DE2934776A1 - Medium voltage load break switch - uses separate vacuum contactor in series with air breaker for safe operation - Google Patents
Medium voltage load break switch - uses separate vacuum contactor in series with air breaker for safe operationInfo
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Abstract
Description
Mittelscannunsslasttrennschalter.By means of a scanning switch-disconnector.
Die Erfindung betrifft einen Mittelspannungstrennschalter mit den Merkmalen: a) eine Vakuumschaltröhre mit einem festen und einem beweglichen Kontakt ist in Reihe geschaltet mit einem Lufttrennschalter; b) beim Abschalten werden zuerst die Kontakte der Vaku schaltröhre voneinander getrennt'und dann die Lufttrennstrecke geöffnet; c) beim Einschalten gilt für die entsprechenden Schließvorgänge die umgekehrte Reihenfolge.The invention relates to a medium voltage disconnector with the Features: a) a vacuum interrupter with one fixed and one moving contact is connected in series with an air circuit breaker; b) when switching off will be first the contacts of the vacuum interrupter separated from each other and then the air separation section opened; c) When switching on, the opposite applies to the corresponding closing processes Series.
Ein solcher Lasttrennschalter für den Mittelspannunge bereich ist bekannt und beispielsweise in der DE-OS 25 22 525 beschrieben. Die Verwendung von Vakuumschaltröhren anstelle von Luftschaltern mit Lichtbogenlöschkammern und sog. Hartgaslöschungen ist vor allem wegen der wesentlich höheren Lebensdauer von Vorteil. Zunächst wird von dem Lasttrennschalter aus Gründen der Sicherheit für das Personal eine sichtbare Trennstrekke gefordert. Aus diesem Grund ist eine Lufttrennstrecke in Reihe mit einer Vakuumschaltröhre geschaltet. Such a switch disconnector for the medium voltage area is known and described, for example, in DE-OS 25 22 525. The usage of Vacuum interrupters instead of air switches with arc extinguishing chambers and so-called. Hard gas extinguishing is particularly advantageous because of the significantly longer service life. First of all, the switch disconnector is used for reasons of safety for the personnel a visible dividing line is required. Because of this, there is an air separation section in Series connected with a vacuum interrupter.
Der gesamte Lasttrennschalter ist ausgelegt auf einen Lasttrennschalter-Nennstrom. Die Vakuumschaltröhre hat einen Nennbetriebsstrom und einen in der Größenordnung zehnmal so großen Nennkurzschlußausschaltstrom. Damit die Vakuumschaltröhre nicht so ausgelegt werden muß, daß ihr Nennbetriebsstrom dem Lasttrennschalter-Nennstrom entspricht und sie dann in ihrer Ausschaltleistung nicht ausgenutzt wird und viel zu groß und teuer ausfällt, ist in der DE-OS 2522525 vorgeschlagen, die Vakuumschaltröhre so auszulegen, daß ihr NennRurzschlußausschalt@rom dem Lasttrennschalter-Nennstrom entspricht. Dieser Vorteil einer verhältnismäßig kleinen und billigen Vakuumschaltröhre wird aber damit erkauft, daß parallel zu der Reihenschaltung Vakuumschaltröhre-Lufttrennstrecke ein für den vollen Lasttrennschalter-Nennstrom ausgelegter Kontakt geschaltet werden muß. Dann fließt über die Vakuumschaltröhre immer nur kurzzeitig beim offenen und Schließen der volle Betriebsstrom des Lasttrennschalters.The entire switch-disconnector is designed for a switch-disconnector rated current. The vacuum interrupter has a nominal operating current and one in the order of magnitude ten times the nominal short-circuit breaking current. So that the vacuum interrupter does not must be designed in such a way that its rated operating current corresponds to the rated current of the switch-disconnector corresponds and their breaking capacity is then not used and much turns out to be too large and expensive, is proposed in DE-OS 2522525, the vacuum interrupter designed so that their nominal short-circuit breaking @ rom the switch-disconnector nominal current is equivalent to. This advantage of a relatively small and cheap vacuum interrupter but is bought with the fact that the vacuum interrupter-air separation section is parallel to the series connection a contact designed for the full switch-disconnector rated current can be switched got to. Then flows through the vacuum interrupter only briefly when open and Closing the full operating current of the switch-disconnector.
Für den Fall, daß der Lasttrennschalter beim Einschalten einen Kurzschlußstrom führen muß, wenn er einen kurzgeschlossenen Stromkreis schließt, reicht dieses schwache Auslegen der Vakuumschaltröhre nicht aus. Darüber hinaus müssen auch in diesem Fall die beim Einschalten auftretenden mechanischen Schubkräfte von dem Betätigungsmechanismus ausgehalten werden. Dieser muß entsprechend ausgelegt sein. An einen Lasttrennschalter muß die Forderung gestellt werden können, daß er elektrisch und mechanisch einschaltfest ist auch bei voller Kurzschlußleistung.In the event that the switch-disconnector has a short-circuit current when it is switched on must lead, if he closes a short-circuited circuit, this weak one is sufficient Do not lay out the vacuum interrupter. In addition, must also in this case the mechanical thrust forces from the actuation mechanism that occur when switching on be endured. This must be designed accordingly. To a switch-disconnector it must be possible to demand that it be electrically and mechanically switch-on-proof is also at full short-circuit power.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mittelspannungslasttrennschalter anzugeben, der diese Forderung erfüllt und den dazu benötigten konstnlktiven Aufwand gering hält.The present invention is based on the object of a medium-voltage switch-disconnector indicate who fulfills this requirement and the necessary constnlutive effort keeps it low.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einem erfindungsgemäßen Mittelspannungslasttrennschalter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß folgende Merkmale vorgeschlagen: d) der Lufttrennschalter enthält einen feststehenden Schaltkopf und ein um ein festes Ende drehbares Trennmesser und ist geschlczen, wenn beide miteinander fluchten; e) der Schaltkopf ist axial mit dem Gehäuse der Vakuumschaltröhre fest verbunden; f) der Schaltkopf besitzt einen axial beweglichen Keil, der mechanisch und elektrisch mit dem äußeren Anschlußbolzen des beweglichen Kontakts der VakuumschaBs röhre verbunden ist; g) das bewegte Ende des Trennmessers läuft beim Schließen des Lufttrennschalters auf dem Keil und läßt dadurch die Kontakte der Vakuumschaltröhre schließen; h) durch Federdruck werden die Kontakte der VakuumschalS röhre bei geöffnetem Lufttrennschalter auseinandergehalten.To solve this problem, in a medium-voltage switch-disconnector according to the invention proposed the following features of the type mentioned according to the invention: d) the Air disconnect switch contains a fixed switch head and one around a fixed end rotatable cutting knife and is broken when both are flush with each other; e) the Switching head is firmly connected axially to the housing of the vacuum interrupter; f) the Switching head has an axially movable wedge, which mechanically and electrically with the outer connecting bolt of the movable contact of the vacuum tube connected is; g) the moving end of the cutting knife runs when the air disconnect switch is closed on the wedge and thereby closes the contacts of the vacuum interrupter; h) through The contacts of the vacuum switch tube are spring-loaded when the air disconnector is open kept apart.
Mit einem solchen Mittelspannungslasttrennschalter lassen sich nicht nur die allgemein an solche Schalter gestellten Forderungen erfüllen bezüglich des Ausschaltvermögens auch induktiver und kapazitiver Ströme und der dielektrischen Festigkeit, sondern auch die nach ausreichender Einschaltfestigkeit bei voller Kurzschlußleistung. Dabei ist der Gesamtaufwand des-Konzepts durch den einfachen Aufbau gering, auch wenn die verwendete Vakuumschaltröhre nach ihrem Nennbetriebsstrom für den Laststrom für den Lasttrernschalter-Nennstrom konzipiert wird. Die dielektrische Festigkeit trägt der LufttrQnnschalter. Die Vakuumschaltröhre muß nur die maximal auftretende wIederkehrende Spannung halten. Das Ausschalten der Nennbetriebsströme mit kapazitiven und induktiven Stromanteilen bereitet der Vakuumschaltröhre keine Sdvie- rigkeiten, da diese unterhalb der KurzschluBausschaltfE-higkeit liegen.With such a medium-voltage switch-disconnector cannot only meet the general requirements for such switches with regard to the Breaking capacity also of inductive and capacitive currents and dielectric currents Strength, but also after sufficient switch-on strength at full short-circuit power. The overall cost of the concept is low due to the simple structure, too if the vacuum interrupter used according to its nominal operating current for the load current is designed for the rated current of the switch-disconnector. The dielectric strength is carried by the air flow switch. The vacuum interrupter only needs to be the maximum that occurs Maintain recurring tension. Switching off the rated operating currents with capacitive and inductive current components cause the vacuum interrupter no negative problems, since these are below the short-circuit disconnection capability.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung hat der Schaltkopf einen Führungsschlitz, in dem ein Führungsbolzen dB bewegten Trennmesserendes läuft. Dadurch ist das Trennmesser weitgehend von den beim Schalten auftretenden Schubkräften befreit.According to an advantageous embodiment, the switching head has a guide slot, in which a guide pin dB moving cutting knife end runs. This is the severing knife largely freed from the thrust forces that occur when switching.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung läuft das Trennmesserende in eine Kontaktrolle aus, die auf der Keilfläche abläuft. Dadurch sind Reibverluste beim Betätigen des Keils praktisch ausgeschlossen.According to a further advantageous embodiment, the cutting knife end runs into a contact roller that runs off the wedge surface. As a result, there are friction losses practically impossible when operating the wedge.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mittelspannungslasttrennschalters. Dabei sind in der Fig. 1 in einem Ausschnitt der geschlossene Zustand, in der Fig. 2 in einem Ausschnitt der geöffnete Zustand und in der Fig. 3 schematisch der gesamte Mittelspannungslasttrennschalter dargestellt.The drawing shows an embodiment of an inventive Medium voltage switch-disconnector. They are shown in FIG. 1 in a section the closed state, in FIG. 2 the open state in a detail and in FIG. 3 the entire medium-voltage switch-disconnector is shown schematically.
In Fig. 1 ist mit 1 eine Vakuumschaltröhre bezeichnet, die an einer Montageplatte 2 befestigt ist. Die Vakuumschaltröhre 1 hat einen schematisch dargestellten Aufbau mit einem rohrförmigen Isolator 3, der von zwei metallenen Endflanschen 4 und 5 abgeschlossen ist. Im Flansch 4.In Fig. 1, 1 denotes a vacuum interrupter, which is connected to a Mounting plate 2 is attached. The vacuum interrupter 1 has a shown schematically Structure with a tubular insulator 3, which is supported by two metal end flanges 4 and 5 is complete. In the flange 4.
ist vakuumdicht gelagert ein feststehender Kontakt 6 mit äußerem Stromanschluß 7. Am Flansch 5 ist ein koaxialer Balg 8 vakuumdicht befestigt, der ins Innere des Isolators 3 hineinragt und an seinem dortigen Ende mit einem beweglichen Kontakt 9 vakuumdicht befestigt ist. Isolator 3, Flansche 4 und 5 und Balg 8 bilden das evakuierte Gehäuse der Vakuumschaltröhre 1. Im Innern trägt derIsolator 3 einen rohrförmigen metallenen koaxialen Schirm 10.a fixed contact 6 with an external power connection is stored in a vacuum-tight manner 7. A coaxial bellows 8 is attached to the flange 5 in a vacuum-tight manner, which extends into the interior of the Insulator 3 protrudes and at its end there with a movable contact 9 is attached vacuum-tight. Isolator 3, flanges 4 and 5 and bellows 8 form this evacuated housing of the vacuum interrupter 1. Inside the insulator 3 carries a tubular metal coaxial screen 10.
Die inneren Enden der Kontakte 6 und 9 sind als Kontaktstücke ausgebildet aus entsprechenden Materialien wie beispielsweise CuCr oder CuCo. Das äußere Ende des beweglichen Kontakts 9 ist als Schaltstößel ausgebildet.The inner ends of the contacts 6 and 9 are used as contact pieces educated made of appropriate materials such as CuCr or CuCo. The outer end of the movable contact 9 is designed as a switch plunger.
Er führt durch die Montagewand 2 hindurch und ist an seinem Ende über eine Kontermutter 11 mit einem Keil 12 verschraubt. Die Kontermutter 11 hält in Richtung Montagewand 2 ein Gegenlager 13, das in einem fest mit der Montagewand 2 verschraubten Führungslager 14 in axialer Richtung bewegbar ist und von einer gegen die Montagewand 2 abgestützten Druckfeder 15 von der Montagewand 2 weggedrückt wird. Die Befestigung des Führungslagers 14 erfolgt an Stehbolzen.t die in dem Flansch 5 befestigt sind und durch die Montagewand 2 hindurchreichen. Der Federdruck läßt die Kontakte 6 und 9 öffnen. Ein axialer Schub auf den Keil 12 läßt die Kontakte 6 und 9 gegen dn Federdruck schließen.It leads through the mounting wall 2 and is over at its end a lock nut 11 is screwed to a wedge 12. The lock nut 11 holds in Direction of mounting wall 2 a counter bearing 13, which is fixed in one with the mounting wall 2 screwed guide bearing 14 is movable in the axial direction and from one The compression spring 15 supported against the mounting wall 2 is pressed away from the mounting wall 2 will. The guide bearing 14 is fastened to stud bolts in the flange 5 are attached and extend through the mounting wall 2. The spring pressure lets contacts 6 and 9 open. An axial thrust on the wedge 12 leaves the contacts Close 6 and 9 against the spring pressure.
Unter Zuhilfenahme der Fig. 3 ist zu ersehen, daß die Montageplatte 2 über einen stehenden Isolator 17 mit einer Grundplatte 18 verbunden ist. Ein weiterer auf der Grundplatte 18 stehender Isolator 19 trägt einen Stromanschluß 20 und das feste Drehlager eines Trennmessers 21.With the aid of Fig. 3 it can be seen that the mounting plate 2 is connected to a base plate 18 via an upright insulator 17. Another on the base plate 18 standing insulator 19 carries a power connection 20 and the fixed pivot bearing of a cutting knife 21.
Bewegt, das heißt um das Drehlager gedreht, wird das Trennmesser 21 durch eine Antriebsstange 22, die nach unten geführt wird und durch die Grundplatte 18 hindurch reicht. In geschlossenem Zustand fluchtet das Trennmesser 21 mit der Achse der Vakuumschaltröhre 1 und wird zum Öffnen aus dieser Achse nach oben weggedreht. Das bewegte Ende des Trennmessers 21 trägt einen seitlich herausragenden Führungsstift 23 und eine um diesen Stift drehbare Rolle 24. Das Gegenstück zu dem bewegten Ende des Trennmesserstwird von einem Schaltkopf 25 gebildet, der fest mit der Montagewand 2 verbunden ist. Er trägt an seinem Ende einen Führungsschlltz 26, in dem der Führungsstift 23 des Trennmessers 21 geführt wird. Mit dem Eintreten des Mihrungsstiftes 23 bei sich schließendem Trennmesser 21 berührt die Rolle 24 die Keilfläche des Keils 12 und schiebt diesen bei weiterem Schließen gegen die Federkraft der Druckfeder 15.The cutting knife 21 is moved, that is to say rotated about the pivot bearing through a drive rod 22 which is guided downwards and through the base plate 18 reaches through. In the closed state, the cutting knife 21 is aligned with the Axis of the vacuum interrupter 1 and is rotated away from this axis to open. The moving end of the cutting knife 21 carries a laterally protruding guide pin 23 and a roller 24 rotatable about this pin. The counterpart to the moving end of the cutting knife is formed by a switching head 25 which is fixed to the mounting wall 2 is connected. At its end it has a guide slot 26 in which the guide pin 23 of the cutting knife 21 is guided. With the entry of the miter pin 23 at closing Separating knife 21, the roller 24 touches the wedge surface of the wedge 12 and pushes it against the spring force of the Compression spring 15.
Das Trennmesser 21 stellt die erforderliche sichtbare Lufttrennstrecke dar. In dem in den Fig. 1 und 3 gezeichr neten Zustand ist diese Lufttrennstrecke geschlossen.The separating knife 21 provides the required visible air separation distance represents. In the gezeichr designated state in FIGS. 1 and 3, this air separation section is closed.
Das Trennmesser 21 fluchtet mit der Achse der Vakuumschaltröhre 1. Die Rolle 24 hat den Keil 12 maximal zurückgeschoben. Der bewegliche Kontakt 9 liegt auf dem festen Kontakt 6. Der Vakuumschalter ist geschlossen.The cutting knife 21 is aligned with the axis of the vacuum interrupter 1. The roller 24 has pushed the wedge 12 back as far as possible. The movable contact 9 is located on the fixed contact 6. The vacuum switch is closed.
Zum Ausschalten des Lasttrennschalirs wird bei der ersbn Bewegung des Trennmessers 21 der bewegliche Kontakt 9 durch die Feder 15 zurückgeschoben. Erst nachdem dadurch der Vakuumschalter geöffnet worden ist, trennt sich die Rolle 24 bei weiterer Bewegung des Trennmessers 21 vom Keil 12 und öffnet damit auch den Lufttrennschalter. Das heißt, der Lufttrennschalter wird stromlos geöffnet.To switch off the switch-disconnector, the first movement of the separating knife 21, the movable contact 9 is pushed back by the spring 15. Only after the vacuum switch has been opened does the roll separate 24 upon further movement of the cutting knife 21 from the wedge 12 and thus also opens the Air disconnector. This means that the air circuit breaker is opened without current.
Zum Schließen des Lasttrennschalters gilt die umgekehrte Reihenfolge. Erst wird der Lufttrennschalter stromlos geschlossen, wenn die Rolle 24 den Keil 12 erreicht. Der Vakuumschalter ist solange durch die Feder 15 geöffnet.The reverse order applies to closing the switch-disconnector. The air breaker is only closed when the roller 24 hits the wedge 12 reached. The vacuum switch is opened by the spring 15 for as long.
Das weitere Abrollen der Rolle 24 auf dem Keil 12 ergrößert zum einen den eigenen Kontaktdruck und läßt dann gegen die Federkraft den Vakuumschalter schlieren.The further rolling of the roller 24 on the wedge 12 increases on the one hand its own contact pressure and then lets the vacuum switch streak against the spring force.
Der Anstellwinkel des Keils 12 kann so groß gemacht werden und damit die mechanische Kraftaufteilung, daß auch beim Einschalten in einen YXurzschluß hinein, wo starke mechanische Kräfte die Kontakte 6, 9 auseinandertreiben, diese Kräfte aufgenommen werden. Dabei ist aber der Kraftfluß hauptsächlich auf den Schaltkopf 25 beschrankt.The angle of attack of the wedge 12 can be made so large and thus the mechanical force distribution that also when switching on in a YX short circuit into, where strong mechanical forces drive the contacts 6, 9 apart, these Forces are absorbed. But the power flow is mainly on the switching head 25 restricted.
Die vom Kurzschlußstrom elektrodynamisch hervorverutene Öffnungskraft wird über den feststehenden Kontakt o, Flansch 4, Isolator 3, Flansch 5, Stehbolzen 16, Schaltkopf 25, Rihrungsschlitz 26, Führungsstift 23, Rolle 24 und Keil 12 auf den beweglichen Kontakt 9 gegeben, wird also kraftschlüssig gehalten. Nur ein vom Keilwinkel abhängiger geringer Teil wird auf das Trennmesser 21 übertragen. Dadurch ergibt sich eine hohe Einschaltsicherheit auch beim Einschalten in einen Kurzschluß, wobei der Kontaktdruck der Rolle 24 auf den Keil 12 zum Führen des Kurzschlußstroms ausreicht. Darüber hinaus ist die mechanische, auf das Trennmesser 21 zu übertragende Antriebskraft zum Schlieren des Lasttrennschalters gering. Ein weiterer Vorteil der Kraftübertragung über den Keil 12 liegt darin, daß Toleranzen und Kontaktabbrand ausgeglichen werden.The opening force electrodynamically assumed by the short-circuit current is via the fixed contact o, Flange 4, insulator 3, flange 5, stud bolt 16, switch head 25, belt slot 26, guide pin 23, roller 24 and wedge 12 placed on the movable contact 9, is thus held in a force-locking manner. Only a small part, which is dependent on the wedge angle, is transferred to the cutting knife 21. This results in a high level of switch-on reliability even when switching on a Short circuit, the contact pressure of the roller 24 on the wedge 12 for carrying the short circuit current sufficient. In addition, the mechanical, to be transferred to the cutting knife 21 Driving force for streaking the switch-disconnector is low. Another advantage the power transmission via the wedge 12 lies in the fact that tolerances and contact erosion be balanced.
Die Fig. 2 entspricht in den Positionen genau der Fig. 1.FIG. 2 corresponds exactly to FIG. 1 in the positions.
Zum Unterschied dazu ist der Lasttrennschalter in geöffnetem Zustand dargestellt. Das Trennmesser 21 ist vom Schaltkopf 25 weggedreht. Dadurch ist der Lufttrennschalter geöffnet. Der Keil 12 und der bewegliche Kontakt 9 sind durch die Federkraft der Druckfeder 15 zurückgeschoben. Der Vakuumschalter ist damit geöffnet.In contrast to this, the switch-disconnector is in the open state shown. The cutting knife 21 is rotated away from the switching head 25. This is the Air disconnector open. The wedge 12 and the movable contact 9 are through the spring force of the compression spring 15 is pushed back. The vacuum switch is now open.
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