DE3217255C1 - Schalterantriebsvorrichtung für Lasttrennschalter in Mittelspannungsanlagen - Google Patents

Description

• Dadurch ist erreicht, daß, obwohl zwischen der Spannwelle und der Sprungwelle ein nur mittelbar wirkender Speicherantrieb wirksam ist, aufgrund des Formschlusses'zwischen beiden Wellen die Bedienungsperson im Störungsfall an der ihre Endstellung nicht erreichenden Spannwelle und dem daher nicht abziehbaren Schaltschlüssel eindeutig erkennt, daß ein Störung vorliegt.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung gemäß Patentanspruch 2 ist erreicht, daß immer dann, wenn der Schaltvorgang selbst zwar im Prinzip ausgeführt worden ist, aber das Ziel nicht vollständig erreicht wurde, also z.B. die Kontaktgabe in der Einschaltposition nur durch eine Vorentladung über einen Lichtbogen hergestellt wird oder der Kontakt wegen zu kleiner Kontaktfläche überhitzen würde, eine unmittelbare mechanische Koppelung zwischen der Spannwelle und der Sprungwelle hergestellt wird, so daß die Sprungwelle von der Spannwelle mittels sog.
• Zwangsvorlauf in die Endstellung gebracht werden kann. Das gleiche gilt im umgekehrten Fall für die Ausschaltposition. Der Vorteil einer solchen direkten mechanischen Koppelung im Störungsfalle ist der, daß die jeweilige Endstellung zwangsläufig erreicht wird, so daß die Folgen einer Lichtbogenbildung oder Kontaktüberhitzung im Einschaltfalle klein gehalten werden können und die Bedienungsperson durch die Notwendigkeit des »Nachschiebens« in jedem Fall auf einen Fehler im Antriebsmechanismus aufmerksam gemacht wird.
• Eine vorteilhafte konstruktive Gestaltung ist im Patentanspruch 3 gekennzeichnet. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen im folgenden näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäß ausgebildeten Schalterantriebsvorrichtung mit mittelbarem Antrieb und gegensinniger Drehung von Spann-und Sprungwelle sowie Fig.2 und 3 die Schalterantriebsvorrichtung nach F i g. 1 in verschiedenen, die möglichen Störungsfälle im praktischen Betrieb wiedergebenden Positionen.
• Das in F i g. 1 dargestellte Funktionsprinzip einer Schalterantriebsvorrichtung mit mittelbarem Antrieb zeigt die Betätigungs- oder Spannwelle 1 und, in einem radialen Abstand und achsparallel dazu, die Schalterantriebs- oder Sprungwelle 2. Die Spannwelle 1 ist mit einem Betätigungshebel 3 versehen, mit dessen Hilfe die Spannwelle um 90" im Uhrzeigersinn drehbar ist. Der Betätigungshebel 3 ist an einem mit der Spannwelle 1 fest verbundenen Halterungsring 4 befestigt, der mit den Nasen 5 und 6 versehen ist, die sich in einem Winkelabstand von 90°, der Sprungwelle 2 zugewandt, erstrecken. Die Sprungwelle 2 besitzt, der Spannwelle zugewandt, einen Nocken 9. Die Spannwelle 1 wirkt über ein Umkehrgetriebe auf eine Hilfswelle 10, an der ein Spannhebel 11 befestigt ist. Auch die Sprungwelle 2 besitzt einen Hebel 12, welche beiden Hebel wenigstens annähernd parallel zueinander sich erstrecken. Zwischen den Enden dieser Hebel befindet sich eine Zug-Druckfeder 13. Die Anordnung ist nun so getroffen, daß in der dargestellten »Aus«-Position die abgeschrägte Innenfläche der Nase 5 der Spannwelle 1 an der einen Flanke des Nockens 9 der Sprungwelle anliegt. Der Drehwinkel der Spannwelle 2 beträgt ca. 55". Die Sprungwelle 2 wird mittels nicht dargestellter Verriegelungsmittel zunächst in der dargestellten »Aus«-Position gehalten. Der Betätigungshebel 3 ist als Schaltschlüssel ausgebildet, der sich in an sich bekannter Weise nur in den Endpositionen der Spannwelle aus seiner Verbindung mit dem Halterungsring 4 entriegeln und abziehen läßt.
• Wird nun die Spannwelle 1, ausgehend von der dargestellten »Aus«-Position, mit Hilfe des Betätigungshebels 3 um 90" im Uhrzeigersinn gedreht, so bewegt sich die Hilfswelle 10 entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn und drückt mit Hilfe des Spannhebels 11 die Zug-Druckfeder 13 zusammen. Bei Erreichen des sog.
• Sprungpunktes gegen Ende des Spannwinkels von 90" wird auf nicht näher dargestellter Weise die Verriegelung der Sprungwelle 2 aufgehoben, so daß sich diese entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn um ca. 55" in ihre andere Endstellung, nämlich die »Ein«-Position bewegt und dort erneut verriegelt wird. Zum Ausschalten wird der Spannhebel 3 entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn bewegt, was zur Folge hat, daß die entspannte Zug-Druckfeder nunmehr in Zugrichtung »geladen« wird.
• Nach Überschreiten des Sprungpunktes löst die Spannwelle 1 auf nicht dargestellte Weise die Verriegelungsmittel der Sprungwelle, so daß sich diese nunmehr im Uhrzeigersinn wieder in die »Aus«-Position bewegt.
• Wenn nun in der Sprungwellenmechanik eine Störung auftritt, die verhindert, daß sich die Sprungwelle 2 nach Überschreiten des Sprungpunktes aus ihrer in F i g. 2a gezeigten »Aus«-Position bewegt, was von der Bedienungsperson zunächst nicht bemerkt wird, kann sich die Spannwelle nicht um den gesamten Spannwinkel drehen, sondern sitzt, wie in F i g. 2b gezeigt mit ihrer Nase 6 vor dem Erreichen ihrer »Ein«-Position auf der Stirnfläche des Nockens 9 auf. Damit ist auch der Schalthebel 3 nicht abziehbar und der Bedienungsperson ist deutlich gemacht, daß eine Störung vorliegt und der Schalthebel 3 in die Ausgangsposition zurückbewegt werden muß, um ihn abziehen zu können.
• Es kann aber auch der Fall eintreten, daß die Betriebsstörung der Sprungwelle 2 solcher Art ist, daß diese nicht in ihrer jeweiligen Endposition verharrt, sondern anläuft, aber die andere Endposition nicht vollständig erreicht, wie dies in F i g. 2c dargestellt ist.
• Dies bedeutet, daß der Schaltvorgang zwar eingeleitet, aber nicht ganz zu Ende geführt werden konnte. In diesem Falle kann, wenn es sich, wie im dargestellten Fall, um einen Einschaltvorgang handelt, bereits eine solche Annäherung der Schaltkontakte stattgefunden haben, daß eine Vorentladung durch Lichtbogenbildung zustande kommt, oder eine Kontaktgabe sogar erfolgt, aber auf einer zu kleinen Kontaktfläche stattfindet. In beiden Fällen kommt es zu Überhitzungserscheinungen und damit entweder zu einem Verbrennen der Kontakte oder zu deren Verschweißen. Im zuletzt genannten Fall ist ein Zurückführen der Sprungwelle 2 in die »Aus«-Position nicht mehr möglich. Um dies zu vermeiden, ist, wie in F i g. 2c dargestellt, ein sog.
• »Zwangsvorlauf« vorgesehen, bei dem die abgeschrägte Innenflanke der Nase 6 der Spannwelle 1 mit dem Nocken 9 der Sprungwelle 2 nach Art eines Zahnrades in Eingriff gelangt, so daß nunmehr eine direkte mechanische Koppelung zwischen der Spannwelle 1 und der Sprungwelle 2 vorhanden ist, die es der Bedienungsperson erlaubt, mit Hilfe des Spannhebels 3 die angestrebte Endstellung, in der eine einwandfreie Kontaktgabe erfolgt, von Hand zu erzwingen.
• In F i g. 3 ist der entgegengesetzte Fall zu demjenigen nach F i g. 2 dargestellt, nämlich das Umschalten von der »Ein«-Position a in die »Aus«-Position d. Auch in dieser Schaltrichtung bewirkt die dargestellte Antriebs- und Blockierungsvorrichtung, daß die Bedienungsperson mit dem Schalthebel 3 die »Aus«-Position d nur dann erreichen kann, wenn die Sprungwelle 2 ihren vollen Bewegungswinkel durchlaufen hat. Im Falle ihres Verharrens in der Position a tritt die in Position b dargestellte Blockierung in der bereits beschriebenen Form ein, was wiederum dazu führt, daß es der Bedienungsperson unmöglich ist, mit dem Bedienungshebel 3 die »Aus«-Position zu erreichen, in der ein Abziehen des Hebels möglich ist. Im Störungsfall gemäß Position c ist die den Abzug des Schalthebels gestattende »Aus«-Position durch den sog. Zwangsvorlauf, wie bereits beschrieben, zu erreichen, wodurch bewirkt ist, daß die gewünschte Endposition zwar erreichbar ist, die aufgetretene Störung aber nicht unbemerkt bleibt.
• Es ist natürlich möglich, die dargestellte Anordnung mit entsprechenden, dem Fachmann geläufigen Mitteln, auch bei gleicher Drehrichtung von Spann- und Sprungwelle sowie bei koaxialer Anordnung dieser Wellen zu realisieren.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Schalterantriebsvorrichtung für Lasttrennschalter in Mittelspannungsanlagen mit einer Betätigungswelle (Spannwelle) und einer Antriebswelle für die beweglichen Schaltkontakte (Sprungwelle) und einem zwischen beiden angeordneten Federkraftspeicher, der so mit den beiden Wellen verbunden ist, daß er bei in der jeweiligen Endstellung zunächst feststehender Sprungwelle durch eine Drehbewegung der Spannwelle über einen großen Teil ihres Drehwinkels bis zum Erreichen des sog. Sprungpunktes kurz vor dem Endanschlag des Drehwinkelbereichs der Spannwelle geladen wird, sowie erforderlichenfalls mit zwischen Spannwelle und Sprungwelle angeordneten Verriegelungsmitteln, die die Sprungwelle bis zum Erreichen des Sprungpunktes durch die Spannwelle sperren und nach Überschreiten des Sprungpunktes freigeben, so daß der Federkraftspeicher mit seinem gespeicherten Drehmoment auf die Sprungwelle einwirkt und sich diese von der jeweils eingenommenen Endposition in die um den Sprungwinkel versetzte andere Endpositionbewegt, dadurch gekennzeichn e t, daß die Spannwelle (1) und die Sprungwelle (2) mit Antriebs- und Blockierungsmitteln (4, 5, 6, 9) versehen sind, die so miteinander in Eingriff stehen, daß die Spannwelle (1) eine ihrer Endstellungen nur dann erreichen kann, wenn die Sprungwelle (2) die entsprechende Endstellung erreicht.
2. 2. Schalterantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der der Sprungwelle (2) zugeordnete Teil des Antriebs- und Blockierungsmittels (9) den der Spannwelle zugeordneten Teil (4, 5, 6) bis zum Erreichen eines vorgegebenen Drehwinkels der Sprungwelle (2) solcher Größe, daß noch keine Lichtbogenentladung einsetzt (Zwangsvorlaufwinkel), blockiert, und daß bei Erreichen dieses Zwangsvorlaufpunktes der der Spannwelle (1) zugeordnete Teil (4, 5, 6) mit dem der Sprungwelle (2) zugeordneten Teil (9) derart in Eingriff kommt daß ein auf die Spannwelle (1) in Richtung auf die gewünschte Endstellung bis zu deren Erreichen ausgeübtes Drehmoment auf die Sprungwelle (2) übertragen wird.
3. 3. Schalterantriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei achsparalleler Anordnung von Spannwelle (1) und Sprungwelle (2) und entgegengesetzter Drehrichtung beider Wellen der der Spannwelle (1) zugeordnete Teil (4,5, 6) des Antriebs- und Blockierungsmittels aus einem ringförmigen Aufsatz (4) mit zwei annähernd im Winkelabstand der Endstellungen angeordneten, der Sprungwelle (2) zugewandten Nasen (5, 6) und der der Sprungwelle (2) zugeordnete Teil aus einem der Spannwelle (1) zugewandten Nocken (9) besteht, welche beiden Teile derart zusammenwirken, daß mit Erreichen des Zwangsvorlaufpunktes der Einschaltstellung beider Wellen die eine der der Spannwelle zugeordneten Nasen (5, 6) an der einen radialen Flanke und mit Erreichen des Zwangsvorlaufpunktes der Ausschaltstellung beider Wellen die andere Nase der Spannwelle an der anderen radialen Flanke des Nockens (9) der Sprungwelle anliegt und daß bei zwischen der Ausgangsposition und dem jeweiligen Zwangsvorlaufpunkt blockierter Sprungwelle die jeweils betroffene Nase (5, 6) der Spannwelle (1) auf der Stirnfläche des Nockens (9) aufliegt und die Spannwelle (1) am Erreichen ihrer Endstellung hindert.

   Die Erfindung betrifft eine Schalterantriebsvorrichtung für Lasttrennschalter der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher bezeichneten Art.

   Lasttrennschalter dienen in Mittelspannungsanlagen dem Zweck, Stromkreise unter Last zu schließen und zu öffnen. Diese Vorgänge müssen mit einer optimalen Schaltgeschwindigkeit erfolgen, weil sonst die Gefahr besteht, daß der beim Schalten auftretende Lichtbogen nicht einwandfrei gelöscht wird. Die erforderliche optimale Schaltgeschwindigkeit ist durch unmittelbare Handbetätigung der die Schaltkontakte betätigenden Schalterantriebswelle nicht mit Sicherheit zu gewährleisten. Aus diesem Grund bedient man sich der sog.

   mittelbar wirkenden Antriebe, bei denen der eigentliche Schaltvorgang an der Schalterantriebswelle mit Hilfe elektrischer, pneumatischer oder mechanischer Antriebsmittel erfolgt, deren gespeicherte Energie zum gegebenen Zeitpunkt ausgelöst wird. Am einfachsten geschieht dies durch sog. Federkraftspeicher, die mit Hilfe einer Spannwelle von Hand geladen und nach Durchlauf eines bestimmten Punktes, dem sog. Sprungpunkt, ihre gespeicherte Energie in Form eines Drehmomentes an die Schalterantriebswelle (Sprungwelle) abgeben, so daß der Schaltvorgang mit vom Bedienenden unabhängiger, definierter Geschwindigkeit abläuft Bei bekannten Lasttrennschaltern dieser Art kommt es vor, daß die mit dem Schaltmesser direkt verbundene Sprungwelle aus irgendeinem Grunde an der Drehbewegung gehindert ist so daß das Schaltmesser entweder überhaupt nicht bewegt wird und in der eingenommenen Stellung verharrt oder der Schaltvorgang unvollständig ausgeführt wird. Diese nicht erfolgende oder unvollständige Ausführung des Schaltbefehls bleibt dann unbemerkt, wenn sich die Spannwelle, die ja nur über den Federkraftspeicher mit der Sprungwelle verbunden ist, trotz dieses Funktionsfehlers in ihre jeweilige Endstellung bewegen läßt. Der zum Schalten auf die Spannwelle aufsteckbare Schaltschlüssel läßt sich in ihrer jeweiligen Endstellung abziehen und der betroffene Schaltkreis gilt als unterbrochen bzw.

   eingeschaltet, obwohl dies in Wirklichkeit nicht oder nicht vollständig der Fall ist, wenn die Sprungwelle den Schaltbefehl nicht oder nur unvollständig ausgeführt hat. Die Spannwelle hat bei einer solchen Arbeitsweise die Sprungwelle, ohne daß dies von der Bedienungsperson bemerkt worden wäre, gewissermaßen überholt.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen »Überholvorgang« mit Sicherheit zu vermeiden und zu erreichen, daß sich die Spannwelle nur dann in ihre Endstellungen bewegen und sich der Schaltschlüssel abziehen läßt, wenn auch die Sprungwelle die jeweils befohlene Endstellung erreicht hat.

   Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.