der Hilfsschaltstrecken wieder abzuschalten.
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Durch die Einschaltung über Widerstände wird erreicht, daß die über
den Leistungsschalter einzuschaltende lange Leitung vorübergehend erst über einen
entsprechend dimensionierten Widerstand an Spannung gelegt wird, bis die Hauptschaltstrecken
die endgültige Einschaltung vollzogen haben. Andererseits kann im offenen Zustand
des Leistungsschalters durch den Widerstandsstromkreis kein Strom fließen, da dieser
durch die Trennschalter unterbrochen ist.
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Das volle Isoliervermögen des Schalters bleibt dadurch erhalten.
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Zur Betätigung von Haupt- und Hilfsschaltstrecken dient ein auf Erdpotential
befindlicher gemeinsamer Antrieb, der seine Bewegungsenergie über die Isolierstoffstange
zu den auf Hochspannungspotential liegenden Schaltstrecken überträgt. Die Isolierstoffstange
ist durch das Innere eines hohlen Stützisolators geführt.
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Bei Schaltköpfen von Druckluft schaltern werden die Haupt- und Hilfsschaltstrecken
pneumatisch angetrieben, wobei der oben dargestellte zeitliche Ablauf relativ leicht
erreichbar ist.
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Dagegen muß bei allen anderen Schaltprinzipien, die ihre Antriebsenergie
vom Erdpotential her über mechanische Kupplungselemente nach oben in die Schaltköpfe
bringen, eine Einrichtung vorgesehen werden1 die den den Hauptschaltstrecken zugeordneten
Bewegungsablauf auch für die Antriebe der Hilfsschaltstrecken ausnutzt. Im Prinzip
ist diese Aufgabe rein mechanisch durch geeignete Hebel-Klinkensysteme lösbar (DT-AS
21 o8 915, DT-OS 24 59 861). Diese sind jedoch relativ kompliziert und wartungsbedürftig.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Umlenkgetriebe für
die Betätigung der Hilfsschaltstrecken anzugeben, welches bei geringer Störanfälligkeit
das geforderte kurzzeitige Einschalten der Dämpfungswiderstände ermöglicht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe dienen erfindungsgemäß die im Kennzeichen
des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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Es zeigen schematisch im Querschnitt: Fig. 1 den Schaltkopf eines
Hochspannungsschalters mit Einschaltwiderständen und einem mit Druckgas betriebenen
Bewegungswandler in der Ausschaltstellung, Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt
aus Fig. 1 in einer abgewandelten Ausführung mit hydraulischem Bewegungswandler.
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In Fig. 1 ist mit 25 die Polsäule eines Hochspannungsleistungsschalters
bezeichnet. Auf der Polsäule sitzt ein Schaltkopf 23 mit den Hauptschaltstrecken
24, 24' und den Hilfsschaltstrecken 14, 14'. Die Antriebsenergie für den Schalter
wird durch eine Isolierstoffstange 9 von einem auf Erdpotential liegenden Antrieb
(nicht gezeichnet) auf den Schaltkopf übertragen. Die Isolierstoffstange 9 ist mittels
einer Hülse 22 mit einer Metallstange 21 verbunden. Diese trägt einen Kolben 5,
der in einem Zylinder 3 gleitet.
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Im folgenden wird nur die rechte Seite des Schalters beschrieben;
die linke Seite ist spiegelbildlich gleich.
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Der Zylinder 3 ist mit einem Zylinder 4 kleineren Durchmessers verbunden,
in dem ein Kolben 6 gleitet. Der Kolben 6 ist an einem Kontaktstift 13 befestigt
und steht unter dem Druck einer Feder 10. Der Kontaktstift 13 überbrückt im eingeschalteten
Zustand zwei Kalotten 27, 28, von denen die Kalotte 28 im Kontakt mit einem Einschaltwiderstand
26 steht.
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Zur Einschaltung wird die Isolierstoffstange 9 nach oben bewert, und
der Kolben 5 drückt das im Zylinderraum befindliche Druckgas zusammen. Hierdurch
werden die mit de. Kolben 6, 6' verbundenen Kontaktstifte der Hilfsschaltstrecken
14, 14' in die Einschaltstellung gedrückt. Die Gasräume auf der Rückseite der Kolben
5, 6, 6' sind durch Bohrungen mit dem übrigen Gasraum verbunden. Da die Fläche des
Kolbens 5 größer ist als die Su.ie der Flächen der Kolben 6, 6', bewegt sich der
Kontaktstift 13 mit erhöhter Geschwindigkeit. Hierdurch ist gewährleiatet, daß die
Hilfsschaltstrecken einige as vor den Hauptschaltstrecken einschalten.
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In Fig. 2 ist der Bewegungswandler aus Fig. 1 in einer etwa abgeänderten
Form dargestellt. Er besteht aus zwei dicht miteinander verschraubten Vierkantgehäusen
1, 2, in die auf der Antriebsseite und auf der Abtriebsseite Zylinderhülsen 3, 4
eingesteckt sind. In den Zylinderhülsen gleiten wiederum der Antriebskolben 5 und
die Abtriebskolben 6, 6'.
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Zur Abdichtung der Kolben dienen Dichtringe 7, 8. Der gesamte Wandler
wird von oben durch ein Ölausdehnungsgefäß 20 mit Öl gefüllt. Im Ruhezustand sind
die mit Öl gefüllten Räume drucklos.
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Der Antriebskolben 5 ist über die Stange 21 fest mit dem Antriebssystem
des Leistungsschalters verbunden. In der Ausschaltstellung des Leistungsschalters
befindet sich der Antriebskolben 5 in der in der linken Bildhälfte dargestellten
unteren Stellung. Dementsprechend hat auch der Abtriebskolben 6' die von der Rückstellfeder
10' erzwungene Ausschaltposition, die in der linken Bildhälfte dargestellt ist.
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Bei einer Einschaltung des Leistungsschalters wird das in dem Antriebszylinder
3 befindliche Ölvolumen durch den nach oben bewegten Antriebskolben 5 verdrängt,
und die Abtriebskolben 6, 6' mit den damit verbundenen Kontaktstiften der Hilfsschaltstrecken
bewegen sich gegen die Kraft der Federn 10, 10' in die Einschaltstellung. Diese
Stellung gibt die rechte Bildhälfte der Fig. 2 wieder. Das Verhältnis der Fläche
D1 des Antriebskolbens 5 zu der Summe der Flächen 2D2 der Abtriebskolben 6, 6' bestimmt
dabei die Einschaltgeschwindigkeit bzw.
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den Hub h2 der beiden Hilfsschaltstreckenantriebe.
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Für h9 ergibt sich die Beziehung
wobei h1 der Hub des Antriebskolbens 5 ist.
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Das von den Abtriebskolben 6, 6' beim Einschalten aus dem Federraum
verdrängte 01 wird über einen Ringkanal 15 zwischen den Zylindern 3, 4 und den Gehäusen
1, 2 und Bohrungen 16, 17 hinter den Antriebakolben 5 zurückgeführt. Das Ausdehnungsgefäß
20 übernimmt dabei den möglicherweise erforderlichen
Volumenausgleich
für die von den Antriebs- und Abtriebastangen verdrängten Ölmengen.
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Wenn der Antriebskolben 5 seine obere Position erreicht hat, wird
durch das Überlaufen einer Freidrehung 11 im Antriebszylinder 3 ein Ringkanal freigegeben,
durch den Öl hinter den Antriebskolben 5 strömen kann. Die gespannten Federn 10,
10' der AbtriebJkolben 6, 6' schieben nun diese wieder in die Anfangsposition zurück,
wodurch die Hilfsschaltstrecken 14, 14' ausschalten.
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Wenn die Haiptschaltstrecken 24, 24' des Leistungsschalters ausschalten,
rird der Antriebskolben 5 in die untere Position bewegt.
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Während dieses Vorgangs öffnet sich ein im Kolben 5 eingebautes Rückschlagventil,
das in dieser Bewegungsrichtung den Druckausgleich vor und hinter dem Antriebskolben
5 herbeiführt.
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Die Kolben 6, 6' bleiben dabei in der Ausschaltstellung.
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Das Rückschlagventil besteht aus einer Bohrung 18, einer Dichtung
12 und einer Federscheibe 19. Anschließend ist der Leistungsschalter mit seinen
Hilfsschaltstrecken für eine neue Einschaltung bereit.