DE2831134B1 - Metallgekapseltes,druckgasisoliertes Hochspannungsschaltgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein metallgekapseltes, druckgasisoliertes Hochspannungsschaltgerät, insbesondere Trennschalter, mit zwei in der Ausschaltstellung eine Trennstrecke zwischen zwei Potentialen begrenzenden Feldelektroden und einem die Trennstrecke in der Einschaltstellung durchsetzenden beweglichen Schaltstift, mit dem die diesen koaxial umgebende Feldelektrode gemeinsam in eine das elektrische Feld zwischen beiden Feldelektroden während des Einschaltvorganges begünstigende Zwischenstellung bewegbar ist.

Aus der DE-OS 27 11 166 ist ein metallgekapseltes, druckgasisoliertes Erdungsschaltgerät für metallgekapselte Hochspannungsschaltanlagen bekannt, dessen Schaltstift von einer Feldelektrode koaxial umgeben ist. Diese Feldelektrode wird gleichsinnig mit dem Schaltstift während des Einschaltvorganges bewegt und in eine dem ortsfesten Gegenschaltstück angenäherte Stellung überführt. Damit wird beim bekannten Hochspannungsschalter der Durchschlagsabstand verringert. Die Wirkung der Feldelektrode besteht darin, den Zündzeitpunkt des Lichtbogens zu verzögern. Die Bewegung der Feldelektrode wird durch Reibung am Schaltstift bewirkt; sie ist dementsprechend abhängig von den Reibschluß bestimmenden Einflüssen, wie z. B. Erwärmung, Verschleiß und Fertigungstoleranzen. Durch den für die Bewegung gewählten Freilauf der Feldelektrode zwischen festen Anschlägen wird beim öffnen des Erdungsschalters die Elektrode bereits bei Beginn des Ausschaltvorg'anges mitgenommen.

Bei langsam mit Geschwindigkeiten von ca. 4 cm/sec schaltenden Hochspannungsschaltgeräten, wie z. B. Trennschaltern, wird der bewegliche Schaltstift in der Regel von einem Motorantrieb betätigt. Die Einschaltzeit beträgt dann zwischen 5 und 10 Sekunden je nach Größe der von der Nennspannung abhängigen Trennstrecke, Beim Einschalten von Trennschaltern dieser Art kommt es zu einem Vorüberschlag mit einem anschließenden Lichtbogen geringer Stromstärke immer dann, wenn der Trennschalter unter Spannung geschaltet wird. Die Brenndauer des Vorlichtbogens beträgt dann unter Umständen mehrere Sekunden.

Bei den bekannten Ausführungsformen von Trennschaltern, die für Spannungen bis zu 245 kV geeignet

sind, ist diese Überschlagslänge insbesondere in dem als Lösch- und Isoliermittel der metallgekapselten Anlagen verwendeten Schwefelhexafluorid so klein, daß während der Brenndauer eine Auswanderbewegung des Lichtbogens nicht zu erwarten ist.

Bei Trennschaltern für höhere Spannungen als 245 kV ist wegen der längeren Trennstrecke die Vorüberschlagslänge des Lichtbogens größer, so daß die Gefahr besteht, daß der Lichtbogen während der Brenndauer vom Entstehungsort wegwandert und an der geerdeten Kapselung der Anlage ansetzt.

Beim öffnen von Trennschaltern können während der Ausschalthandlung z. B. aufgrund unvermeidbarer Ladungen auf den angeschlossenen Übertragungsleitungen, insbesondere Kabeln, ebenfalls Lichtbogen entstehen, die in gleicher Weise auswandern können. Wenn der Lichtbogen vom Entstehungsort wegwandert und an der geerdeten Kapselung der Anlage ansetzt, besteht die Gefahr, daß aufgrund des dann bestehenden Erdkurzschlusses Teile der Anlage zerstört werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein metallgekapseltes, druckgasisoliertes Hochspannungsschaltgerät, insbesondere einen Trennschalter der eingangs genannten Art, anzugeben, bei dem ein Auswandern des Lichtbogens während des Ein- und Ausschaltvorganges vermieden ist.

Nach der Erfindung wird dies gelöst durch ein mechanisches, mit Lenkern für den Schaltstift und die Feldelektrode versehenes Hebelgetriebe, das die Bewegungsabläufe des Schaltstiftes und der Feldelektrode während des Ein- und Ausschaltvorganges zwangsweise steuert.

Durch Anwendung der Erfindung ist sichergestellt, daß die Bewegung der Feldelektrode sowohl während des Einschaltvorganges als auch während des Ausschalt-Vorganges eindeutig und unabhängig von Erwärmung, Verschleiß und Fertigungstoleranzen bewirkt wird. Darüber hinaus ist durch die Zwangssteuerung der Feldelektrode auch während der Schaltvorgänge ein günstiges elektrisches Feld zwischen den Feldelektroden erzielt. Der mit vergleichsweise geringer Länge gezogene Lichtbogen brennt zwischen den zwei Elektroden, deren Abstand voneinander in bezug auf den Durchmesser der Kapselung so bemessen werden kann, daß das Feld zwischen den Elektroden einen starken Einfluß auf den Lichtbogen ausübt, während der Einfluß des von der Kapselung beeinflußten Feldes in gleicher Weise gering gehalten wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung sind die Lenker an winkelsteif miteinander verbundenen Kurbeln angelenkt, die auf einer gemeinsamen Drehwelle verdrehungssteif befestigt sind. Die Lenker können bei dieser Ausführungsform je mit dem Schaltstift oder der Feldelektrode direkt gekoppelt sein.

ORIGINAL INSPECTED

Damit ergibt sich eine für die Funktion des Hochspannungstrennschalters unwesentliche, zu Beginn der Schalthandlungen einsetzende gegenläufige Bewegung zwischen Feldelektrode und Schaltstift. Wenn ein Durchsetzen des Raumes zwischen beiden Feldelektroden durch den Schaltstift sowohl für den Ausschaltvorgang als auch für den Einschaltvorgang solange unterbunden sein soll, bis die bewegbare Feldelektrode eine bestimmte Zwischenstellung erreicht hat, ist es vorteilhaft, den Lenker für den Schaltstift über eine Pleuelstange mit diesem zu koppeln und das Drehlager zwischen Lenker und Pleuelstange in einer ortsfesten, gekrümmten Führungsschiene zu führen.

Anhand der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele eines als Trennschalter ausgebildeten, metallgekapselten, druckgasisolierten Hochspannungsschaltgerätes nach der Erfindung beschrieben.

Die F i g. 1 zeigt in einem Schnitt schematisch einen Hochspannungstrennschalter für metallgekapselte, druckgasisolierte Hochspannungsschaltanlagen.

Die Fig.2 zeigt einen zugehörigen Seitenriß zur Fig.l.

Die F i g. 3 zeigt eine etwas andere Ausführungsform eines Hochspannungstrennschalters nach der Erfindung.

In Fig.4 ist ein zur Fig.3 zugehöriger Seitenriß schematisch dargestellt

Der in der F i g. 1 dargestellte Hochspannungstrennschalter ist für metallgekapselte, druckgasisolierte Hochspannungsschaltanlagen mit Nennspannungen von vorzugsweise oberhalb 245 kV bestimmt. Er hat eine äußere rohrförmige Kapselung 1, die aus Metall besteht und in der Regel auf Erdpotential liegt. Die Kapselung 1 enthält in ihrem Innenraum 2 ein gasförmiges Isoliermittel, insbesondere Schwefelhexafluorid, unter einem Druck von beispielsweise 5 bar. Im Innenraum 2 ist das Kontaktsystem des Hochspannungstrennschalters und die wesentlichen Teile des Antriebes angeordnet. Der Hochspannungstrennschalter hat ein festes Schaltstück 3, das mit einem beweglichen Schaltstift 4 zusammenwirkt. Das feststehende Schaltstück 3 ist von einer Feldelektrode 5 umgeben.

Der Schaltstift 4 läuft im Innern eines Trägerrohres 6. Er ist von einer Feldelektrode 7 umgeben. Der Schaltstift 4 steht mit einem Lenker 8 in Verbindung, der über ein Drehlager 9 mit einer Kurbel 10 verbunden ist.

Die. Kurbel 10 sitzt verdrehungssteif auf einer Antriebswelle 11, auf der eine weitere Kurbel 12 verdrehungssteif befestigt ist.

Mit der Kurbel 12 ist über ein Drehlager 13 ein zweiter Lenker 14 verbunden, der eine Stange 15 betätigt. Die Stange 15 treibt, wie die F i g. 2 erkennen läßt, die Elektrode 7 an.

Wenn das Kontaktsystem des Hochspannungstrennschalters aus der ausgezogen gezeichneten Ausschaltstellung in die gestrichelt gezeichnete Einschaltstellung überführt wird, wird die Kurbel 10 und die Kurbel 12 um 180° mit der Welle 11 verdreht. Dadurch wird der Schaltstift 4 in Eingriff mit dem feststehenden Schaltstück 3 gebracht und gleichzeitig die Feldelektrode 7 verschoben. Solange die Feldelektrode 7 in die der Elektrode 5 nahe Lage überführt wird, bleibt der Schaltstift 4 noch zurück. Auf diese Weise wird das elektrische Feld zwischen den Elektroden 5 und 7 von der Spitze des Schaltstiftes 4 noch nicht belastet. Der Einfluß des Feldes, das sich aufgrund der äußeren Metallkapselung 1 ergibt, bleibt in dieser angenäherten Elektrodenstellung vergleichsweise gering, wenn der Schaltstift 4 anschließend den Raum zwischen den Elektroden 5 und 7 durchsetzt. Ein etwa entstehender Lichtbogen kann vom Feld der geerdeten Kapselung 1 nicht beeinflußt werden. Während der Ausschaltbewegung ergibt sich die Wirkungsweise entsprechend.

Zur Führung des Schaltstiftes 4 ist eine Führungsstange 16 vorgesehen, die im Innern des Trägerrohres 6 achsparallel angeordnet ist. Im übrigen sind gleiche Teile in Fig.2 mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die F i g. 2 zeigt zusätzlich noch einen Antriebsisolator 17 für die Welle 11.

Bei dem aus den Fig.3 und 4 ersichtlichen Ausführungsbeispiel sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in den F i g. 1 und 2 dargestellt. Der Unterschied dieses Ausführungsbeispieles zum vorgenannten besteht darin, daß das Drehlager 9 in einer ortsfesten, gekrümmten Führung 18 läuft, so daß sich eine anders gesteuerte Bewegung des Schaltstiftes 4 während des Ein- und Ausschaltvorganges ergibt. Dieses Ausführungsbeispiel mit der ortsfesten, gekrümmten Führungsschiene 18 erfordert neben der Kurbel 10 und dem Lenker 8 eine Pleuelstange Sa für die Bewegung des Schaltstiftes 4.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Metallgekapseltes, druckgasisoliertes Hochspannungsschaltgerät, insbesondere Trennschalter, mit zwei in der Ausschaltstellung eine Trennstrecke zwischen zwei Potentialen begrenzenden Feldelektroden und einem die Trennstrecke in der Einschaltstellung durchsetzenden beweglichen Schaltstift, mit dem die diesen koaxial umgebende Feldelektrode gemeinsam in eine das elektrische Feld zwischen beiden Feldelektroden während des Einschaltvorganges begünstigende Zwischenstellung bewegbar ist, gekennzeichnet durch ein mechanisches, mit Lenkern (8,14) für den Schaltstift (4) und die Feldelektrode (7) versehenes Hebelgetriebe, das die Bewegungsabläufe des Schaltstiftes (4) und der Feldelektrode (7) während des Ein- und Ausschaltvorganges zwangsweise steuert.

2. Hochspannungsschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenker (8, 14) an winkelsteif miteinander verbundenen Kurbeln (10, 12) angelenkt sind, die auf einer gemeinsamen Drehachse (11) verdrehungssteif befestigt sind.

3. Hochspannungsschaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenker (8, 14) je mit dem Schaltstift (4) oder der Feldelektrode (7) direkt gekoppelt sind.

4. Hochspannungsschaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenker (8) für den Schaltstift (4) über eine Pleuelstange (8a; mit diesem gekoppelt ist und das Drehlager (9) zwischen Lenker (8) und Pleuelstange (Sa) in einer ortsfesten, gekrümmten Führungsschiene (18)'geführt ist.