EP0156171B1

EP0156171B1 - Gegenkontaktsystem für einen Scherentrenner

Info

Publication number: EP0156171B1
Application number: EP85102073A
Authority: EP
Inventors: Manfred Ing.-Grad. Jahn; Burkhard Dipl.-Ing. Krampe
Original assignee: Asea Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ASEA BROWN BOVERI AKTIENGESELLSCHAFT
Priority date: 1984-03-29
Filing date: 1985-02-26
Publication date: 1988-11-09
Also published as: ATE38585T1; EP0156171A2; EP0156171A3; ES285690Y; DE3566191D1; DE3411587A1; ES285690U

Description

Die Erfindung betrifft ein Gegenkonstaktsystem nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und geht von der EP-A-0 110 005 aus, die zum Stand der Technik gemäss Art. 54 (3) -EPÜ gehört.
Aus der EP-A-0 110 005 ist ein Gegenkontaktsystem der eingangs genannten Art bekanntgeworden, bei dem ein Haupt-Gegenkontakt zwei Hilfsschienen zugeordnet sind, die mit Schnappkontakt-Elementen in Verbindung stehen, denen jeweils ein Lichtbogenlöschsystem zugeordnet ist. Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist so, daß bei einem Ausschaltvorgang die Hilfsschienen ein kurzes Stück den Scherenkontaktrohren nachlaufen ; während der Zeit, in der die Scherenkontaktrohre mit den Hilfsschienen noch in Verbindung stehen, werden die Schnappkontakte, gesteuert von den Hilfsschienen, ausgeschaltet, so daß dabei Potentialdifferenzen zwischen dem Gegenkontaktrohr und den Scherenkontakten abgeschaltet werden. Hierdurch wird erreicht, daß zum einen der Gegenkontakt und zum anderen die Hilfskontaktschienen keine Lichtbogenfußpunkte führen müssen.
Es sind zwei Schaltfälle zu betrachten :
Bei einer Umschaltung von einem Sammelschienensystem auf ein anderes Sammelschie-' nensystem muß ein Strom von ca. 1 500 Ampere bei einer wiederkehrender Spannung von ca. 300 V von dem Schalter geschaltet werden, der als letzter ausschaltet. Hierzu sind in der EP-A-0 110 005 Schnappkontakte vorgesehen, um Lichtbogenfußpunkte auf den Hauptkontakten, d. h. also auf den Gegenkontakten und den Scherenkontakten zu vermeiden.
Bei einer normalen Schalthandlung (nicht im Kommutierungsfall) muß ein Trennschalter gemäß VDE 0670, IEC 129 einen geringeren Strom bei einer Spannung von UN/3 schalten können. Bei der Verwendung des Schnappkontaktes gemäß der EP-A-0 110 005, dort insbesondere der Kontaktanordnung gemäß Fig. 11, besteht die Gefahr, daß Überschläge an den Isolierstoffbuchsen, die zur Lagerung der Achse, an denen die Hilfsschienen aufgelagert sind, in dem die Schnappkontaktanordnung aufnehmenden Gehäuse und zur Isolierung der Achse von dem Gehäuse dienen, auftreten, die die Isolierstoffbuchsen schädigen können. Aufgrund bestimmter kapazitiver Verschiebungsströme nämlich kann zwischen dem Gehäuse und den Hilfsschienen eine Potentialdifferenz bei einem Schaltvorgang auftreten, die zu die Isolierbuchsen schädigenden Überschlägen führen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Gegenkontaktsystem der eingangs genannten Art weiter zu verbessern und dabei zu verhindern, daß Schäden aufgrund von Überschlägen auftreten können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Bei den bisher ausgeführten Gegenkontakten jedenfalls waren alle Elemente aus Metall und lagen auf dem gleichen Spannungspotential. Bei dem oben erwähnten Kummutierungskontakt sind unterschiedliche Komponenten galvanisch voneinander getrennt und können auf unterschiedlichem Potential liegen. Durch die Parallelschaltung bzw. den erfindungsgemäßen bypaß-Weg mit dem elektrischen Bauelement wird ein definierter Strompfad für die Verschiebungsströme gebildet, so daß Überschläge im Bereich der Isolierstoffbuchsen vermieden werden können.
In besonders vorteilhafter Weise kann das Bauelement als ohmscher Widerstand ausgebildet sein. Dieser ist dann so zu bemessen, daß zwischen der Hilfsschiene und dem Scherenkontakt ein maximaler Strom fließen kann, der die Hilfsschiene und die Scherenkontakte nicht beschädigt. Für normale Schalthandlungen ist der Widerstand so zu bemessen, daß der durch kapazitive Verschiebungsströme bedingte Energieumsatz im Widerstand diesen nicht zerstört.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann als Bauteil bzw. als Bauelement ein Überspannungsableiter vorgesehen sein, der in besonders bevorzugter Ausgestaltung als gekapselte Funkenstrecke ausgebildet ist. Natürlich besteht auch die Möglichkeit, einen Varistor vorzusehen ; wegen der verhältnismäßig geringen thermischen Belastbarkeit des Varistors ist aber eine Funkstrecke in jedem Falle günstiger.
Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, soll die Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
Es zeigt :

Fig. 1 eine Teilschnittansicht durch einen Gegenkontakt mit Abreiß-Schnappkontakt,
Fig. 2 eine Schnittansicht gemäß Schnittlinie II-11 der Figur 1 und
Fig. 3 eine Schnittansicht gemäß Schnittlinie 111-III..

Ein Gegenkontakt 112 bis 118, der mit zwei Kontaktrohren 68/70 eines Scheren-Trennschalters zusammenwirkt, trägt an beiden Enden je ein Gehäuse 170, die aus einem Gehäuseträgerteil 171 und einem Deckel 172 zusammengesetzt sind. Im folgenden soll das links am Gegenkontakt 112 bis 118 angeordnete Gehäuse 170 betrachtet werden. Am rechten Ende des Gegenkontaktes 112 bis 118 sitzt ein weiteres Gehäuse, das spiegelbildlich ausgebildet ist. Das Gehäuseträgerteil 171 haltert auf nicht näher dargestellte Weise eine Tragplatte 173, auf der ein Lichtbogenlöschblechpaket 174 befestigt ist. Das Gehäuse 170 besitzt in seinem mittleren Bereich eine Durchbrechung 175, in der eine Gleitdichtung 176 in Form einer Gleitbuchse angeordnet ist, die den Gegenkontakt 112 bis 118 umgibt. Das Gehäuseträgerteil, das aus Aluminiumguß hergestellt ist, besitzt an seiner Außenfläche parallel zu dem Gegenkontakt und in gleichem Abstand von der Mittellinie bzw. Mittelachse der Durchbrechung 175 Fortsätze 177 und 178, an denen Fixierleisten 179 und 180 mittels Schraubenverbindung 181 befestigt sind. Dabei liegt die Fixierleiste 179 außerhalb des Vorsprunges und in einem definierten Abstand zu dem Gegenkontakt 112-118, wogegen die Fixierleiste 180 zwischen dem Vorsprung 178 und der Außenkontur des Gegenkontaktes 112-118 angeordnet ist. Zwischen der oberen Fixierleiste 179 und dem Gegenkontakt 112 bis 118 ist eine Abstandsleiste 182 angeordnet. Man erkennt dies aus der Figur 3 deutlicher. Dem Gegenkontakt 112 bis 118 sind zwei Kontaktleisten 183 und 184 zugeordnet, die eine Stahlstange 185 und ein die Stahlstange 185 umgebendes Kupferrohr 188 aufweisen (siehe Fig. 3). Die Kontaktleisten 183 und 184 sind mittels Schraubenverbindungen 187 an Hebeln 188 und 189 an deren einem Ende befestigt ; das andere Ende der Hebel 188 und 189 ist an je einem Zapfen 190 und 191 mittels eines Klemmteiles 192 bzw. 193 befestigt. Der Abstand der Fixierleiste 179 von der oberen Mantellinie des Gegenkontaktes 112 bis 118 ist so gewählt, daß die Kontaktleisten 183 und 184 zwischen Fixierleiste 179 und Gegenkontakt liegen können, so daß dann, wenn der Scherenkontakt 68 gegen den Gegenkontakt 112-118 zum Anliegen kommt, die Kontaktleisten 183 bzw. 184, die auch als Hilfsschienen 183 und 184 bezeichnet werden, ein Anliegen der Scherenkontakte 68 am Gegenkontakt 112-118 nicht behindern können. Demgemäß ist die Breite b der Fixierleisten 179 und 180 kleiner als der Durchmesser des Gegenkontaktes 112-118.
Es sei wieder bezug genommen auf die Figur 1. Man erkennt teilweise geschnitten den Hebel 189 sowie den Zapfen 191. Dieser Zapfen 191 durchdringt eine Bohrung 194 im Gehäuseträgerteil 171, welche Bohrung von einem nach innen weisenden Kragen 195 begrenzt ist. Die Bohrung 194 nimmt an ihren beiden Enden Dichtungen 196 und 197 auf, die gleichzeitig zur Führung, zur Lagerung und zur Abdichtung des Zapfens 191 im Gehäuseträgerteil 171 dienen. Das innere Ende des Zapfens 191 ist mit einem Gabelhebel 198 fest verbunden und zwar ebenfalls mit einem Klemmteil 199. Der Gabelhebel 198 erstreckt sich annähernd bis hin zum Gegenkontakt 112-118. Am freien Ende des Gabelteiles 198 ist über eine Achse 200 eine Verbindungsstange 201 gelenkig angebracht, deren anderes Ende über eine Achse 202 mit der Kontaktfahne 142 gelenkig verbunden ist. Der Gabelhebel 198 besitzt einen gabelartigen Fortsatz 203, in den das eine Ende der Verbindungsstange 201 eingreift und darin geführt ist. Eine Verdrehbewegung des Hebels 189 bewirkt über den Zapfen 191 eine Verdrehbewegung des Gabelhebels 198 und damit über die Verbindungsstange 201 eine Betätigung der Kontaktfahne 142.
Es sei jetzt bezug genommen auf die Fig. 2. Man erkennt im Inneren des Gehäuses 170 ein Lichtbogenlöschblechpaket 219, das an dem oberen Ende von einer Lichtbogenleitschiene 204 begrenzt ist, die einen festen Kontakt 205 trägt. Zur Bildung einer Schnappkontaktstelle ist ein bewegliches Kontaktstück 146 vorgesehen, das an einer Kontaktfahne 142 angebracht ist, die an einem gehäusefesten Anschlag 206 isoliert mittels einer Schraubenverbindung 207 befestigt ist. An einem weiteren gehäusefesten Anschlag 208 ist mittels zweier Schraubenverbindungen 209 ein Befestigungselement 210, ebenfalls isoliert befestigt, an dem ein Schenkelende 211 einer U-förmigen Bügelfeder 212 aufgelagert ist. Das andere Schenkelende 213 der Bügelfeder 212 ist an der Kontaktfahne 142 gelagert, so daß durch die geeignete Auflagerung der beiden Schenkelenden der Feder 212 ein Schnappmechanismus gebildet wird, dessen eine stabile Lage die Einschaltstellung und dessen andere stabile Lage die Ausschaltstellung ist. Die in Fig. 2 gezeichnete Stellung entspricht annähernd der sogenannten Totpunktlage. Die Lichtbogenleitschiene 204 mit dem Festkontaktstück 205 ist mit einer Trägerfahne 214 fest verbunden, die ebenfalls an einem gehäusefesten Anschlag 215 mittels einer Schraubverbindung 216 isoliert gegenüber dem Gehäuseträgerteil 171 festgehalten ist.
Das Lichtbogenlöschblechpaket ist, wie oben erwähnt, an einer Seite von der Lichtbogenleitschiene 204 und an dem anderen Ende von einer anderen Lichtbogenleitschiene 217 begrenzt. Diese andere Leitschiene 217 setzt sich in Richtung zum beweglichen Kontaktstück bzw. Festkontaktstück hin fort in ein Lichtbogenhorn 218, gegen das das bewegliche Kontaktstück 146 bzw. die Kontaktfahne 142 im ausgeschalteten Zustand zum Anliegen kommt. Das Festkontaktstück bzw. dessen Zuführung und die Kontaktfahne bilden eine U-förmig Blasschleife, die zu der Erstreckung der Löschbleche 219 des Lichtbogenlöschblechpaketes 174 senkrecht ausgerichtet ist. Dies ergibt einen optimalen Einlauf des zwischen die beiden Kontaktstücken gezogenen Lichtbogens in das Lichtbogenlöschblechpaket 174 aufgrund des durch die U-förmige Blasschleife erzeugten Magnetfeldes.
Das Festkontaktstück 205 ist über eine Litze 220 mit dem Gegenkontakt verbunden, wogegen das bewegliche Kontaktstück bzw. die Kontaktfahne mit einer Litze 221 an dem Gabelhebel 198 und mit einer weiteren Litze 222 an dem Horn 218 elektrisch-galvanisch verbunden ist.
Die Wirkungsweise der Anordnung der Fig. 1 bis 3 ist wie folgt :

Beim Öffnen der Scherenkontakte 68/70 wird die eine oder die andere Kontaktleiste 184 unter dem Druck der Feder 136 mit dem Scherenkontakt 68 bzw. 70 nach außen wandern. Dabei hat sich der Scherenkontakt 170, wie aus der Fig. 3 ersichtlich ist, vom Gegenkontakt 112 bis 118 getrennt ; die Kontaktleiste 184 steht aber noch mit dem Scherenkontakt 70 in Verbindung. Bei der Verschwenkung der Kontaktleiste 184 bzw. des Hebels 189 verschwenkt sich gleichzeitig auch der Gabelhebel 198 und über die Verbindungsstange 201 auch die Kontaktfahne, die allerdings noch in Einschaltstellung so lange festgehalten wird, bis die Federanordnung 212 ihre Totpunktlage überschreitet In diesem Augenblick schnappt die Kontaktfahne bzw. das bewegliche Kontaktstück 146 in die Ausschaltstellung, wodurch zwischen dem Festkontakt 205 und dem beweglichen Kontaktstück 146 ein Lichtbogen bezogen wird, der in der Lichtbogenlöschkammer 219 gelöscht wird. Wenn sich der Scherenkontakt 70 von der Leiste 184 entfernt, wird zumindest zwischen diesen beiden kein Lichtbogen gezogen. Bei weiterer Öffnungsbewegung trennt sich auch der-Scherenkontakt 68 von dem Gegenkontakt ; über den Hebel 188 und den Zapfen 190 wird die am anderen Ende des Gegenkontakttaktes befindliche Schnapp-Kontaktfeder geöffnet. Die Zuordnung bzw. die elektrisch-galvanische Verbindung des Festkontaktes mit dem Gegenkontakt bzw. des beweglichen Kontaktes über den Zapfen 191 bzw. 190 mit den zugehörigen Kontaktleisten 184 bzw. 183 bewirkt die galvanische Trennung von den beiden Kontakten 205/146, wobei die elektrisch-galvanische Verbindung zwischen dem beweglichen Kontakt und dem Horn 218 zu einer optimalen Wanderung des Lichtbogens auf das Horn und damit auf das Lichtbogenleitblech 217 dient.

Die Gabelhebel 198 sind aus Metall und der Zapfen bzw. die Achse 191 ist gegenüber dem Gehäuseträgerteil 171 aufgrund der Dichtungen 196/197, die als Isolierbuchsen dienen, isoliert gelagert. Die Verbindungsstange 201 ist ebenfalls aus isolierendem Material hergestellt. In gleicher Weise sind auch die Fixierleisten und der Abstandshalter bzw. die Abstandsleiste aus isolierendem Material hergestellt.
In der Figur 2 ist im Schnitt strichliert dargestellt ersichtlich, daß der Gegenkontakt 112 bis 118 an seiner oberen Seite eine strichliert dargestellte Ausnehmung 230 aufweist, in die eine Kugel 231 mittels einer Feder 232 eingedrückt wird, wobei sich die Feder 232 mit ihrem freien Ende an einem ortsfesten Anschlag 233 abstützt. Diese Anordnung dient als eine Verrastung für den Gegenkontakt 112 bis 118 bzw. als Verrastung des Gehäuses 170 bezogen auf den Gegenkontakt, wodurch bei ausgeschaltetem Schaltgerät die Ausgangslage sichergestellt wird. Eine solche Verrastung kann auf die allgemein übliche Weise gebildet werden ; sie ist in der Fig. 2 lediglich schematisch durch die Nut 230, die Kugel 231 sowie die Feder 232 dargestellt.
Erfindungsgemäß ist zwischen dem Gegen- bzw. Hauptkontakt 112/118 und dem Gabelhebel 198 eine Funkenstrecke 300 geschaltet, deren eine Anschlußleitung 301 an dem Hauptkontakt 112/118 und deren andere Anschlußleitung 302 an der Achse 200 festgeklemmt sind. Die Funkenstrecke 300 ist mittels einer Verbindungsschelle 303 mittels Schrauben-Verbindungen 304 an der Tragplatte 173 befestigt. Als derartige Funkenstrecke 300 kann ein handelsüblicher edelgasgefüllter Überspannungsableiter verwendet werden.
Die Wirkungsweise dieses Überspannungsableiters ist nun wie folgt :

Es wird hierbei bezug genommen auf die Figur 3. Wenn die beiden Scherenkontakte 88/70 bei einem Einschaltvorgang beispielsweise sich auf die Kontaktleisten bzw. Hilfsschienen 183 und 184 zubewegen, dann können aufgrund kapazitiver Verschiebungsströme Überschläge zwischen den Hilfsschienen und den Scherenkontakten 68/70 auftreten, bevor die Scherenkontakte mit den Hilfsschienen in Verbindung gelangen. Auf diese Weise werden die Hilfsschienen an das Potential der Scherenkontakte angebunden, wodurch zwischen Teil 189, der Achse 191 und dem Gehäuse 171 eine durch die kapazitiven Verschiebungsströme bedingte Potentialdifferenz auftreten kann, so daß im Bereich der Isolierbuchsen 197 und 196 Überschläge auftreten können. Die Funkenstrecke 300 bewirkt einen Potentialausgleich zwischen dem Hauptkontakt 112 bis 118 und der Achse 191 und den daran angebrachten Gestängeelementen 189 und 198 und damit einen Differenzialausgleich zwischen dem Gehäuse und den Bauteilen 189, 191 und 198, so daß alle Komponenten in diesem Bereich auf annähernd gleichem Potential sich befinden. Der Potentialausgleich findet dabei in dem Augenblick statt, wo die Ansprechspannung des Überspannungsableiters 300 bzw. der Funkenstrecke 300 erreicht ist. Beschädigungen der Isolierstoffbuchsen 196 und 197 werden damit in jedem Falle vermieden.

Für den Fall, daß anstatt des Überspannungsableiters 300 ein ohmscher Widerstand vorgesehen wird, wird die Potentialdifferenz durch den Spannungsabfall am Widerstand bestimmt ; diese Potentialdifferenz bewirkt dann an den Isolierstoffbuchsen keien Überschläge mehr. Die Befestigung des Widerstandes erfolgt ebenfalls auf der Tragplatte 173 und zwar zweckmäßigerweise mit einem Z-förmigen Befestigungswinkel (nicht näher dargestellt).
Die Erfindung ist anhand der der Abreißkontakte der EP-A-0 110 005 erläutert worden. Natürlich kann die Erfindung auch bei anderen Ausgestaltungen angewandt werden, also dort wo aufgrund eines Schaltkontaktes Teilbereiche auf einem sogenannten « freien Potential » liegen. Beim vorliegenden Schalter befindet sich das freie Potential genau auf dem Bereich zwischen den Abreißschaltstücken 205/146 und den Hilfsschienen 184/183. Solche Abreißkontakte können natürlich auch anders gebildet werden, z. B. in Form von federnden Lichtbogenhörnern, die - gesteuert von Hilfsschienen - öffnen, bevor die Scherenkontakte sich von den Hilfsschienen getrennt haben. Das freie Potential ist hier ebenfalls vorhanden.

Claims

1. Gegenkontaktsystem für einen Scherentrenner, mit am Gegenkontakt (112-118) angebrachten Hilfsschienen (183, 184), die bei einem Ausschaltvorgang den Scherenkontaktrohren (68, 70) über eine definierte Ausschaltstrecke nachlaufen, und mit Abreißkontakten (146, 205) mit zugeordneter Lichtbogenlöscheinrichtung (174), die von der Bewegung der Hilfsschienen (183, 184) gesteuert beim Ausschaltvorgang bzw. bei Prellvorgängen beim Einschalten eine Potentialdifferenz zwischen dem Gegenkontakt (112-118) und den Scherenkontaktrohren (68/70) abschalten, so daß die Entstehung eines Lichtbogens zwischen den Scherenkontaktrohren (68/70) und dem Gegenkontakt (112-118) verhindert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abreißkontakte (146, 205) von einem Bypaß-Weg (300, 301, 302) überbrückt sind, in den wenigstens ein elektrisches Bauelement (300) eingeschaltet ist, das einen definierten Strompfad zumindest für bei einem Schaltvorgang auftretende Verschiebungsströme bildet.

2. Gegenkontaktsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrisches Bauelement ein ohmscher Widerstand vorgesehen ist, der so bemessen ist, daß ein bestimmter maximaler Strom bei einem Kommutierungsvorgang nicht überschritten wird.

3. Gegenkontaktsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Bauelement ein Überspannungsableiter (300) ist.

4. Gegenkontaktsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Überspannungsableiter (300) eine gekapselte Funkenstrecke ist.

5. Gegenkontaktsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Bauelement ein Varistor ist.