-
Elektrische Schalteinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine
elektrische Schalteinrichtung mit zwei in Achsrichtung beweglichen stiftartigen
Schaltstücken. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schalteinrichtung
zu sohaffen die für besonders hohe Spannungen und große Abschaltleistungen geeignet
ist und sowohl in elektrischer als auch in mechanischer Hinsicht den bei der neuzeitiggen
Entwicklung der elektrischen Energieübertragung auftretenden Forderungen weitestgehend
Rechnung trägt. Hiierbei sollen vor allem große Schaltgeschwindigkeiten und kürzeste
Abschaltzeiten in einfacher und zuverlässiger Weise erreicht werden.
-
Es ist an und für sich bekannt, zwei stiftförmige Schalterkontakte
entgegengesetzt beweglich zu machen. Abgesehen davon, daß es sich hierbei um mit
Druckkammer ausgerüstete Schalter handelt, bei denen die Unterbrechung der Sehaltstifte
außerhalb der für beide Kontakte gemeinsamen Druckkammer in Luft erfolgt, bilden
die beiden Schaltstifte nur eine Unterbrechungsstelle, die im eingeschalteten Zustand
durch stumpf aufeinanderstoßende Schaltstifte geschlossen wird. Derartige Schaltstifte
haben jedoch den Nachteil, daß sie einen schleichenden Kontakt bilden, so daß solche
Schalter für hohe Spannungen und große Abschaltleistungen ungeeignet sind.
-
Die Erfindung zeichnet sich im wesentlichen dadurch aus, diaß annähernd
in der Mitte zwischen den gegenläufig bewegten Schaltstücken ein gemeinsames ruhendes
Schaltstück bzw. gemeinsamer Schaltstücksatz vorgesehen ist. Die Vorkehrungen nach
der Erfindung dassen sich mit besonderem Vorteil bei sogenannten Kurzschluß@lächern
anwenden,
bei denen zur Vermeidung des Auseinanderfallens von Kraftwerken
bzw. Netzteilen die Schalteinrichtung im Kurzschlußfalle rasch ausschalten und nach
einer verhältnismäßig furzen Zeit wieder einschalten soll , um dann, wenn der Kurzschluß
his dahin noch nicht abgeklungen ist, wieder selbsttätig ausgeschaltet zu werden.
Außerdem wird durch die Erfindung erreicht, daß die Schaltstücke mit endlicher Geschwindigkeit
in das feststehende Schaltstück eingeführt bzw. infolge der Überdeckung zwischen
den beweglichen Schaltstücken und dem feststehenden Schaltstück außer Eingriff mit
diesem gebracht werden.
-
Die weiteren Vorteile und Möglichkeiten nach der Erfindung sind in
der nachstehenden Beschreibung angegeben. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
gemäß der Erfindung, und zwar im Schnitt dargestellt.
-
Das Isoliergehäuse der insbesondere nach Art eines Säulenschalters
ausgebildeten Schalteinrichtung kann aus einem oberen, den Leistungsschalter, z.
B. Dampfentspannungsschalter, aufnehmenden Isolator I und einem von diesem durch
einen metallenen Anschlußflansch 3 getrennten ein- oder mehrteiligen Isolator 2
bestehen, in welchem Schalterantriebsomgane untergebracht sein können. Im Innern
dies Isolators I, der einen aus Isolderstoff bestehenden, als Dampfentspannungs-
und Schleuderraum dienenden Schalterkopf 4 trägt, sind zwei in der Schalterachse
übereinander angeordnete, in geeigneter Weise ausgebildete Löschkammern 5, 5' vorgesehen.
Die spiegelbildlich angeordneten Löschkammern 5, 5' können vorteilhaft nach Art
von elastischen Dampfentspannungs-(Expansions-)kammern ausgebildet und unter Wahrung
eines Zwischenraumes mittels eines insbesondere aus geschichtetem Isolierstoff bestehenden
Schaltgefäßes 7 umgeben werden, das zur Druckentlastung des Isolators I dient und
zugleich zur Erhöhung der elektrischen Festigkeit zwischen dem spannungsfübrendien
Schalterteilen beiträgt.
-
Bei der Ausbildung der Löscheinrichtungen als elastische Kammern bestechen
die Kammerwandungen aus aneinandergereiihten Isolierhohlscheiben von verschiedenen
Innendurchmessern, so daß einzelne Teilkammern entstehen, die durch zentrische Öffnungen
miteinander in Verbindung stehen, durch die die beweglichen, insbesondere stiftförmigen
Schaltstücke 8, 8' bewegt werden. Den Schaltstücken 8, 8' sind in geeigneter Weise
ausgebildete, z. B. tulpenförmige, ruhende Schaltstücke I0, Io' zugeordnet, die
mechanisch und galvanish derart miteinander verbunden sind, daß sie im eingeschalteten
Zustand den Strom führen. Die ruhenden Schaltstücke Io, Io' sind von Strahlungsschutzkappe
n 25, 25' umgeben, zwischen denen sich ein mehrteiliges teleskopartiges Rohr I2
befindet, in dem e ne oder mehrere Federn 27 zum elastischen Zusammenpresen der
Stapelplatteu der beiden Löschkammern 5, 5' vorgesehen sind.
-
Um die elektrischen Eigenschaften der Schalteinrichtung zu verbessern,
kann jede Löscheinrichtung (Löschlkammer) mit je einer Zwischenelektrode 3o, 3o'
ausgerüstet sein die über am Schaltgefäß 7 angebracht,e Sohleifkontaktstücke 33
mit dem Widerstand 32 verbunden sind, der dm ausgeschalteten Zustand ein Zwischenpotential
annimmt. Der Dämpfungswiderstand wird beim Abschalten, nachdem die Lichtbögen der
Schaltstrecken zwischen den feststehenden Schaltstücken Io, Io' und den Zwischenelektroden
3o bzw. 3o' gelöscht sind, über die beweglichen Schaltstücke 8, 8' in den Stromkreis
geschaltet. Ein derartiger Widerstand ergibt eine erhebliche Verbesserung des Löschvorganges,
insbesondere beim Abschalten von leer laufenden Leitungen, Netzteilen, Transformatoren
u. dgl., und stellt ein vorzügliches Schutzmittel gegen Überspannungen dar.
-
Der Dämpfungswiderstand kann vorteilhaft konzentrisch zu den Löschkammern
5, 5', und zwar zwischen dem Schaltgefäß 7 und dem Isolator I vorgesehen werden.
Hierbei ist der Dämpfungswviderstand so angeordnet, daß sich im ausgeschalteten
Zustand der Schalteinrichtung eine besonders günstige Spannungsverteilung ergibt,
indem der Dämpfungswiderstand ein Mittelpotential annimmt.
-
Als Widerstand können metallene Drähte, Flüssigkeitswiderstände oder
mit besonderem Vorteil einzelne aufeinandergelegte Körper aus Widerstandsbaustoff
verwendet werden. Die Widerstandskörper können aus Ringen, Scheiben bzw. Stäben
aus leitenden oder halbleitenden und nicht leitenden Teilen zusammengesetzt werden,
de insbesondere aus Metall l, Metallstaub, Kohlepulver, Graphitpulver, Siliziumoxyd,
Kunstharzen od. dgl. bestehen können. Als Widerstandskörper können ferner Scheibenstapel
verwendet werden, die der Länge nach durch Stoffe verschiedener Zusammensetzung
bzw. Konzentration gebildet werden.
-
Die Anordnung ist somit nach vorstehendem so gewählt, daß die feststehenden
Schaltstucke Io, Io' einander zugekehrt sind. Gemäß der Erfindung führen die beweglichen
Schaltstifte 8, 8' beim Schalten gegenläufige Bewegungen aus, so daß die Schaltstifte
beim Ausschalten voneinander wegbewegt werden. Zu diesem Zweck kann vorteilhaft
ein im folgenden näher beschriebener Antrieb dienen.
-
Als eigentliches Schalterantriebsmittel kann mit besonderem Vorteil
eine in dem Stützer 2 zentrisch vertikal angeordnete, um ihre Längssymmetrieachse
drehbare Isolierantriebswelle I4 verwendet werden, die über ein nicht dargestelltes,
z. B. aus Kegelrädern bestehendes Getriebe angetrieben werden kann. An der Drehwelle
I4 grefft eine Stekkupplung I5 an, die kardan-, kugel-, kreuzkopfartig oder in einer
ähnlchen Weise ausgebildet ist und die die Drehbewegung über ein Getriebe xnit Übersetzungsverhältnis,
z. B. ein Planetengetriebe 16, auf eine geigen Längsver@sohiebung ges;i,cherte,
hinreichend lange zylinderförmige Drehmutter 17 überträgt. Die Drehmutter ist beispielsweise
in den Kugel- oder Roildenlagern 18,-19 @gelagert und we@i!st ein ein- oder mehrgängiges,
insbe,so:ndere@ steiles Innengew finde auf, in dem -beim Drehender Gewindemutter
17 ein
mit Außengewinde versehener, gegen Drehung gesicherter, kreuzkopfartiger
Teil bzw. Träger 2o des Schaltstückes 8 herauf- bzw. heruntergeführt wird.
-
Die Antriebsbewegung des Schaltstückes 8 wird zugleich über die Drehmutter
I7, und zwar im gegenläufigen Sinne auf das Schaltstück 8' übertragen. Zu diesem
Zweck weist die Drehmutter I7 an einer Stelle einen Zahnkranz 22 auf, über welchen
ein Ritzel 23 angetrieben wird, das die Drehbewegung über das als Drehwelle ausgebildete,
also drehbar- gelagerte Schaltgefäß 7 überträgt. Vom Schaltgefäß 7 wird die Drehbewegung
über die entsprechend, denn Ritzel 23 und dem Zahnkranz 22 ausgebildeten Teile 23',
22' und die Mutter I7' auf das Schaltstück 8' übertragen, das entgegen dem Schaltstück
8 mittels des in der Drehmutter I7' geführten Klreuzkopfartigen Teiles bzw. Trägers
2ö herauf- bzw. herunterbewegt wird. In dem Schaltgefäß 7 sind Stromabnehmer 33,
33' gelagert, die die Zwischenelektroden 3o, 3o' mit dem am Isolator I angebrachten
Dämpfungswiderstand 32 verbinden.
-
Beim Schalten werden die kreuzkopfartigen Träger 2o, 2o' in den Führungsstangen
II, II' geführt, die zugleich zur Stromübertragung vom Schaltstift über die z. B.
aus Rollten 26 bzw. 26' bestehenden Stromabnahmevorrichtungen nach den Schalteranschlüssen
dienen. Die Führungsstangen I I, I I' üben noch eine weitere Funktion aus, indem
sie die Strahlungsschutzkappen I3, I3' tragen.
-
Im ausgeschalteten Zustand erstreckt sich das bewegliche Schaltstück8'
nahezu durch die Gesamthöhe des beispielsweise als Dampfentspannungs-und Schleuderraum
dienenden Schalterkopfes d4, der zugleich als Träger der Drehmutter I7' für das
Schaltstück 8' dient.
-
Der Sehalter nach der Erfindung ist für Abschalleistungen von mehreren
Iooo MVA und besonders hohe Spannungen geeignet und kann mit besonderem Vorteil
in Freiluftanlagen Anwendung finden, zumal sich seine ,sämtlichen bewegten Teile
im Innern des Schaltergehäuses befinden, so daß keine Vereisungs- oder Verklemmungsgefahr
besteht. Auch im Hinblick auf die Wartung und Montage ist die Schalteinrichtung
nach der Erfindung besonders vorteilhaft, da sie unter anderem leicht zerlegbar
ist.
-
Statt, wie dargestellt, das Schaltgefäß bzw. die einzelnen die Schaltkammer
umgebenden Schaltgefäße drehbar nach Art einer Drehwelle anzuordnen, kann die Kupplung
zwischen den beiden Schaltstiftantrieben mittels gesonderter Drehwellen oder Zug-
bzw. Druckgestängen erfolgen. Außerdem können an Stelle von Drehmuttern I7 z. B.
Gewindespindeln verwendet werden, auf denen der kreuzkopfartige Träger des Schaltstiftes
geführt wird (vgl. hierzu die Anmeldung S I5I 894-B1.875I2). Das Innere der Isolatoren
I, 2, des Schaltgefäßes 7 und der Löschkammer 5, 5' kann vorteilhaft mit Löschflüssigkeit,
z. B. Öl oder einer nicht brennbaren Flüssigkeit, gefüllt werden.
-
Weitere Möglichkeiten nach der Erfindung bestehen darin, daß der Dämpfungswiderstand
nicht, wie in der Zeichnung dargestellt und vorstehend beschrieben ist, auf beide,
sondern nur auf eine der Unterbrechungsstellen, und zwar die obere oder untere Unterbrechungsstelle
geschaltet wird. Hierbei kann der Dämpfungswiderstand zwischen dem ruhenden Schaltstück
und einer Zwischenelektrode oder zwischen dem ruhenden Schaltstück und dem ihm abgekehrten
Ende der Löschkammer bzw. der das bewegliche Schaltstück in seiner Endaussohaltlage
abschirmenden Strahlungsschutzkappe vorgesehen werden, so daß nur ein Teil der oder
die gesamte Unterbrechungsstrecke durch den Dämpfungswiderstand überbrückt wird.
Auf diese Weise kann man z. B. den Dämpfungswiderstand durch das ihm zugeordnete
bewegliche Schaltstück gegenüber der Herstellung des Kontaktes durch das andere
bewegliche Schaltstück mit Voreilung und somit besonders sicher einschalten. Das
ruhende Schaltstück kann dabei aus der mittleeren Lage zwischen den beweglichen
Schaltstücken in Achsrichtung etwas verschoben oder es können für beide bewegliche
Schaltstücke verschieden große Kontaktüberdeckungen vorgesehen oder verschieden
lange Schaltstücke verwendet werden.
-
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen, die trotz der Doppelunterbrechung
eine raumsparende Schalterbauart ergeben, können nicht bloß auf Flüssigkeitsschalter,
sondern auf beliebige andere auf anderen Löschprinzipien beruhende Hochspannungsschalter,
z. B. Druckgasschalter, Anwendung finden.