DE69116050T2 - Schaltvorrichtung - Google Patents

Schaltvorrichtung

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung, die zur Verwendung in einem Elektrizitätsunterwerk geeignet ist, sowie ein Elektrizitätsunterwerk mit einer derartigen Schaltvorrichtung.
  • In einem Elektrizitätsunterwerk ist es normalerweise erforderlich, eine Schaltvorrichtung bereitzustellen, die als Stromtrennschalter für das Unterwerk wirkt. Es existieren drei bekannte Typen derartiger Umschaltvorrichtungen, nämlich ein erster, der mit Federkräften arbeitet, ein zweiter, bei dem es sich um ein pneumatisches System unter Verwendung von Druckluft handelt, und ein dritter, der ein hydraulisches System ist. Federbetätigte Mechanismen sind zum Unterbrechen von Niederspannungskreisen geeignet, jedoch sind sie normalerweise für höhere Spannungen nicht geeignet. Es hat sich herausgestellt, daß pneumatische Systeme übermäßige Wartung benötigen. Demgemäß wurden insbesondere für den bekannten Puffer-Stromtrennschalter, der eine große Betätigungskraft benötigt, Hydrauliksysteme entwickelt. Ein Beispiel für ein derartiges System ist in JP-A-62-58092 offenbart.
  • Bei vorhandenen Hydrauliksystemen ist die Hydraulikflüssigkeit Mineralöl und das System wird bei einem hohen Druck von z.B. 300 bar betrieben. Es sei auch darauf hingewiesen, daß es bekannt ist, Elektrizitätsunterwerke bereitzustellen, bei denen der Haupt-Schaltkreisleiter in einem Gehäuse eingeschlossen ist, der mit einem Gas wie Schwefelhexafluorid gefüllt ist. Bei vorhandenen Systemen liegt jedoch der Hydraulikmechanismus zum Aktivieren des beweglichen Teils der den Stromtrennschalter bildenden Schaltvorrichtung außerhalb dieses Gehäuses. In diesem Fall kann der Hydraulikmechanismus in einem nichtabgedichteten Mantel eingeschlossen sein, wie in JP-A-1-220320 offenbart.
  • Schließlich offenbart ein Artikel unter dem Titel "Development of a Perfluorocarbon Liquid Immersed Prototype Large Power Transformer with Compressed SF&sub6; Gas Installation" von Y. Mukaiyama et al, wie beim IEEE/PES 1990 Summer Meeting, Minneapolis, Minnesota, präsentiert, veröffentlicht unter der Nummer 90 SM 465-5 PWRD, eine Anordnung, bei der ein zur Verwendung in einem Elektrizitätsunterwerk geeigneter Transformator Perfluorkohlenstoff als Kühlflüssigkeit verwendet, die den Transformatorkern umgibt, mit einem Außenmantel, der Schwefelhexafluorid enthält.
  • Wegen der zunehmenden Grundstückskosten erfolgten Vorschläge dahingehend, daß Elektrizitätsunterwerke unter der Erde installiert werden. Jedoch wurde erkannt, daß dann erhöhte Brandgefahr besteht, wenn Standardstromtrennschalter verwen det werden. In unvermeidlicher Weise ist das Hydrauliksystem nicht völlig fluiddicht, und dann leckt Hydraulikfluid aus. Da das Hydraulikfluid unter Druck stehen kann, kann das Auslecken in Form eines Sprays vorliegen, was zu Mineralöldampf führt. Ein derartiger Mineralöldampf ist hochentzündlich, so daß beträchtliche Brandgefahr besteht.
  • Daher schlägt die Erfindung vor, daß das Hydraulikfluid ein nichtbrennbares ist. Derartige Hydraulikfluide sind insbesondere bei unter der Erde installierten Elektrizitätsunterwerken von Vorteil. Jedoch können sie auch bei anderen Elektriz itätsunterwerken verwendet werden.
  • Gemäß einer Entwicklung der Erfindung verfügt das Hydrauliksystem über einen abgedichteten Behälter für das Hydraulikfluid. Ohne eine derartige Abdichtung besteht die Gefahr, daß das Hydraulikfluid verdampft. Da jedoch ein derartiger Behälter normalerweise nicht mit dem Hydraulikfluid gefüllt ist, besteht die Schwierigkeit, daß sich der Druck im Behälter über dem Fluid aufgrund Änderungen der Betriebstemperatur usw. ändert. Daher schlägt die Erfindung gemäß einer weiteren Entwicklung vor, daß ein derartiger abgedichteter Tank eine Expansionskammer aufweist, die mit dessen Innerem in Verbindung steht, und daß das Volumen dieser Expansionskammer vorzugsweise variabel ist. Auf diese Weise können Druckänderungen innerhalb des Behälters über dem Hydraulikfluid durch Volumenänderungen der Expansionskammer aufgefangen werden.
  • Wie oben angegeben, kann bei vorhandenen Schaltvorrichtungen das hydraulische Betätigungssystem derselben in einem Mantel eingeschlossen sein, und eine Entwicklung der Erfindung schlägt vor, daß ein derartiger Mantel abgedichtet und mit einem Gas gefüllt ist, das Verbrennung nicht unterstützt. Auf diese Weise ist die Explosionsgefahr weiter verringert.
  • Wo ein derartiger abgedichteter Mantel vorhanden ist, soll er zumindest das hydraulische Betätigungssystem des Schaltmechanismus einschließen. Er kann sich ferner so weiter erstrecken, daß er mindestens einen Teil des beweglichen Teils der Schaltvorrichtung einschließt, falls dies erwünscht ist.
  • Vorzugsweise enthält der abgedichtete Mantel einen Sensor zum Messen der Dichte, des Drucks und/oder der Temperatur des Gases in diesem Mantel. Wenn der Mantel abgedichtet ist&sub1; besteht dann die Schwierigkeit, daß sich der Druck in ihm bei Änderungen der Betriebstemperatur ändern kann, und daher schlägt es eine andere Entwicklung der Erfindung vor, daß ein derartiger abgedichteter Mantel eine Expansionskammer mit vorzugsweise variablem Volumen aufweist. Auf diese Weise können auf ähnliche Weise wie bei der Expansionskammer am Behälter für das Hydraulikfluid Druckänderungen durch Volumenänderungen der Expansionskammer aufgefangen werden.
  • Das nichtbrennbare Hydraulikfluid kann Perfluorkohlenstoff sein. Das Gas, das Verbrennung nicht unterstützt, kann Stickstoff, Argon, Hehum oder Schwefelhexafluorid sein. Es sei darauf hingewiesen, daß die Verwendung von Perfluorkohlenstoff als Hydraulikfluid zum weiteren Vorteil führt, daß die kinematische Viskosität von Perfluorkohlenstoff ungefähr ein Zehntel derjenigen von Mineralöl ist. Dies führt zu einer schnelleren Strömung des Hydraulikfluids, was zu schnellerem Ansprechen führen sollte.
  • Nun werden Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft im einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer Schaltvorrichtung für ein Elektrizitätsunterwerk als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • Fig. 2 zeigt den Behälter, wie er bei einem herkömmlichen Hydrauliksystem verwendet wird;
  • Fig. 3 zeigt einen modifizierten Behälter, der beim Ausführungsbeispiel von Fig. 1 verwendet werden kann;
  • Fig. 4 zeigt einen weiteren modifizierten Behälter, der beim Ausführungsbeispiel von Fig. 1 verwendet werden kann;
  • Fig. 5 ist eine Schnittansicht durch eine weitere Schaltvorrichtung, die die Erfindung verkörpert;
  • Fig. 6 ist eine Ansicht entlang der Linie VII bis VII in Fig. 5;
  • Fig. 7 ist eine Schnittansicht durch eine Schaltvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • Fig. 8 ist eine Stirnansicht einer Schaltvorrichtung, die ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;
  • Fig. 9 ist eine Schnittansicht durch eine Schaltvorrichtung, die ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;
  • Fig. 10 ist eine Stirnansicht einer Schaltvorrichtung, die ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist; und
  • Fig. 11 ist eine Schnittansicht durch eine Schaltvorrichtung, die ein siebtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist.
  • Nun wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
  • In Fig. 1 verfügt eine mit Gas isolierte Schalteinrichtung 8, die Teil einer Schaltvorrichtung für ein Elektrizitätsunterwerk bildet, über ein Isoliermedium wie das Gas SF&sub6;, das in ein Gehäuse in Form eines Gaskessels 2 eingeschlossen ist, und ein Haupt-Schaltkreisleiter 4 wird von einem isolierenden Material 3 in diesem Kessel 3 gehalten. Ein als Stromtrennschalter wirkender. Schaltabschnitt 7 ist in einem mittleren Teil des Haupt-Schaltkreisleiters 4 elektrisch in Reihe mit diesem vorhanden. Dieser Schaltabschnitt 7 verfügt über feststehende Kontakte 5 und einen beweglichen Kontakt 6. Der bewegliche Kontakt 6 ist mit einem Stab 10a elektrisch isoliert gegen den Haupt-Schaltkreisleiter 4 mit einer hydraulischen Betätigungseinrichtung 1 verbunden, wobei der Stab durch das hydraulische Betätigungssystem der hydraulischen Betätigungseinrichtung 1 verstellbar ist.
  • Die hydraulische Betätigungseinrichtung 1 verfügt über einen Betätigungszylinder 9, der gleitend auf einen mit dem Stab 10a verbundenen Betätigungskolben 10 aufgesetzt ist, ein Steuerventil 13 zum Steuern des Betriebs dieses Betätigungszylinders, eine Hydraulikpumpe 11, einen Druckspeicher 12 zum Speichern von Arbeitsfluid unter hohem Druck, wie von dieser Hydraulikpumpe 13 geliefert, und Kontrollventile für einen offenen und einen geschlossenen Kreis (nicht dargestellt).
  • Das Innere des Betätigungszylinders 9 wird durch den Betätigungskolben 10 in eine an den Stab 10a angrenzende Fluidkammer 9a und eine an das Steuerventil 13 angrenzende Fluidkammer 9b unterteilt. Die Fluidkammer 9a steht in dauernder Verbindung mit dem Druckspeicher 12, während eine Hydraulikfluid-Verbindung der Fluidkammer 9b dazu durch das Steuerventil 13 zwischen der Hydraulikpumpe 11 über eine Niederdruckleitung 21 und dem Druckspeicher 12 über eine Hochdruckleitung 20 umgeschaltet wird.
  • Eine Fluidkammer 13a des Steuerventils 13 erhält Arbeitsfluid unter hohem Druck, das zum Erzeugen einer Antriebskraft für einen Plunger 14 dient, oder das Fluid wird aus ihr abgeleitet. Diese Versorgung oder das Ableiten wird durch ein nicht dargestelltes Kontrollventil gesteuert, und die Versorgung oder das Ableiten schaltet die Hydraulikfluid-Verbindung hinsichtlich der Fluidkammer 9b um.
  • Ferner verfügt die Hydraulikpumpe 11 über einen Fluidbehälter 15 und einen Motor 17 zum Antreiben einer Pumpe 16. Der Fluidtank 15 ist abgedichtet.
  • Das Arbeitsfluid in der Hydraulikbetätigungseinrichtung ist ein nichtbrennbares Fluid wie eine Perfluorkohlenstoff-Verbindung.
  • Fig. 1 entspricht dem Zustand des Schaltabschnitts 7 mit offenem Schaltkreis, wobei die Fluidkammer 9a und die Fluidkammer 13b des Steuerventils 13, dessen Ventilsitz geschlossen ist, mit dem Druckspeicher 12 verbunden sind, mit einer Betätigung durch das Arbeitsfluid unter hohem Druck, wodurch die Fluidkammer 9a eine nach unten wirkende Kraft auf den Betätigungskolben 10 ausübt, so daß der Stab 10a den beweglichen Kontakt 6 in der Position mit offenem Schaltkreis hält.
  • Wenn ein Befehl für geschlossenen Schaltkreis ausgegeben wird, wird das (nicht dargestellte) Kontrollventil für den geschlossenen Schaltkreis betätigt und Arbeitsfluid unter hohem Druck strömt in die Fluidkammer 13a und der Plunger 14 wird nach rechts in Fig. 1 angetrieben. Im Ergebnis wird der Ventilsitz 13d geschlossen und der Ventilsitz 13c wird geöffnet, wodurch die Fluidkammer 9b über den Ventilsitz 13c mit dem Druckspeicher 12 verbunden wird. Der Betätigungskolben 10 ist mit dem Stab 10a verbunden, was eine Flächendifferenz zwischen der oberen und unteren Fläche (den druckempfangenden Flächen) bewirkt, so daß eine Kraft nach oben ausgeübt wird und der bewegliche Kontakt 6 durch die Bewegung des Stabs 10a angetrieben wird, wodurch ein geschlossener Schaltkreis errichtet wird.
  • Um auf einen offenen Schaltkreis umzuschalten, wird das Arbeitsfluid in der Fluidkammer 13a unter hohem Druck durch das (nicht dargestellte) Kontrollventil für den offenen Schaltkreis abgelassen, der Plunger 14 wird nach links in Fig. 1 angetrieben, um in die in der Figur dargestellte Position gebracht zu werden, die Fluidkammer 9b steht über den Ventilsitz 13d und die Niederdruckleitung 21 mit der Hydraulikpumpe 11 in Verbindung und der Betätigungskolben 10 wird durch das Arbeitsfluid in der Fluidkammer 9a nach unten angetrieben.
  • Wie vorstehend beschrieben, wird bei dieser hydraulischen Betätigungseinrichtung ein nichtbrennbares Fluid als Arbeitsfluid verwendet, wodurch selbst dann, wenn Arbeitsfluid aus der Leitung und dem abgedichteten Abschnitt herausströmen sollte, die Möglichkeit einer Brandverursachung gering ist, wobei keine Wahrscheinlichkeit besteht, daß die durch Gas isolierte Schalteinrichtung beschädigt wird, wodurch das isolierende Medium ausströmen könnte. Demgemäß kann der Schaltmechanismus mit hoher Sicherheit in einem unter der Erde liegenden Unterwerk verwendet werden.
  • Ferner ist in einem unter der Erde liegenden Unterwerk ein Transformator vorhanden und mit der mit Gas isolierten Schalteinrichtung verbunden. In jüngerer Zeit wurde im oben angegebenen Artikel von Mukaiyama et al ein nichtbrennbarer Transformator mit Verbundisolierung unter Verwendung einer Perfluorkohlenstoff-Verbindung zur Kühlung und dem Gas SF&sub6; als Isoliermedium vorgeschlagen. Wenn eine Perfluorkohlenstoff-Verbindung als nichtbrennbares Fluid verwendet wird, verwenden die Schaltvorrichtung und der Transformator dasselbe Fluid, so daß dies wirtschaftlich günstig ist und die Wartung erleichtert ist.
  • Es sei darauf hingewiesen, daß die kinetische Viskosität von Mineralöl 7,5 x 10&sup6; m²/S ist, während die von Perfluorkohlenstoff 0,8 x 10&sup6; m²/S ist. Demgemäß ist die kinematische Viskosität von Perfluorkohlenstoff ungefähr ein Zehntel der jenigen von Mineralöl, so daß es möglich sein sollte, daß das hydraulische Betätigungssystem eine kurze Ansprechzeit aufweist.
  • Fig. 3 ist ein Längsschnitt, der einen Teil einer Schaltvorrichtung für ein Unterwerk unter Erde zeigt, wobei es sich um eine Modifizierung des ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt, wobei die Fluidpumpe 11 gegenüber der in Fig. 1 dargestellten modifiziert ist.
  • Zum Vergleich zeigt Fig. 2 die herkömmliche Fluidpumpe, wobei eine Gas-Einlaß/Auslaß-Öffnung 19 an der Oberseite des herkömmlichen Fluidbehälters 15 ausgebildet ist. Jedoch ist in Fig. 3 eine Expansionskammer in Form eines Hilfskessels 23 mit dem Fluidbehälter 15 verbunden, anstelle der Gas-Einlaß/Auslaß-Öffnung 19, so daß der Fluidbehälter 15 einen gasdichten Aufbau aufweisen kann.
  • Wenn als Arbeitsfluid eine Perfluorkohlenstoff-Verbindung verwendet wird, hat der Siedepunkt derselben einen niedrigen Wert von bis zu ungefähr 100ºC, was die Verdampfungswahrscheinlichkeit erhöht. Daher nimmt, wenn eine Gas-Einlaß/Auslaß-Öffnung 19 wie beim Stand der Technik vorhanden ist, die Fluidmenge aufgrund von Verdampfung von der Oberfläche 18 des Fluids ab, und es kommt aufgrund des verdampften Gases im Unterwerk unter der Erde zu einem Sauerstoffmangel. Jedoch weist der Fluidkessel einen gasdichten Aufbau auf, wie es in den Fig. 1 und 3 dargestellt ist, so daß dieser Nachteil nicht auftreten muß. Wenn der Hilfskessel 23 vorhanden ist, kann, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, ein herkömmlicher Fluidbehälter mit nur kleiner Modifizierung verwendet werden. Ferner steigt der Druck. im Fluidbehälter 15. an, wenn sich der Pegel der Flüssigkeitsoberfläche 18 des Arbeitsfluids im Fluidbehälter 18 durch die Bewegung des Arbeitsfluids während des Ein/Ausschaltvorgangs oder durch Änderungen der Umgebungstemperatur ändert. Dies begrenzt die Strömungsrate von z.B. der in Fig. 1 dargestellten Niederdruckleitung 21, und demgemäß werden die Eigenschaften der Schaltvorgänge nachteilig beeinflußt. Jedoch ermöglicht es das Hinzufügen des Hilfskessels 23, wie in Fig. 3 dargestellt, die Druckschwankungen im Fluidbehälter 15 zu verringern, so daß stabilere Schaltbetätigungs-Eigenschaften erzielt werden können. Es sei darauf hingewiesen, daß die Verbindung 23a zwischen dem Behälter 15 und dem Hilfskessel 23 so lang sein kann, wie es erforderlich ist.
  • Fig. 4 ist ein Längsschnitt, der eine Fluidpumpe 11 zeigt, bei der diese Schwierigkeit zusätzlich berücksichtigt ist. Bei der in Fig. 4 dargestellten Anordnung ist ein expandierbares Teil 24 wie ein Balg, der am oberen Ende abgedich tet ist, an der Oberseite des Fluidbehälters 15 vorhanden, so daß ein abgedichteter Aufbau vorhanden ist, bei dem sich das expandierbare Teil 24 in seiner axialen Richtung ausdehnen kann, wenn der Druck im Fluidbehälter 15 ansteigt. Dies ermöglicht ein Anwachsen des effektiven Volumens des Fluidbehälters 15. Die Expansion oder Kontraktion des expandierbaren Teils 24 in axialer Richtung desselben kann durch ein Führungsteil 25 geführt werden.
  • Gemäß dieser Anordnung folgt das expandierbare Teil 24 Druckschwankungen im Fluidbehälter 15, so daß diese Druckschwankungen unterdrückt werden können, um stabile Schaltbetätigungs-Eigenschaften zu erzielen. Bei dieser Anordnung ist ein expandierbares Treil 24 verwendet, das sich in seiner axialen Richtung ausdehnen oder zusammenziehen kann. Jedoch kann jede beliebige Expansionskammer mit variablem Volumen vorhanden sein, um eine Zunahme oder Verringerung des effektiven Volumens des Fluidbehälters 15 auf Druckschwankungen in diesem Fluidbehälter 15 zu ermöglichen.
  • Wie es vorstehend beschrieben wurde, wird gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ein nichtbrennbares Fluid als Arbeitsfluid im hydraulischen Betätigungssystem verwendet, das als Teil einer Schaltvorrichtung für ein Unterwerk unter der Erde verwendet wird. Demgemäß kommt es selbst dann, falls Arbeitsfluid auslecken sollte, weder zu einem Feuer noch zu einer Explosion, So daß das Arbeitsfluid für eine mit Gas isolierte Schalteinrichtung eines Unterwerks unter der Erde geeignet ist, da es für eine sicherere Schaltvorrichtung für ein derartiges Unterwerk unter der Erde sorgen kann.
  • Die Fig. 5 und 6 veranschaulichen ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. In den Fig. 5 und 6 sind Komponenten, die Komponenten des ersten Ausführungsbeispiels von Fig. 1 entsprechen, mit denselben Bezugszahlen gekennzeich net. Zunächst verfügt die Schaltvorrichtung über ein hydraulisches Betätigungssystem mit einem Betätigungszylinder 9, einem Behälter 15 für eine Hydraulikpumpe, einer Leitungsanordnung 20, 35, 36, 37 und einem Druckschalter 38. Alle diese Komponenten liegen innerhalb eines Mantels 39. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5 und 6 liegt der Druckspeicher 12 außerhalb des Mantels 39, jedoch kann er innerhalb dieses Mantels 39 liegen, falls erwünscht.
  • Die Fig. 5 und 6 zeigen auch einen Behälter 41, in dem der Unterbrecherteil eines Prototyp-Stromtrennschalters liegt, einen Halterahmen 43 und einen Mantel 44 für den Stab 10a, der durch den hydraulischen Betätigungsschaltkreis verstellt wird.
  • Es sei darauf hingewiesen, daß der Aufbau des Ausführungsbeispiels der Fig. 5 und 6 im wesentlichen derselbe wie gemäß JP-A-1-220320 ist. Jedoch ist gemäß der Erfindung das im zugehörigen hydraulischen Betätigungssystem verwendete Hydraulikfluid nicht brennbar.
  • Wenn das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 und 6 der Lehre gemäß JP-A-1-220320 folgt, ist der Mantel 39 nicht abgedichtet. Daher kann dieser Mantel 39 ein Gemisch aus Luft und Hydraulikfluiddampf enthalten. Wenn dieser Dampf nicht brennbar ist, besteht keine echte Gefahr hinsichtlich Feuer oder Explosion. Wenn jedoch die Flammtemperatur des Hydraulikfluids niedrig liegt, kann im Mantel 39 eine Explosion auftreten. Ferner kann jede Explosion im Mantel 39 das Gehäuse beschädigen, das den Hauptleiter (siehe Fig. 1) enthält, wodurch das Gas SF&sub6; freigegeben wird und es auch zu Sauerstoffmangel um das Unterwerk herum kommt.
  • Demgemäß schlägt die Erfindung vor, daß der Mantel 39 abgedichtet wird und mit einem Gas gefüllt wird, das keine Verbrennung unterstützt. Es werden nun Ausführungsbeispiele beschrieben, bei denen dies erzielt ist.
  • In der folgenden Beschreibung ist auf inerte und "nichtbrennbare" Gase Bezug genommen. Inertgase unterstützen Verbrennung nicht und sie reagieren auch nicht. Jedoch können bei der Erfindung einige Gase, wie SF&sub6;, das reagiert (und daher nichtinert ist) immer noch verwendet werden. Daher wird "nichtbrennbar" im Sinn eines Gases verwendet, das keine Verbrennung unterstützt, statt im Sinn eines Gases, das nicht selbst brennt.
  • Fig. 7 ist eine Seitenansicht eines dritten Ausführungsbeispieles der Schaltvorrichtung eines mit Gas isolierten Stromtrennschalters, und der Unterschied zwischen diesem Ausführungsbeispiel und dem der Fig. 5 und 6 ist der, daß der Mantel 39 abgedichtet ist und sein hohles Innere 31 mit einem inerten oder nichtbrennbaren Gas gefüllt ist. Ein Handloch zum Untersuchen des Inneren des Mantels 39 kann in diesen gebohrt sein, vorausgesetzt, daß das Loch mit einem Deckel 46 abgedichtet ist. Dieser Aufbau verhindert Feuerund Explosionsgefahren, da selbst dann, wenn Hydraulikfluid von einem Anschluß einer Leitung im hydraulischen Betätigungssystem oder aus einem Öldichtungsabschnitt ausleckt und dann eine Zündquelle besteht, das inerte oder nichtbrennbare Gas einen Brand des Hydraulikfluids verhindert.
  • Zu Beispielen für geeignete inerte oder nichtbrennbare Gase gehören Stickstoff, Argon und Helium. Es ist auch möglich, SF&sub6; zu verwenden, das normalerweise zur Bogenunterdrückung verwendet wird, sowie isolierendes Gas für elektrische Ausrüstungen mit Gasisolierung, wie gas-isolierte, gepufferte Stromtrennschalter. Da ein derartiges inertes oder nichtbrennbares Gas vorhanden ist, können Korrosion von Komponenten innerhalb des Gehäuses 39 sowie Oxidation und Beeinträchtigung des Hydraulikfluids des hydraulischen Betätigungssystems ebenfalls verhindert werden.
  • Der Druck des inerten oder nichtbrennbaren Gases entspricht vorzugsweise im wesentlichen dem Atmosphärendruck, so daß der Mantel 15 ausreichende mechanische Festigkeit aufweist. Demgemäß ist ein Auslecken von Gas aus dem Mantel 39 unwahrscheinlich und das Gas beeinflußt die Hydraulikpumpe 11 der hydraulischen Betätigungseinrichtung nicht.
  • Fig. 8 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das im wesentlichen dem in Fig. 7 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel ähnlich ist, gesehen entlang der Linie II-II. Komponenten des vierten Ausführungsbeispiels, die solchen des dritten Ausführungsbeispiels entsprechen, sind mit denselben Bezugszahlen gekennzeichnet. Jedoch enthält das vierte Ausführungsbeispiel eine ausschließliche Vakuumpumpe 47 außerhalb des Mantels 39. Auch ist eine Überwachungseinrichtung 48 zum Überwachen mindestens einer der Größen Dichte, Druck und Temperatur als Zustandsparametern des Gases innerhalb des Mantels 39 in diesem Mantel 39 angeordnet. Der Mantel 39 kann mit inertem oder nichtbrennbarem Gas gefüllt werden, wodurch die im Inneren vorhandene Luft durch inertes oder nichtbrennbares Gas dadurch ersetzt wird, daß dafür gesorgt wird, daß das letztere in den Mantel 39 strömt. Jedoch ist es bevorzugt, die Luft unter Verwendung der Vakuumpumpe 47 völlig auszupumpen und dann das inerte oder nichtbrennbare Gas zuzuführen. Das Bereitstellen der Vakuumpumpe 47 verbessert den Arbeitswirkungsgrad bei einer Untersuchung. Da eine Überwachungseinrichtung 48 zum Überwachen mindestens einer der Größen Dichte, Druck und Temperatur des Gases innerhalb des Mantels 39 vorhanden ist, die den Zustand des Gases überwacht, kann die Zuverlässigkeit der Überwachung des Ausleckens von Gas verbessert werden.
  • Fig. 9 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wiederum ist dieses Ausführungsbeispiel dem dritten Ausführungsbeispiel ähnlich, und entsprechende Teile sind durch dieselben Bezugszahlen gekennzeichnet. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel dahingehend, daß zwischen dem das hydraulische Betätigungssystem einschließenden Mantel 39 und dem einen Teil des beweglichen Teils der Schaltvorrichtung einschließenden Mantel 44 eine Verbindungsöffnung 49 vorhanden ist. Der Mantel 44 ist ein abgedichteter Behälter, so daß er mit einem inerten oder nichtbrennbaren Gas gefüllt werden kann. Demgemäß bilden der Mantel 39 und der Mantel 44 eine abgedichtete Einhelt, die mit inertem oder nichtbrennbarem Gas gefüllt ist. Dieser Aufbau sorgt für dieselben Vorteile wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 7, wobei diese jedoch auf den Mantel 44 erstreckt sind.
  • Fig. 10 ist eine Seitenansicht eines sechsten Ausführungsbeispiels, das dem Ausführungsbeispiel der Fig. 9 im wesentlichen ähnlich ist, gesehen entlang der Linie IV-IV. Komponenten, die Komponenten des fünften Ausführungsbeispiels von Fig. 9 entsprechen, sind mit denselben Bezugszahlen gekennzeichnet. In Fig. 10 verfügt der Mantel 50 über Zylinderform, und diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Herstellung des Mantels einfacher als die für einen quadratischen Mantel ist. Ferner kann SF&sub6;-Gas mit demselben Druck wie dem im Behälter 41 mit dem Trennschalterabschnitt verwendet werden, und die Handhabung von Gas innerhalb des Mantels 50 kann vereinfacht sein.
  • Fig. 11 zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Unterschied dieses Ausführungsbeispiels gegen die vorigen Ausführungsbeispiele besteht darin, daß es über eine Volumenänderungseinrichtung zum automatischen Ändern des Innenvolumens des Mantels 39 abhängig von dessen Innendruck verfügt. Die Volumenänderungseinrichtung besteht bei diesem Ausführungsbeispiel aus einem Balg 51. Da der Innendruck im Mantel 39 trotz Änderungen der Umgebungstemperatur immer auf dem Umgebungsdruck gehalten werden kann, muß die mechanische Festigkeit des Mantels 39 nicht übermäßig hoch sein.
  • Gemäß den Ausführungsbeispielen 3 bis 7 der Erfindung ist das hydraulische Betätigungssystem in einem abgedichteten Mantel eingeschlossen, der mit einem inerten oder nichtbrennbaren Gas gefüllt ist. Demgemäß können das Auftreten von Feuer und Explosionsgefahren selbst dann verhindert werden, wenn ein Ölleck hinsichtlich der hydraulischen Betätigungsvorrichtung vorliegt und gleichzeitig eine Zündquelle vorhanden ist.
  • Die Ausführungsbeispiele 3 bis 7 der Erfindung können, wie das erste und zweite Ausführungsbeispiel, ein nichtbrennbares Hydraulikfluid verwenden.

Claims (5)

1. Schaltvorrichtung mit einem beweglichen Teil (10), das so verstellbar ist, daß es das Öffnen und Schließen eines elektrischen Kontakts (5, 6) bewirkt, und mit einem hydraulischen Betätigungssystem (9, 11, 12, 13, 14) zum Verstellen des beweglichen Teils (10), dadurch gekennzeichnet, daß das hydraulische Betätigungssystem (9, 11, 12, 13, 14) über ein nicht brennbares Arbeitsfluid verfügt.
2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Arbeitsfluid Perfluorkohlenstoff ist.
3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der das hydraulische Betätigungssystem (9, 11, 12, 13, 14) einen dichten Behälter (15) für Hydraulikfluid und eine Expansionskammer (23, 24) aufweist, die mit dem Inneren des dichten Behälters (15) in Verbindung steht und deren Volumen variabel ist.
4 Schaltvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einem hohlen, dichten Mantel (39, 44), der zumindest das hydraulische Betätigungssystem (9, 11, 12, 13, 14) umschließt und mit einem Gas gefüllt ist, das Stickstoff, Argon, Hehum oder Schwefelhexafluorid ist und dessen Druck nicht kleiner als der Atmosphärendruck ist, wobei der hohle, dichte Mantel einen Sensor (48) zum Erfassen der Dichte und/oder des Drucks und/oder der Temperatur des Gases aufweist.
5. Schaltvorrichtung ndch Anspruch 4, bei der der dichte Mantel eine Expansionskammer (51) aufweist, die mit dem Inneren des Mantels (39, 44) in Verbindung steht und deren Volumen variabel ist.
DE69116050T 1990-09-17 1991-09-10 Schaltvorrichtung Expired - Fee Related DE69116050T2 (de)

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JP1974391A JPH04259717A (ja) 1991-02-13 1991-02-13 開閉装置

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DE69116050D1 DE69116050D1 (de) 1996-02-15
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