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Ilochspannungstrennschalter mit einer Scher
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Die vorliegendc Erfindung betrifft einen Hochspannungstrennschalter
mit einer Schere als beweglichem Hauptkontaktstück die mit mindestens zwei Backen
ein unabhängig von der Schere befestigtes, festes Hauptkontaktstück umfasst und
mit mindestens einem mindestens einem der IIauptkontaktstücke in Schlies srichtung
federnd vorclelayert.cll Vorkontaktstück, das beim Einschalten vor den Hauptkontaktstücken
schliesst und beim Ausschalten nach den Hauptkontaktstücken öffnet.
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Aus der CH-PS 443 440 ist ein Hochspannungstrennschalter der eingangs
erwähnten Art bekannt. Bei dieser Anordnung ist das bewegliche Kontaktstück am Ende
der Schere aus Vorkontaktstücken mit verhältnismässig weicher Federung und aus Begrenzungsstäben
zusammengesetzt, die im Vergleich zu den Vorkontaktstücken unelastisch sind und
mit dem festen Kontaktstück nur am Ende der Einschaltbewegung in T3crührung kommen.
Die weich gefederten Vorkontaktstücke vermögen die Bewegungen des festen Hauptkontaktstückes,
z.I3.
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unter dem Einfluss von Stromkräften, schnell zu folgcn, wodurch Kontakttrennungen
mit Spratzerscheinungen vermieden werden können. Diese Lösung hat aber den Nachteil,
dass bei einer Ein- oder Ausschaltbewegung die erste Kontaktberührung, bzw. die
letzte Kontakttrennung mit Lichtbogenbildung zwischen den für die Führung des Nennstromes
vorgesehenen Oberflächen erfolgt. Ein bei dieser Kontaktberührung, bzw. - trennung
auftretender Lichtbogen bewirkt ein Anschmelzen der Kontaktflächen. Nach mehrmaligem
Schliessen oder Oeffnen des Trennschalters, unter Lichtbogenbildung zwischen den
Kontaktfläfchen werden diese derart angegriffen, dass der Trennschlter wegen einem
zu hohen Uebergangswiderstand an der Kontaktstelle betriebsunfähig
wird.
idchtbogenströme, die beim oefinen eines Trennsel ters solche Schäden bewirken,
treten in Anlagen auf, in welchen z.B. ein Trenner in einer geschlossenen Schleife
aufgemacht wird, weil die induzierte Spannung in solchen Schleifen relativ hoch
ist, oder ein Trenner den kapazitiven Strom einer leerlaufenden Leitung unterbrechen
muss.
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Um die Auswirkungen des bei der Oeffnung eines Trennschalters entstehenden
Lichtbogens herabzusetzen hat man nach der CH-PS 425 943 einen Scherentrennschalter
geschaffen, bei dem in die Strombahn des Trenners ein Widerstand eingeschaltet ist
derart, dass im geschlossenen Zustand des Trenners der Widerstand metallisch überbrückt
ist, während er beim Aussereingriffkommen der Schaltstücke wirksam ist und mit einem
allfälligen Ein- oder Ausschaltlichtbogen elektrisch in Reihe geschaltet ist. Bei
diesem Trennschalter erfolgt die letzte Kontakttrennung beim Ausschalten und die
erste Kontaktberührung beim Einschalten auch zwischen den für die Führung des Nennstromes
vorgesehenen Oberflächen, wo der in seiner Wirkung zwar beschränkte aber trotzdem
vorhandene Lichtbogen entsteht. Dieser Lichtbogen greift die Kontaktflächen an und
setzt die Lebensdauer der Kontaktstücke herab.
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tirn den Ei n- und Ausschaltlichtbogen von den für die Nennstromführung
vorgeschenen kontaktflächen fernzuhalten, wurde ein Scherentrennschalter nach der
DE-OS 28 47 377 mit sowohl dem festen als auch dem beweglichen Kontaktstück in Schliessrichtung
federnd vorgelagerten Vorkontaktstücken geschaffen. Beim Einschalten und beim Ausschalten
entsteht bei dicser Anordnung ein Lichtbogen nur zwischen den Vorkontaktstücken.
Die Erfahrung hat aber gezeigt, dass für eine lange Lebensdauer die Vorkontaktstücke
relativ kräftig und schwer ausgebildet werden müssen, weil sie
sonst
bei oft wiederholten Schalthandlungen mit der Zeit wegbrennen. Kräftige Vorkontaktstücke
erfordern aber eine Erhöhung der Antriebskraft und bedeuten daher wirtschaftliche
Nachteile. Die Anfertigung der Vorkontaktstücke aus lichtbogenbeständigem Material
wäre auch mit wirtschaftlichen Nachteilen verbunden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen hochspannungstrennschalter mit
einer Schere zu schaffen, der die Einschaltung und die Unterbrechung relativ kleiner
Ströme ohne Beschädigung der für die Nennstromführung vorgesehenen Kontaktflächen
ermöglicht und wirtschaftlich vorteilhaft ausgebildet werden kann.
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Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Vorkontaktstücke
mindestens an einem Hauptkontaktstück elektrisch isoliert befestigt sind und sowohl
an diesen Vorkontaktstücken als auch am diese tragenden Hauptkontaktstück miteinander
in und ausser Kontakt bringbare Lichtbogenkontaktstücke angebracht sind, wovon mindestens
das eine pro Kontaktstückpaar ein Nachlaufkontaktstück ist und die beim Ausschalten
nach den Backen des beweglichen Hauptkontaktstückes und vor dem Vorkontaktstück
öffen und beim Einschalten nach dem Vorkontaktstück und vor den Bakken des beweglichen
Hauptkontaktstückes scllliesscll. Durch diese Massnahmen wird erreicht, dass der
allEälZige Ein-und/oder Ausschaltlichtbogen zwischen den für diesen Zweck ausgebildeten
Lichtbogenkontaktstücken gezündet, bzw. gelöscht wird. Der Ein- und/oder Aussehaltliehtbogen
tritt von beiden Hauptkontaktstücken örtlich getrennt an lichtbogenbeständigen Kontaktstücken
auf. Die Lcben;-dauer der Hauptkontaktstücke wird daher durch den Ein- und/ oder
Ausschaltlichtbogen nicht beeinträchtigt.
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Das als Nachlaufkontaktstück ausgebildete Lichtbogenkontaktstück kann
vorteilhafterweise am Hauptkontaktstück
befestigt sein. Das Hauptkontktstück
ist in der Rcgel kräftiger ausgeblldet als das Verkontaktstück und deshalb besser
q1ueignet für die Befestigung des Nachiaufkontaktstückes.
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Bei einem Hochspannungstrennschalter mit sowohl am beweglichen, als
auch am festen Hauptkontaktstück angebrachten Vorkontaktstücken kann vorteilhafterweise
zwischen jedem mindestens am einen Hauptkontaktstück isoliert befestigten Vorkontaktstück
und dem dieses tragenden Hauptkontaktstück eine Impedanz eingeschaltet sein. Diese
zur Lichtbogenlöschstrecke parallel geschaltete Impedanz erleichtert die Lichtbogenlöschung
zwischen den Lichtbogenkontaktstücken.
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per relativ kleine, durch die Impedanz nach der Lichtbogenlöschung
fliessende Reststrom wird von den für die Nennstiomführung vorgesehenen Kontaktflächen
der Hauptkontaktstücke entfernt, zwischen den Vorkontaktstücken unterbrochen. Das
Abbrennen der Vorkontaktstücke ist so in tragbarem Rahmen gehalten.
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Die Impedanz kann auch aus einem rein ohmischen Widerstand bestehen.
Der Betrag der Impedanz liegt vorteilhafterweise zwischen 0,1 und 10 Ohm.
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Im folgenden wird anhand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel des
Erfindungsgegenstandes näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 und Fig. 2 eine Kontaktanordnung eines geschlossenen
Hochspannungstrennschalters mit einer Schere in der Seiten- bzw. Vorderansicht und
Fig. 3 und Fig. 4 die Kontaktanordnung des gleichen Trennschalters in Seitenansicht
bei Beginn der Oeffnungsbewegung, bzw. nach der Kontakttrennung.
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In den Figurcn 1 und 2 ist die Kontaktanordnung des Trennschalters
in
geschlossenem Zustand dargestellt. Die Backen 1 und 2 des beweglichen Hauptkontaktstückes
sind durch eine im nicht dargestellten Teil des Scherengestänges 3,4,5,6 angeordnctc
Feder gegen das feste Hauptkontaktstück 7 (lt'.
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drückt. Das feste Hauptkontaktstück 7 ist U-Fömmig ausgebildet Iind
an einer nicht dargestellten LeituJ0g befestigt.
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An den oberen Enden des U-förmigen Hauptkontaktstückes 7 sind zwei
ebenfalls U-förmig ausgebildete, in Fig. 2 und in Fig. 4 gut sichtbare Vorkontaktstücke
8,9 befestigt.
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Diese beiden Vorkontaktstücke 8,9 sind mit Vorspannung bcfestigt und
so gebogen, dass sie in der Ausschaltstellung des Trennschalters an beiden Seiten
des festen Hauptkontaktstückes 7 in Bezug auf die Kontaktflächen vorstehen und in
der Einschaltstellung durch die Backen 1,2 neben das Hauptkontaktstück 7 federnd
zurückgedrückt sind.
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Den für die Nennstromführung vorgesehenen Backen 1,2 des beweglichen
Hauptkontaktstückes sind Vorkontaktstücke 10,11 in Schliessrichtung federnd vorgelagert.
Diese Vorkontaktstücke 10,11 sind am Scherengestänge 4,5 an den Stellen 12,13,14,15
elektrisch isoliert befestigt. Sie sind so ausgebildet, dass in der Ausschaltstellung
oder bereits nach der Kontakttrennung der Hauptkontaktstiicke in Bezug auf dcren
Kontaktflächen vorstehen und in der Einschaltstellung durch das feste Iiauptkontaktstück
7 neben die Backen 1,2 federnd zurückgedrückt sind.
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Sowohl an den Vorkontaktstücken 10,11 als auch an den diese tragenden
Scherengestängen 4,5 des beweglichen Jlauptkontaktstückes sind miteinander in und
ausser Kontakt bringbare Lichtbogenkontaktstücke 16, 17,18,19 angebracht.
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Ein Lichtbogenkontaktstück 16,18 ist bei beiden Kontaktpaaren als
Nachlaufkontaktstück ausgebildet und auf einer Blattfeder 20,21 befestigt. Die beiden
Blattfedern 20,23 sind ihrerseits mittels Befestigungsorganen an den Sche-
rengestängen
4,5 gehalten. Der Nachlaufweg der Lichtbogenkontaktstücke 16,18 ist durch Anschläge
so beschränkt, dass er etwa 40 bis 70 % des Weges der Vorkontaktstücke 10,11 zwischen
dem offenen und dem geschlossenen Zustand des Trennschalters beträgt. Durch diese
Ausbildung ist sichergestellt, dass die Lichtbogenkontaktstücke 16,17, 18,19 beim
Ausschalten nach den Backen 1,2 des beweg chen hauptkontaktstückes und vor den Vorkontaktstücken
10,11 öffnen und bim Einschalten nach den vorkontaktstükken 10,11 und vor den Backen
1,2 des beweglichen EIauptkontaktstückes schliessen.
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Die Funktionsweise des Hochspannungstrennschalters ist die folgende:
Bei einer Oeffnungsbewegung trennen sich zuerst die Backen 1,2 des beweglichen Hauptkontaktstückes
vom festen Hauptkontaktstück 7. Bei Fortsetzung der Oeffnungsbewegung werden die
Lichtbogenkontaktistücke 16,17,18,19 getrennt (Fig.
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3). Weil die die einen Lichtbogenkontaktstücke 17,19 tragenden Vorkentaktstücke
10,11 noch am festen hauptkontaktstück anllegen und vom heweglichen Hauptkontaktstück
elektrisch isoliert sind, entsteht zwischen den gegenüberliegenden und sich trennenden
Lichtbogenkontaktstücken 16,17 und 18,19 ein Ausschaltlichtbogen. Dieser Ausschaltlichtbogen,
der nach Erfahrung höchstens etwa 1500 A führt, erlischt bei zunehmendem Abstand
zwischen den Lichtbogenkontaktstücken 16,17 und 18,19, wonach zwischen diesen offenen
Klemmen eine Spannung von etwa 300 V erscheint.
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Die Trennung zwischen den Vorkontaktstücken 10, 8 und 11,9 bei Weiterführung
der Oeffnungsbewegung erfolgt stromlos (Fig. 4) Bei dieser Anerdnung könnten die
Verkontaktstükke 8,9 am festen Hanptkontaktstück auch weggelassen werden.
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Zwischen dem beweglichen Hauptkontaktstück 4,5 und den
Vorkontaktstücken
10 und 11 ist aber jc e:in in clcn Zeichnungen gestrichelt eingezeichneter ohmischer
Widerstand 22,23 eingeschaltet. Dieser Widerstand beträgt etwa 1 ohm und dient dazu,
die Löschung des zwischen den Lichtbogenkontaktstücken 16,17 und 18,19 entstchenden
Lichtbogens zu erleichtern. Der bei endlichen Wuderstabdswerteb durch den Widerstand
22,23 fliessende, relativ kleine Reststrom wird bei der Trennung der Vorkontaktstücke
10,8 und 11,9 unterbrochen.
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Bei einer Schliessbewegung berühren sich zuerst die Vorkontaktstücke
10,8 und 11,9. Bei Annäherung der Lichtbogenkontaktstücke 16,17 und 18,19 entsteht
zwischen ihnen ein Einschaltlichtbogen, der so lange brennt bis die Lichtbogenkontaktstücke
16,17 und 18,19 sich berühren. Die danach folgende Berührung der Hauptkontaktstücke
1,2 und 7 erfolgt ohne Lichtbogenbildung, weil zu diesem Zeitpunkt diese Kontaktstücke
bereits metallisch überbrückt sind.