DE2828956C2 - Hydraulische Betätigungsvorrichtung für einen Hochspannungs-Leistungsschalter - Google Patents
Hydraulische Betätigungsvorrichtung für einen Hochspannungs-LeistungsschalterInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Betätigungsvorrichtung für mindestens zwei zu einem
Schalterpol eines Hochspannungs-Leistungsschalter gehörende, in Reihe liegende Schaltstellen, wobei für
jede Schaltstelle ein aus einem Differentialkolben und einem Zylinder bestehender Antrieb vorgesehen ist,
dem jeweils eine hydraulische Hauptventileinrichtung zugeordnet ist, die ebenso wie der Antrieb einen
Differentialkolben aufweist und wobei jede Hauptventileinrichtung von einer ebenfalls hydraulischen Vorsteuerventileinrichtung
gesteuert wird. Unter Schaltstel-Ie wird dabei die direkte mechanische Betätigungseinrichtung
für eine oder maximal zwei Unterbrechereinheiten verstanden.
Hydraulische Betätigungsvorrichtungen für Hochspannungs-Leistungsschalter
sind aus der »Siemens-Zeitschrift«, Heft 9, September 1975, Seiten 600 bis 609
bekannt Pro Schalterpol sind dabei zwei Schaltstellen mit jeweils zwei Unterbrechereinheiten vorgesehen, so
daß also pro Schalterpol vier Unterbrechereinheiten in Reihe liegen. Über je eine Schaltstange pm Schaltstelle
sowie ein Zwischengetriebe werden die beiden zu einer Schaltstelle gehörenden Unterbrechereinheiten betätigt.
Ein einziger Hydraulikantrieb mit einem Differentialkolben als Antriebskolben wiederum betätigt über
Urnlenkgetriebe sowie ein Koppelgestänge die beiden Schaltstangen. Derartige Hochspannungs-Leistungsschalter
mit zwei Schaltstellen und damit bis zu vier Unterbrechereinheiten pro Scha!?erpol werden für
Spannungen über 380 kV bei Nennströmen von über 25(X) Ampere eingesetzt, wenn eine einzige Schaltstelle
nicht mehr ausreicht, um eine Phase eines Netzes einwandfrei zu schalten.
Um den Gleichlauf mehrerer Schaltstellen noch zu erhöhen, beispielsweise auf eine Zeitdifferenz unter
2 ms zwischen dem Umschalten zweier zu einem
J5 Schalterpol gehörenden Schaltstellen, müßten bei den
bekannten Betätigungsvorrichtungen mit Koppelgestänge und Umlenkgetrieben die Massen der mechanischen
Teile vergrößert werden, um die Stroßbelastungen beim Schalten ohne merkliche Längenänderung und
die damit verbundene zeitlK..h? Verzögerung des Schaltvorganges aufnehmen zu können. Entsprechend
müßten die hydraulischen Antriebe verstärkt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung der eingangs
genannten Art den Gleichlauf aller zu einem Schalterpol gehörenden Schaltstellen auf einfache Weise zu
erhöhen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für alle Hauptventileinrichtungen eines Schalterpols
eine gemeinsame Vorsteuerventileinrichtung vorgesehen ist und daß die großflächigen Seiten der
Differentialkolben aller Antriebe je eines Schalterpols üb'jr eine Koppelleitung zum Druckausgleich miteinande:'
verbunden sind.
Bei der Betätigungsvorrichtung nach der Erfindung ist vuraussetzuiigsgemaU — wie an sich aus der DL-US
22 35 074 bekannt — pro Schaltstelle ein Hydraulikantrieb sowie eine hydraulische Hauptventileinrichtung
vorgesehen. Alle Hauptvontileinrichtungen werden dabei gemäß dem Wesen der Erfindung von einer
gemeinsamen, ebenfalls hydraulischen Vorsteuerventileinrichtung gesteuert. Durch die gemeinsame Vorsteuerventileinrichtung
wird eine Kopplung des Steuerdrucks der Hauptventileinrichtungen an allen zu einem
6> Schalterpol gehörenden Schaltstellen erzwungen. Darni".
ist bereits ein guter Gleichlauf der Schaltstellen sichergestellt. Durch den Druckausgleich über die
Kcppelleitung wird der Gleichlauf noch weiter verbes-
Aus der DE-OS 22 35 074 ist zwar eine hydraulische
Betätigungsvorrichtung bekannt, bei der pro Schaltstelle ein Hydraulikantrieb sowie eine hydraulische
Hauptventileinrichtung vorgesehen ist, die Gesamtheit der Hauptventileinrichtungen werden bei der bekannten
Ausführungsform jedoch nicht von einer gemeinsamen Vorsteuervenlileinrichtung gesteuert, so daß der
Steuerdruck der Hauptventileinrichtungen nicht zwangsweise gekoppelt ist. Ein Gleichlauf aller
Hydraulikantriebe ist weder vorgesehen noch mit hydraulischen Mitteln möglich.
Es sind bereits hydraulische Betätigungsvorrichtungen für die Umschaltung dreier Schalterpole mit jeweils
einer Schaltstelle zur Schaltung dreier Phasen bekannt, bei denen jeder Schalterpol mit einem hydraulischen
Antrieb und einer hydraulischen Hauptventileinrichtung versehen ist, die von einer gemeinsamen Vorsteuerventileinrichtung
gesteuert werden, jedoch spielt hierbei schon wegen der Phasenunterschiede der mit den
Schalterpolen zu schaltenden Spannungen der Gleichlauf eine geringere Roüe (Siemens Prospekt »SFe-Leistungsschalter
3AS1« Bestell-Nr. Ε122/Γ:54-22ϋ, Sept.
1976).
Im Falle einer Störung einer Ventileinrichtung ergeben sich bei der erfindungsgemäßen hydraulischen
Betätigungsvorrichtung durch die Koppelleitung zusätzliche Vorteile.
Ist beispielsweise die Hauptventileinrichtung einer Schaltstelle gestört, so strömt im Falle eines Ein-Kommandos
die Druckflüssigkeit vom geöffneten ungestörten Hauptventil über die Koppelleitung durch das
gestörte Hauptventil ab, d. h. an allen großflächigen Seilen der Antriebskolben der einzelnen Schaltstellen
herrscht ein so niedriger Druck, daß das Einschalten verhindert wird. Der gestörte Schalterpol bleibt in
seiner sicheren Ausstellung.
Im Falle eines Aus-Kommandos kann sich der Hochdruck auf der großflächigen Seite des Antriebskolbens
der Schaltstelle mit gestörtem Hauptventil nicht direkt abbauen. Auch hier wird dieser Druck über die
Koppelleitung und das ungestörte Hauptventil einer anderen Schaltstelle abgebaut. Der Hochdruck auf der
kleinflächigen Seite der Antriebskolben treibt diese in ihre andere Vorzugslage, d. h. die Schaltstellen öffnen
sich. Auch in diesem Fall wird bei einer Störung der der Sicherheit der zu schaltenden Phase und der Unterbrechereinheiten
dienende Schaltvorgang einwandfrei durchgeführt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der hydraulisehen
Betätigungsvorrichtung nach der Erfindung befindet sich zwischen der gemeinsamen Vorsteuerventileinrichtung
und den Hauptventileinrichtungen mindestens eine weitere Vorsteuerventileinrichtung. Diese
weitere Vorsteuerventileinrichtung stellt eewisserma ",s
Uen einen Steuei kraftverstärker dar; die allen Schaltstellen
ein JS Schalterpols gemeinsame Vorsteuerventileinrichtung
kann daher schwächer ausgelegt werden.
Im Falle eines Ein-Kommandos kann die Druckflüssigkeit direkt vom Speicher über eine Leitung und die
kleinflächige Seite des Differentialkolbens der Hauptventileinrichtung zur großflächigen Seite des Antriebkolbens
geführt werden. Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile kommen jedoch auch dann zum
Ausdruck, wenn die Versorgung des Antriebs mit Druckflüssigkeit beim Einschalten über eine von der
weiteren Vorsteuerventileinrichtung kommende Leitung erfolgt, über d't<, gleichzeitig die Hauptventileinrichtung
angesteuert wird.
Für den Fall einer Störung eines dieser weiteren Vorsteuerventileinrichtungen gilt das gleiche wie für die
Hauptventileinrichtungen. Auch in diesem Fall wird über die Koppelleitung derart für einen Druckausgleich
gesorgt, daß die Schaltstellen noch sicher ein- oder ausschalten.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist in die Leitung, die die Druckflüssigkeit zur
großflächigen Seite des Antriebskolbens führt, eine Drosselstelle eingeschaltet. Mit Hilfe dieser Drosselstelle
wird im Falle einer gestörten Ventileinrichtung beim Aus-Kommando erreicht, daß sich der Hechdruck auf
der kleinflächigen Seite des Antriebskolbens der gestörten Schaltstelle nur allmählich abbauen kann, so
daß auf jeden Fall ein sicheres Ausschalten dieser Schaltstelle gewährleistet ist. Die Drossel muß dabei so
ausgeführt sein, daß eine einwandfreie Einschaltfunktion erhalten bleibt Anders ausgedrückt bedeutet das,
daß der freie Strömungsquerschnitt der Drossel immer noch so groß sein muß, daß im F?!.!e eines Ein-Kommandos
die unter Hochdruck stehende Flüssigkeit schnell genug und in ausreichender Menge auf die großflächige
Seite des Antriebskolbens gelangen kann, um ein normales Schalten dieser Schaltstelle zu ermöglichen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist in die die Druckflüssigkeit zur großflächigen
Seite des Antriebskolbens führende Leitung ein strömungsabhängiges Ventil derart eingeschaltet, daß
bei steigendem Flüssigkeitsdurchsatz der Strömungsquerschnitt verkleinert wird. Das Prinzip derartiger
strömungsabhängiger Ventile ist bekannt. Der zu regelnde Flüssigkeitsstrom fließt durch eine Blende auf
der Stirnseite eines als beweglicher Schieber dienenden Hohlzylinders. Bei steigender Durchflußmenge bewegt
sich dieser Hohlzyliiider unter dem Einfluß der
Druckdifferenz gegen eine Feder. Dabei werden Bohrungen auf der Mantelfläche des Hohlzylinders, die
den Öffnungsquerschnitt zum Ausgang des strömungsabhängigen Ventiles darstellen, verengt. Mit Hilfe eines
derartigen Ventils wird im Störungsfalle sowohl bei einem Ein- als auch bei einem Auskommando ein
Ausströmen der gesamten Flüssigkeit in einen Niederdruckraum verhindert. Dabei ist die Ansprechschwelle
dieses strömungsabhängigen Ventils durch die Wahl der Feder so festgelegt, daß das Ventil nur im Störungsfall
anspricht, d. h. nur bei unnormaler großer Flüssigkeitsentnahme. Im normalen Betriebsfall läßt das Ventil
seinen größtmöglichen Strömungsquerschnitt offen.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile kommen auch dann zum Ausdruck, wenn in die die Druckflüssigkeit
zur großflächigen Seite des Antriebskolbens führende Leitung eine von der Vorsteuerventileinrichti.mg
gesteuerte Einrichtung zur Änderung des freien l.eitungsquerschnitts eingeschaltet ist. Im Hinblick auf
eine konstruKtive Ausgestaltung empfahlt es »ich, daü
als Einrichtung ein federbeaufschlagtes Schieberventil mit zwei unterschiedlich großen Bohrungen im Schieber
vorgesehen ist. Mit Hilfe des von der Vorsteuerventüeinrichtung
komi ,enden Druckes wird bei einem Ein-Kommando
der Schieber derart gegen eine Feder bewegt, daß die große Bohrung in die Leitung gelangt. Im Falle
eines Aus-Kommandos ist die Leitung von der Vorsteuerventileinrichtung zum Schieberventil drucklos;
die Feder bewegt den Schieber derart, daß die kleine Bohrung in die Leitung gelangt. Damit wird
praktisch noch vor einer Bewegung der Antriebskolben die Druckflüssigkeit führende Leitung nahezu abge-
sperrt. Ein Abfließen der gesamten Flüssigkeitsmenge in den Niederdruckraum wird auf diese Art und Weise
verhindert.
Bekannterweise gelangt die Druckflüssigkeit aus einem Hydraulikspeicher in die Betätigungsvorrichtung.
Fließt in einem Störfall das Druckmittel vollständig in einen Niederdruckraum ab. so sinkt der Speicherdruck
in diesem Hydraulikspeicher. Mit sinkendem Speicherdruck durchläuft der Schalterpol zunächst die Kurzunterbrechungs-,
dann die Einschalt- und schließlich die Funktionssperre. Gleichzeitig kommt es zur Meldung,
daß der Schalterpol gestört ist. Da im Falle eines federbeaufschlagten Schieberventils bei einem AusKommando
die druckführende Leitung weitgehend abgesperrt und damit eine Entleerung des Speichers
verhindert wird, kann der Schalterpol diese Sperre nicht durchlaufen. In Weiterbildung der Erfindung ist daher
vorgesehen, daß in die Koppelleitung ein strömungsabhängiger Schalter eingeschaltet ist. Da es im Falle einer
Störung immer zu einem Druckausgleich über die Koppelleitung kommt, zeigt der strömungsabhängige
Schalter den Störfall an.
Anhand von Zeichnungen werden im folgenden Aiisführungsbeispiele einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung
für einen Hochspannungs-Leistungsschalter nach der Erfindung beschrieben und ihre Wirkungsweise
erläutert.
F i g. 1 zeigt die hydraulische Betätigungsvorrichtung für zwei zu einem Schalterpol gehörende Schalistellen
eines Hochspannungs-Leistungsschalter schematisch im Schnitt: der Schalterpol befindet sich dabei in der
Ausschaltste'lung.
F i g. 2 zeigt die hydraulische Betätigungsvorrichtung mich Fig. I. wobei sich der Schalterpol in der
[".inschaltstellung befindet.
F ι g. 3 zeigt einen Ausschnitt der hydraulischen Betätigungsvorrichtung nach Fig. 1 mit einem strömungsabhängigen
Ventil anstelle einer Drossel.
F ι g. 4 zeigt wiederum einen Ausschnitt der hydraulischen Betätigungsvorrichtung nach F i g. I mit einem
\on der Vorsteuerventiieinrichtung gesteuerten Schieben
entil anstelle einer Drossel.
F i g. 5 zeigt eine hydraulische Betätigungsvorrichtung ähnlich Fig. 1. jedoch mit nur einer Vorsteuerventiieinrichtung
und mit einer von dieser ausgehenden Leitung zur Zuführung der Druckflüssigkeit zur
großflächigen Seite des Antriebskolbens.
In Fi g. 1 sind zwei zu einem Schalterpol gehörende
Schaltstellen 1 dargestellt, die in Reihe in eine Phase (z. B. R) eines Drehstromsvstems geschaltet sind. Jede
Schaltstelle 1 kann ζ Β. einen Blaskolbenschalter mit Schwefelhexafluorid als Löschmittel betätigen, der bei
einer Spannung von HOkV oder mehr eine Schaltleistung
von 5 GVA und mehr aufweist. Jede Schaltstelle 1 wird von einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung 2
betätigt. Die beiden identischen hydraulischen Betätigungsvorrichtungen 2 weisen je einen aus einem
Differentialkolben 3 und einem Zylinder 4 bestehenden Antrieb 5 auf. der durch eine Hauptventüeinrichtung 6
und eine diese steuernde zweite Vorsteuerventiieinrichtung 7 mit Druckflüssigkeit beaufschlagbar ist. Die
Druckflüssigkeit wird einem Hydraulikspeicher 8 entnommen, in dem mittels einer Pumpe 46 ein
vorgegebener Druck aufrechterhalten wird.
Der Differentialkolben 3 des Antriebs 5 ist über eine Kolbenstange 9 mit dem beweglichen Schahstück der
Schaltstelie t gekoppelt.
Die Druckflüssigkeit wird aus dem Speicher 8 über eine Leitung 10 dem Zylinder 4 des Antriebes 5
zugeführt und speist eine Leitung II, die zur Hauptventüeinrichtung 6 führt. Die Leitung 11 ist
unmittelbar mit einer Leitung 12 für Druckflüssigkeit Ί verbunden, die zur zweiten Vorsteuerventiieinrichtung
7 führt. Über eine weitere Leitung 13 wird die Druckflüssigkeit vom Hydraulikspeicher 8 einerseits zur
beiden hydraulischen Betätigungsvorrichtungen 2 gemeinsamen ersten Vorsteuerventiieinrichtung 15 und
ίο andererseits zu einem federbelasteten Ventil 16
(Einschaltventil) geführt.
Sowohl die Haiiptventileinrichtung 6 als auch die
Vorsteuerventileinrichtungen 7 und 15 sind Umsteuerventile (Dreiwegeventile).
ti Die Hauptventüeinrichtung 6 weist einen mit
Druckflüssigkeit aus einer Leitung 17 beaufschlagbaren Differentialkolben 18 auf, der über die zweite
Vorsteuerventiieinrichtung 7 in zwei vom Druck der Druckflüssigkeit unabhängige Vorzugslagen überführen
bar ist. In der einen Vorzugslage wird die großflächige
Seite des Differentialkolbens 3, des Antriebskolbens, über eine Leitung 19 mit einem Niederdruckraum 20
verbunden, während sie in der anderen, aus Fig. 2 entnehmbaren Lage, mit einem hochdruckführenden
2"> Raum 21, der aus der Leitung 11 gespeist wird,
verbunden ist. Zur Umsteuerung des Differentialkolbens 3 ist der Differentialkolben 18 der Hauptventileinrichtunr
6 mit einer das Einlaßventil 22 und das Auslaßventil 23 des Antriebes 5 koppelnden Ventilstan-
iii ge 24 verbunden.
Der Druck der Druckflüssigkeit in der Leitung 17 wird von der zweiten Vorsteuerventiieinrichtung 7
gesteuert. Die Vorsteuerventiieinrichtung 7 weist einen Differentialkolben 25 auf, der mit einer das Einlaßventil
S5 26 und das Auslaßventil 27 koppelnden Ventilstange 28
fest verbunden ist. Der Differentialkolben 25 der zweiten Vorsteuerventiieinrichtung 7 ist über eine
Leitung 29 mit Druckflüssigkeit beaufschlagbar. Über die beiden Schaltstellungen der gemeinsamen ersten
Vorsteuerventiieinrichtung 15 ist der Differentialkolben 25 ebenso wie der Differentialkolben 18 in zwei vom
Druck der Druckflüssigkeit unabhängige Vorzugslagen überführbar.
Auch die gemeinsame erste Vorsteuerventileinrichtung 15 weist einen Differentialkolben 30 auf, dem ein
Nebenweg 31 zugeordnet ist, in dessen Verlauf eine Drosselstelle 32 eingeschaltet ist. Der Differentialkolben
30 ist über eine wahlweise Druckflüssigkeit führende Steuerleitung 33 mit Druck beaufschlagbar. An
so die Leitung 33 sind das federbelastete Ventil 16 über ein Rückschlagventil 34 und das federbelastete Ventil 35
(Aus-Ventil) angeschlossen, dessen Ausgang 36 zu einer
die beiden Niederdruckräume 20 verbindenden Leitung 37 führt. Von der ersten Vorsteuerventiieinrichtung 15
führt eine Leitung 40 zum Ausgang 36; von der zweiten Vorsteuerventiieinrichtung 7 führt eine Leitung 41 zum
Niederdruckrauin 20. Die federbelasteten Ventile 16,35 werden von je einem elektromagnetischen Stellglied 42,
43 betätigt sobald ein Signal zu einer Erregung des entsprechenden Ankers 44 oder 45 führt Über die
Leitung 37 und die Pumpe 46 wird die Druckflüssigkeit aus dem Niederdruckraum 20 wieder in den Hydraulikspeicher 8 zurückgeführt
zwischen dem Einlaßventil 22 und dem Auslaßventil 23 jeder Hauptventüeinrichtung miteinander verbunden. In
der Leitung 11 ist eine zusätzliche Drossel 49 angeordnet
Die Wirkungsweise der beschriebenen hydraulischen Betätigungseinrichtung ist folgende:
Beim Auftreten eines Ein-Signals am elektromagnet!
sehen Stellglied 42 wird der Anker 44 bewegt und das federbelastete Vintil 16 geöffnet. Dadurch gelangt ί
Druckflüssigkeit aus der Leitung 13 über das Rückschlagventil 34 in die Leitung 33, so daß die unter Druck
stehende Druckflüssigkeit den Differentialkolben 30 versej/ebt. Es gelangt Druckflüssigkeit in die Leitung 29,
wodurc'il sich der Differentialkolben 25 der zweiten Vorsteuerventileinrichtung 7 ebenfalls verschiebt. Damit wird über die Ventilstange 28 das E;i'ilaßventil 26
geöffnet. Durch die Öffnung des Einlaßventils 26 gelangt Druckflüssigkeit aus der Leitung 12 in die
Leitung 17. Wenn der Differentialkolben 25 die aus π F i g. 2 ersichtliche Lage eingenommen hat, kann sich in
der Leitung 17 der volle, zum Umsteuern des Differentialkolbens 18 erforderliche Druck aufbauen;
der Differentialkolben 18 wird umgesteuert. Dadurch wird das Ein!aßv?n!i! ?? νΟΠ «pinpm Sil? abgehoben und m
in den Raum 21 hineingeschoben, so daß die Druckflüssigkeit die großflächige Seite des Differentialkolbens 3 beaufschlagen kann. Bei voller Öffnung des
Einlaßventils 22 wird über die starre Kopplung der Ventilstange 24 das Auslaßventil 23 geschlossen. Der 2ϊ
Differentialkolben 3 bewegt sich unter dem anstehenden Druck der Druckflüssigkeit in die aus F i g. 2
ersichtliche Lage. Bei einem kurzzeitigen oder unterbrochenen Ein-Signal sorgt der Nebenweg 31 dafür, daß
die erste Vorsteuerventileinrichtung 15 in ihrer jo Einschaltstellung verbleibt.
Ut die beiden Schaltstellen des Schalterpols aus der in F i g. 2 dargestellten Einschaltstellung in die Ausschaltstellung zu überführen, ist ein Signal am
elektromagnetischen Stellglied 43 erforderlich, das seinen Anker 45 im Sinne einer Öffnung des
federbelasteten Ventils 35 betätigt. Dadurch wird die Druckflüssigkeit führende Leitung 33 geöffnet und mit
dem Niederdruckraum 20 verbunden. Die Drosselstelle 32 im Nebenweg 31 ist so bemessen, daß sich in der
Leitung 33 beim öffnen des Ventils 35 ein Druckabfall ergibt, der gemeinsam mit dem aus der Leitung 13 am
Differentialkolben 30 anstehenden Druck zu einer Umsteuerung des Differentialkolbens 30 führt, bis dieser
in seine andere der F i g. 1 entsprechende Lage überführt ist. Entsprechend der Umsteuerung der ersten
Vorsteuerventileinrichtung 15 werden auch die zweiten Vorsteuerventileinrichtungen 7 und die Hauptventileinrichtungen 6 umgesteuert. Das führt zu einem
Druckabfall an der großflächigen Seite des Differential- so kolbens 3, wodurch auch dieser Kolben in seine in F i g. I
dargestellte Lage zurückkehrt; die Schaltstelle 1 ist geöffnet.
Im normalen Betriebsfall ist über die gemeinsame
erste Vorsteuerventileinrichtung i5 gewährleistet, daß
die beiden hydraulischen Betätigungseinrichtungen 2 gleichzeitig betätigt werden. Das wiederum ist gleichbedeutend mit einer gleichzeitigen Betätigung der beiden
zu einem Schalterpol gehörenden Schaltstellen. Die die Räume 48 verbindende Koppelleitung 47 besitzt keine
Funktion. Die zusätzliche Drossel 49 in der Leitung 11
muß so bemessen sein, daß die Einschaltfunktion der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 2 einwandfrei
erhalten bleibt
Die Bedeutung der Koppelleitung 47 wir in einem angenommenen Störfall deutlich. Dabei spielt es keine
Rolle, ob eine der beiden Hatiptventileinrichtungeii δ
oder eine der beiden zweiten Vorsteuerventileinrichtungen 7 versagen. Es sind zwei Fälle zu unterscheiden. Im
ersten Fall sollen die beiden Schaltstellen 1 von der Ausschaltstellung, wie sie in F i g. I dargestellt ist, in die
Einschaltstellung, wie sie in F i g. 2 dargestellt ist. überführt werden. Zunächst befinden sich alle Ventileinrichtungen in der Lage, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist.
Es sei nun beispielsweise angenommen, daß sich die rechte Hauptventileinrichtung 6 nicht aus dieser Lage
herausbewegen läßt, d. h. daß sich diese Hauptventileinrichtung 6 nicht umsteuern läßt. Die anderen Ventileinrichtungen sollen einwandfrei funktionieren. Beim
Auftreten des Einsignais werden somit das federbelastete Ventil 16 geöffnet und anschließend die gemeinsame
erste Vorsteuerventileinrichtung, die zweite Vorsteuerventileinrichtung und die linke Hauptventileinrichtung
umgesteuert. In der linken Hauptventileinrichtung ist somit das Einlaßventil 22 geöffnet, so daß der Raum 21
mit der Druckflüssigkeit mit dem Raum 48 auf der großflächigen Seite des Differentialkolbens 3 verbunden ist. In Her rechten Haiintventileinrichtung 6 ist
hingegen das Auslaßventil 23 geöffnet, so daß der Raum 48 über die Leitung 19 mit dem Niederdruckraum 20 in
Verbindung steht. Über die Koppelleitung 47 strömt die unter hohem Druck stehende Druckflüssigkeit von der
geöffneten linken Hauptventileinrichtung 6 durch die gestörte und damit geschlossene rechte Hauptventileinrichtung 6 in den Niederdruckraum 20. Ein Einschalten
allein der einwandfrei funktionierenden linken Schaltstelle 1 wird damit verhindert. Der Speicherdruck im
Hydraulikspeicher 8 sinkt allmählich bis auf 0 ab, wodurch der Schalterpol zunächst seine Kurzunterbrechungssperre, anschließend seine Einschaltsperre und
schließlich sogar seine Funktionssperre durchläuft. Gleichzeitig kommt es zu einer Meldung, daß der
Schalterpol gestört ist.
Im anderen Fall sollen die beiden Schaltstellen 1 von
der Einschaltstellung, wie sie in F i g. 2 dargestellt ist, in die Ausschaltstellung, wie sie in F i g. 1 dargestellt ist,
überführt werden. In diesem Falle befinden sich zunächst sämtliche Ventileinrichtungen in der in Fig.2
dargestellten Lage. Wiederum sei beispielsweise angenommen, daß die rechte Hauptventileinrichtung 6 sich
nicht aus ihrer Lage bewegen läßt. Durch das Aus-Signal wird zunächst das federbelastete Ventil 35
geöffnet. Dadurch werden die gemeinsame erste Vorsteuerventileinrichtung, die zweite Vorsteuerventileinrichtung 7 und die linke Hauptventileinrichtung 6
umgesteuert in die Lage, wie sie in F i g. I dargestellt ist Die rechte Hauptventileinrichtung 6 ist gestört und
bleibt in ihrer ursprünglichen Lage. Ohne die Koppelleitung 47 würde in diesem Fall die linke Schaltstelle 1
öffnen, die rechte Schaltstelle 1 jedoch geschlossen biiiben. Das würde zu einer Überlastung der offenen
Schaltstelle und zu ihrer Zerstörung führen.
Ober die Koppelleitung 47 kann es jedoch wieder einen Druckausgleich zwischen den beiden Räumen 48
geben, d.h. die unter hohem Druck in dem rechten Raum 48 anstehende Druckflüssigkeit kann Ober die
Koppelleitung 47 und die ungestörte Hauptventileinrichtung in den Niederdruckraum 20 abfließen. Auf den
großflächigen Seiten der Differentialkolben 3 sinkt somit der Druck auf 0 ab, während auf den
kleinflächigen Seiten dieser Differentialkolben Hochdruck herrscht Durch, diese Druckdifferenz werden die
beiden Differentialkolben 3 in ihre andere Vorzugslage bewegt, d.h. über die Kolbenstangen 9 werden die
Schaitsieiten ί in die AusschaJtstelhing überführt
eher 8 und der Schalterpol durchläuft die Schaltsperren.
Die in die druckführende Leitung 11 eingeschaltete zusatzliche Drossel 49 sorgt in beiden Störfällen dafür,
daß der Speicherdruck im Hydraulikspeicher 8 nicht zu plötzlich auf 0 absinkt. Gerade im zweiten, soeben
erläuterten Störfall könnte es ohne diese Drossel 49 unter Umstanden geschehen, daß sich durch ein zu
schnelles Absinken des Speicherdruckes keine ausreichende Druckdifferenz für das einwandfreie Ausschalten
der gestörten Schaltstelle ergibt.
F i g. 3 zeigt - teilweise geschnitten — eine von zwei zu einem Schalterpol gehörende Schaltstelle 1 mit der
dazu gehörenden Betätigungsvorrichtung 2. Anstelle der Drossel 49, wie sie in dem Ausführungsbeispiel
gemäß der Fig. 1 und 2 verwendet wurde, ist bei dem Auslührungsbeispiel nach der Fig. 3 in die Druckflüssigkeit
führende Leitung 11 ein strömungsabhängiges Ventil 50 eingeschaltet. Die Druckflüssigkeit strömt
durch eine Blende 51 auf der Stirnseite eines als beweglicher Schieber dienenden Hohizyiinders 52 in
diesen hinein und durch Bohrungen 53 auf der Mantelfläche des Hohlzylinders 52 wieder aus ihm
heraus. Bei steigender Durchflußmenge bewegt sich der Hohlzylinder 52 unter dem Einfluß der Druckdifferenz
gegen eine Feder 54. Dabei werden die Bohrungen 53 durch die Außenwand 55 des strömungsabhängigen
Ventils 50 mehr und mehr verschlossen; ein Ausströmen der Druckflüssigkeit im Störungsfall wird zumindest
teilweise verhindert. Im Prinzip handelt es sich bei einem derartigen strömungsabhängigen Ventil 50 um w
eine Reihenschaltung einer festen und einer variablen Drosselstelle.
F i g. 4 zeigt den gleichen Ausschnitt der Schaltstelle 1 mit der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 2, wie die
vorhergehende F i g. 3. In die Druckflüssigkeit führende Leitung 11 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein
federbelastetes Schieberventil 60 eingeschaltet. Dieses Schieberventil 60 besteht aus einem Führungsgehäuse
61, in dem ein Schieber 62 gegen eine Feder 63 verschiebbar ist. Der Schieber 62 enthält zwei
Bohrungen 64 bzw. 65 unterschiedlichen Durchmessers. Gesteuert wird dieser Schieber 62 über eine Leitung 66
von der ersten Vo^euerventileinrichtung 15. Im Falle
eines Einkommandos führt die Leitung 66 Druckflüssigkeit
hohen Druckes; der Schieber 62 wird gegen die Feder 63 gedruckt und die Bohrung 65 mit großem
Durchmesser gelangt in die Leitung 11. Im Falle eines Aus-Kommandos ist der Druck auf der Leitung 66
nahezu 0, so daß die Feder 63 den Schieber 62 zurückdrückt, wodurch die Bohrung 64 kleinen Durchmessers
in die Leitung 11 gelangt Der Flüssigkeitsstrom durch die Leitung 11 ist damit sehr stark gedrosselt
Dieses Verengen des Leitungsquerschnitts in der Leitung 11 geschieht noch vor einer Bewegung des
Dilferential-olbens 3 in Richtung seiner der Ausschaltstellung der Schaltstelle 1 entsprechenden Lage.
Auch hier wird wiederum — zumindest bei einem Aus-Kommando — im Störungsfall eine Entleerung des
Hydraulikspeichers 8 weitgehend vermieden. Dadurch durchläuft der Schalterpol aber im Störfall auch nicht
seine Sperren. Um trotzdem die Störung anzeigen zu können, ist in die Koppelleitung 47 zusätzlich ein
strömungsabhängiger Schalter 70 eingeschaltet.
Fig.5 zeigt wiederum zwei zu einem Schalterpol
gehörende Schaltslellen 1, die von je einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung 2 betätigt werden. Die
beiden identischen hydraulischen Betätigungsvorrichtungen 2 weisen einen Antrieb 5 auf, der bereits anhand
des Ausführungsbeispiels nach den F i g. I und 2 beschrieben wurde. Ebenfalls durch eine Hauptveraileinrichtung
6 ist der Antrieb 5 mit Druckflüssigkeit bes.ufschlagbar. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispii:i
gemäß der vorhergehenden F i g. i bis 4 weist das Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 5 nur eine einzige
gemeinsame zweite Vorsteuerventileinrichtung 71 auf, die von der ersten Vorsteuerventileinrichtung 15
angesteuert wird. Die hydraulische Betätigungsvorrichtung
2 besitzt eme Leitung 11, die die Druckflüssigkeit ausschließlich zur kleinflächigen Seite des Differentialkolbens
der Hauptventileinrichtung 6 führt. Die großflächige Seite jedes Antriebskolbens 3, also der
Raum 48, wird direkt von einer Leitung 68, die von der gemeinsamen zweiten Vorsteuerventileinrichtung 71
kommt, mit Druckflüssigkeit versorgt. Von dieser Leitung 68 zweigen zwei Leitungen 69 ab, die die
großflächigen Seiten der Differentialkolben der Hauptvertileinrichtungen
6 mit Druckflüssigkeit versorgen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sorgt die Koppelleitung
47 für einen Druckausgleich im Falle der Störung ein'5r der Hauptventileinrichtungen 6. Erfolgt beispielsweise
über das elektromagnetische Stellglied 42 ein Ein-Signal, und ist beispielsweise eine Hauptventileinricritung
6 gestört, so baut sich der hohe Druck auf der großflächigen Seite des Antriebskolbens mit der
ungestörten Hauptventileinrichtung übt.· die Koppelleitung 47 und die gestörte Hauptventileinrichtung 6 ab.
Beide Schaltstellen 1 bleiben offen. Über den Strömungsschalter 70 erfolgt eine Störmeldung. Sind beide
Schaltstellen geschlossen und erfolgt über das elektromagnetische Stellglied 43 ein Aus-Signal, so erfolgt der
Druckabbau, wiederum unter der Annahme einer gestörten Hauptventileinrichtung 6, ebenfalls über die
Koppelleitung 47 und gleichzeitig auch über die Leitung 68 und die gemeinsame zweite Vorsteuerventileinrichtun;?71.
Claims (8)
1. Hydraulische Betätigungsvorrichtung für mindestens zwei zu einem Schalterpol eines Hochspannungs-Leistungsschalter
gehörende, in Reihe liegende Schaltstellen, wobei für jede Schaltstelle ein aus einem Differentialkolben und einem Zylinder
bestehender Antrieb vorgesehen ist, dem jeweils eine hydraulische Hauptventileinrichtung zugeordnet
ist, die ebenso wie der Antrieb einen Differentialkolben aufweist und wobei jede Hauptventileinrichtung
von einer ebenfalls hydraulischen Vorsteuerventileinrichtung gesteuert wird, dadurch
gekennzeichnet, daß für alle Hauptventileinrichtungen (6) eines Schalterpols eine
gemeinsame Vorsteuerventileinrichtung (15) vorgesehen ist und daß die großflächigen Seiten der
Differentialkolben aller Antriebe (5) je eines Schalterpols über eine Koppelleitung (47) zum
Druckausgleich miteinander verbunden sind.
2. Hydraulische Betätigungsvorrichtung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich
zwischen der gemeinsamen Vorsteuerventileinrichtung (15) und den Hauptventileinrichtungen (6)
mindestens eine weitere Vorsteuerventileinrichtung (7,71) befindet.
3. Hydraulische Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Versorgung des Antriebs (5) mit Druckflüssigkeit beim Einschalten über eine von der weiteren
Vorsteuerventileinrichtung (71) kommende Leitung (68) erfoff t, über die gleichzeitig die Hauptventileinrichtung
(6) angesteuert wird.
4. Hydraulische Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit sinerdie Druckflüssigkeit zur
großflächigen Seite des Aniriebskolbens führenden Leitung, dadurch gekennzeichnet, daß in die Leitung
(11) eine Drossclstelle (49) eingeschaltet ist.
5. Hydraulische Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit einer die Druckflüssigkeit zur
großflächigen Seite des Antriebskolbens führenden Leitung, dadurch gekennzeichnet, daß in die Leitung
(11) ein strömungsabhängiges Ventil (50) derart
eingeschaltet ist, daß bei steigendem Flüssigkeitsdurchsatz der Strömungsquerschnitt verkleinert
wird.
6. Hydraulische Betätigungsvorrichtung nach Anspruch I oder 2 mit einer die Druckflüssigkeit zur
großflächigen Seite des Antriebskolbens führenden Leitung, dadurch gekennzeichnet, daß in die Leitung
(11) eine von der Vorsteuerventileinrichtung (15) gesteuerte Einrichtung (60) zur Änderung des freien
Leitungsquerschnitts eingeschaltet ist.
7. Hydraulische Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß als
i.iiirichiung ein fedcrbeaufschlugtes ächieberveiiiil
(60) mit zwei ι nterschiedlich großen Bohrungen (64, 65) im Schieber (62) vorgesehen ist.
8. Hydraulische Betätigungsvorrichtung nach den Ansprüchen I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in
die KoppeÜeitung (47) ein strömungsabhängiger Schalter (70) eingeschaltet ist.
Priority Applications (6)
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