EP1899999B1 - Elektrisches schaltgerät - Google Patents

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EP1899999B1
EP1899999B1 EP06764046A EP06764046A EP1899999B1 EP 1899999 B1 EP1899999 B1 EP 1899999B1 EP 06764046 A EP06764046 A EP 06764046A EP 06764046 A EP06764046 A EP 06764046A EP 1899999 B1 EP1899999 B1 EP 1899999B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
switching
switching point
electrical
point
switching device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Not-in-force
Application number
EP06764046A
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English (en)
French (fr)
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EP1899999A1 (de
Inventor
Jürgen EINSCHENK
Jürgen Jäger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=36869897&utm_source=***_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP1899999(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1899999A1 publication Critical patent/EP1899999A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1899999B1 publication Critical patent/EP1899999B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/666—Operating arrangements
    • H01H33/6661—Combination with other type of switch, e.g. for load break switches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/12—Auxiliary contacts on to which the arc is transferred from the main contacts
    • H01H33/121—Load break switches
    • H01H33/125—Load break switches comprising a separate circuit breaker

Definitions

  • the invention relates to an electrical switching device having a first arranged within an evacuated space switching point and a second arranged outside the evacuated space switching point, wherein the first switching point is surrounded by the second switching point and the electrical switching device is a substantially rotationally symmetrical housing with a first Housing portion and a second housing portion which are spaced apart leaving a gap.
  • an electrical switching device wherein a first switching point of the electrical switching device is arranged in an evacuated space.
  • a second switching point of the electrical switching device is arranged outside the evacuated space.
  • the switching points are designed as a so-called vacuum interrupter and as a pressure gas-insulated switching point.
  • the two switching points are arranged side by side lying and shaped independently. This creates an arrangement that requires comparatively much space.
  • the local high-current switch has a first switching point arranged within an evacuated space, as well as a second switching point arranged outside the evacuated space.
  • the first switching point is surrounded by the second switching point, wherein a housing of the local electrical switching device has a first and a second housing portion which are spaced apart leaving a gap.
  • the local housing is surrounded by a non-magnetic metal encapsulation.
  • the self-contained antimagnetic metal encapsulation allows only a frontal insertion of the housing parts. An alignment of the housing parts is difficult after introduction into the antimagnetic metal encapsulation possible.
  • the known design is thus only partially suitable for the production of a large number of electrical switching devices.
  • An assembly in the interior of the non-magnetic metal encapsulation and the corresponding alignment and attachment of the housing sections of the housing of the electrical switching device is possible only with a greater expenditure of time.
  • the object of the invention is therefore to provide an electrical switching device which allows for sufficient mechanical stability simplified mounting.
  • the object is achieved in an electrical switching device of the aforementioned type according to the invention that the two housing sections supported by columnar support insulators and the gap is spanned by at least one electrically insulated retaining element which connects the first and the second housing portion.
  • a compact electrical switching device By deviating from the use of conventional switching points and the spatial connection of the first switching point and the second switching point, a compact electrical switching device can be formed.
  • the second switching point By surrounding the first switching point by means of the second switching point, furthermore, a dielectric favorable shape for the electrical switching device can be generated. Furthermore, the second switching point can surround the first switching point such that the first switching point is protected against external mechanical influences. Additional barriers to protect the evacuated space are not needed.
  • the second switching point is protected by the first switching point from increased wear of the contacts.
  • To limit the evacuated space is a provide appropriate encapsulation. This enclosure designed to receive the vacuum gas-tight accordingly.
  • An advantageous embodiment may further provide that the first switching point and the second switching point are electrically connected in parallel to each other.
  • An electrically parallel connection of the two switching points allows specifically to initiate a commutation of a current to be switched off on one of the two switching points.
  • the current to be switched off is deliberately extinguished at the first switch point. This is possible, for example, by a time offset of the switching times of the two switching points.
  • a further advantageous embodiment can provide that the first switching point relative to each other movably has a first and a second contact piece, which are arranged axially opposite and the second switching point relative to each other movable a first and a second contact piece, which are designed rotationally symmetric and coaxial the switching pieces of the first switching point are arranged.
  • the axially opposite contact pieces are moved in the axial direction relative to each other.
  • a coaxial arrangement of the switching pieces of the first and the second switching point and a rotationally symmetrical configuration creates a dielectrically favorable designed body.
  • the two switching points should each have cylinder-like configurations, which are arranged nested one inside the other.
  • a further advantageous embodiment can provide that in a projection, a breaker section of the switched-off second switching point is covered by an enclosure delimiting the evacuated space.
  • the encapsulation In the use of relatively movable switching pieces arises in the off state of the respective switching contact between the involved switching pieces a breaker gap, which serves the potential separation between the switching pieces.
  • the enclosing the evacuated enclosure encapsulation must be at least partially formed of an electrically insulating material to keep the switching pieces of the first switching point isolated from each other. As a result, secondary current paths are avoided, which could adversely affect the switching capacity of the switching point.
  • the encapsulation In a projection, for example radially to the axis on which the switching pieces of the first switching point are arranged and to which, for example, the switching pieces of the second switching point are arranged coaxially, the encapsulation can span the isolation of the second switching point. This makes it possible to carry out an inspection of the encapsulation through the opened second switching point. In a rotationally symmetrical configuration, this is possible from many positions, so that a quick inspection can take place.
  • the electrical switching device has a substantially rotationally symmetrical housing with a first housing section and a second housing section Housing portion which are spaced apart leaving a gap.
  • rotationally symmetrical housing sections supports the dielectric strength of the electrical switching device. Due to the electrical insulation, it is possible to apply the two housing sections with different electrical potentials, without generating short circuits or the like.
  • the gap is covered by at least one electrically insulated retaining element, which connects the first and the second housing portion.
  • electrically insulated retaining elements can be used.
  • the holding element can be configured, for example, plate-shaped.
  • Several of these holding elements can be arranged distributed on the circumference of the two housing sections.
  • an inspection of the encapsulation of the evacuated space can continue to take place through the intermediate spaces between the individual holding elements. To ensure this even when using a tubular support member, this can be made for example of a translucent material.
  • a further advantageous embodiment provides that the gap is an annular gap.
  • the annular shape avoids sharp edges.
  • the housing sections are formed dielectrically low. Furthermore, the gap can be used to hold, for example, a switching piece of a switching point.
  • a further advantageous embodiment may provide that the gap is electrically bridged by means of a movable contact piece of the second switching point.
  • the use of the gap as the interruption distance of an electrical switching point allows improved utilization of the existing space on the electrical switching device.
  • An advantageous embodiment may further provide that the evacuated space is surrounded by an electrically insulating fluid.
  • An electrically insulating fluid may be, for example, an electron-negative gas, such as sulfur hexafluoride, nitrogen, or mixtures of such gases.
  • a suitable insulating oil is used to surround the evacuated space.
  • the electrically insulating fluid may be, for example, atmospheric air.
  • the housing sections are part of a current path to be interrupted by means of the electrical switching device.
  • the housing sections may be part of a current path, which is switchable by the switching device.
  • the housing sections have a corresponding wall thickness.
  • suitable electrically conductive materials such as aluminum or copper, allows a low-loss conduction of an electric current through the housing sections.
  • a further advantageous embodiment can provide that the annular gap surrounds the evacuated space.
  • An arrangement of the annular gap in the region of the evacuated space results in a shell-like structure of the electrical switching device.
  • a shortened in the axial direction switching device is generated in which is dispensed with an offset of the individual switching points.
  • a further embodiment may advantageously provide that at least one of the housing sections surrounds a transmission device which drives the movable contact pieces of the switching points.
  • a transmission device can be used, for example, to distribute a drive movement to the movable contact pieces and to force a time offset between the movements of the contact pieces of the two switching points. Due to the arrangement within at least one housing section, the transmission device can pass through the housing sections even be protected from external mechanical forces. Furthermore, the housing sections can accommodate the transmission device within a field-free space. As a result, the formation of parallel current paths is prevented at the transmission device, whereby, for example, smaller discharges could occur.
  • FIG. 1 shows an electrical switching device 1.
  • the electrical switching device 1 has a first switching point 2 and a second switching point 3.
  • the first switching point 2 is designed as a vacuum interrupter, which has an evacuated space in its interior.
  • the structure of the first switching point 2 is in the FIG. 3 represented and described in more detail in the associated description part.
  • the first switching point 2 has a rotationally symmetrical structure and is coaxial with along a first axis 4 this arranged.
  • the second switching point 3 surrounds the first switching point 2.
  • the second switching point 3 is rotationally symmetrical and arranged coaxially with the first axis 4.
  • the second switching point 3 has a first contact piece 5 and a second contact piece 6.
  • the second contact piece 6 is movable by means of a drive along the first axis 4.
  • the first switching piece 5 of the second switching point 3 is mounted stationary.
  • the switching pieces 5, 6 of the second switching point 3 are designed as a hollow cylinder and each arranged coaxially with the first axis 4.
  • the first contact piece 5 has a plurality of movable contact elements. In this movable contact elements, the second contact piece 6 is retractable with an outer jacket region, so that an electrical contact between the first contact piece 5 and the second contact piece 6 of the second switching point 3 can be made.
  • the first contact piece 5 is mounted on a first housing section 7.
  • the second contact piece 6 is mounted on a second housing section 8.
  • the housing sections 7, 8 are each configured substantially rotationally symmetrical and arranged coaxially with the first axis 4. Between the axially opposite ends of the two housing sections 7, 8 an annular gap 9 is formed.
  • the annular gap 9 serves the second switching point 3 as a breaker distance.
  • the two housing sections 7, 8 are connected to one another by means of a plurality of electrically insulating holding elements 10, 11.
  • the holding elements 10, 11 are arranged uniformly distributed on the circumference of the two housing sections 7, 8.
  • the annular gap 9 is covered by an encapsulation 23 which delimits the evacuated space of the first switching point 2. Due to the free zones between the individual holding elements 10, 11 is a visual inspection of the outer wall of the encapsulation 23 of the first switching point 2 possible.
  • the two switching points 2, 3 are electrically connected in parallel to each other.
  • a transmission device 12 is arranged within the second housing section 8.
  • the transmission device 12 has a drive lever 13 for transmitting a drive movement, via which an on or off movement is initiated.
  • output levers for the movable contact pieces 6, 21 of the first and the second switching point 2, 3 are provided.
  • the transmission device 12 is designed such that a time offset between the onset and the suspension of the movement of the movable contact pieces 6, 21 is generated. For example, it may be provided that during a switch-on operation first the movable switching piece 21 of the first switching point 2 and subsequently the movable second switching piece 6 of the second switching point 3 are moved. In a switch-off can be provided accordingly that first the movable second contact piece 6 of the second switching point 3 is moved, and temporally following a movement of the movable contact piece 21 of the first switching point 2 takes place.
  • connecting pieces 14, 15 are arranged, which serve to connect an electrical supply line.
  • the first switching piece 5 of the second switching point 3 is electrically conductively connected to the first housing portion 7 via a rigid connection.
  • the second switching piece 6 of the second switching point 3 is electrically conductive via a corresponding sliding contact arrangement with the second housing portion 8 connected.
  • the second switching piece 6 of the second switching point 3 is for this purpose telescopically movable within a cylindrical portion of the second housing portion 8.
  • resilient contact fingers, worm springs or the like can be arranged as contact elements.
  • the electrical switching device 1 may be surrounded by an electrically insulating fluid, for example an insulating liquid or an insulating gas. This can be done, for example, under a relation to the rest of the environment increased pressure. Through appropriate openings, the insulating medium can also flow into the interior of the electrical switching device and there surround the first switching point 2.
  • an electrically insulating fluid for example an insulating liquid or an insulating gas. This can be done, for example, under a relation to the rest of the environment increased pressure. Through appropriate openings, the insulating medium can also flow into the interior of the electrical switching device and there surround the first switching point 2.
  • FIG. 2 the position of the second contact piece 6 of the first switching point 2 is shown in its ON position.
  • the annular gap 9 is now bridged by the hollow cylindrical second switching piece 6.
  • the two housing sections 7, 8 are electrically contacted with each other. Now, the housing sections 7, 8 part of a through current path.
  • 6 of the second switching point 3 is a galvanic contact, inside the enclosure 23 of the first switching point 2 between the local switching pieces also made a galvanic connection. Due to the temporally successive circuits of the first and the second switching point 2, 3 described above, the first switching point 2 acts as a power switching point and the second switching point 3 as a separation point, since this is normally switched off.
  • the first switching point 2 has a first contact piece 20 and a second contact piece 21.
  • the first contact piece 20 is mounted stationary.
  • the second switching piece 21 is movably mounted and drivable via the transmission device 12.
  • the switching pieces 20, 21 of the first switching point 2 are arranged axially opposite and along the first axis 4 relative to each other movable.
  • the first switching piece 20 of the first switching point 2 is electrically connected via its bearing on the first housing portion 7 with the first switching piece 5 of the second switching point 3.
  • the second switching piece 21 of the first switching point 2 via a bearing body 22 (see FIGS. 1 . 2 ) and the second housing portion 8 electrically connected to the second switching piece 6 of the second switching point 3.
  • the first contact pieces 5, 20 and the second contact pieces 6, 21 thereby each have the same electrical potential.
  • the switching pieces 20, 21 of the first switching point 2 are surrounded by an encapsulation 23.
  • the enclosure 23 has an evacuated space in its interior. This evacuated space is also called a vacuum.
  • the encapsulation 23 has a first and a second tubular insulating piece 24, 25, wherein the tubular insulating pieces 24, 25 are arranged coaxially with the first axis 4.
  • the two tubular insulating pieces 23, 24 are connected to each other at the ends facing each other by means of a metallic central body 26. In the area of the central body 26, the interruption distance of the first switching point 2 is arranged.
  • To intercept Abbrand arean is in the region of the central body 26th an electrode 27 disposed in the interior of the enclosure 23.
  • the switching pieces 20, 21 of the first switching point 2 are passed through a gas-tight wall section.
  • the encapsulation 23 may be surrounded by a shock-absorbing cladding.

Landscapes

  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)
  • Switch Cases, Indication, And Locking (AREA)
  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
  • Patch Boards (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Schaltgerät mit einer ersten innerhalb eines evakuierten Raumes angeordneten Schaltstelle und mit einer zweiten außerhalb des evakuierten Raumes angeordneten Schaltstelle, wobei die erste Schaltstelle von der zweiten Schaltstelle umgeben ist und das elektrische Schaltgerät ein im Wesentlichen rotationssymmetrisches Gehäuse mit einem ersten Gehäuseabschnitt und einem zweiten Gehäuseabschnitt aufweist, welche unter Freilassung eines Spaltes beabstandet zueinander angeordnet sind.
  • Aus dem US-Patent 4,538,039 ist ein elektrisches Schaltgerät bekannt, wobei eine erste Schaltstelle des elektrischen Schaltgerätes in einem evakuierten Raum angeordnet ist. Eine zweite Schaltstelle des elektrischen Schaltgerätes ist außerhalb des evakuierten Raumes angeordnet. Die Schaltstellen sind als so genannte Vakuumschaltröhre sowie als druckgasisolierte Schaltstelle ausgeführt. Die beiden Schaltstellen sind nebeneinander liegend angeordnet und unabhängig voneinander geformt. Dadurch entsteht eine Anordnung, die vergleichsweise viel Raum benötigt.
  • Aus den US-Patentschriften US 5,898,151 sowie US 5,952,635 sind jeweils elektrische Schaltgeräte bekannt, welche jeweils eine erste und eine zweite Schaltstelle aufweisen, wobei die ersten Schaltstellen innerhalb eines evakuierten Raumes angeordnet sind. Über eine entsprechende Antriebsmechanik erfolgt eine koordinierte Betätigung der ersten bzw. der zweiten Schaltstelle.
  • Des Weiteren ist aus der Patentschrift CH 675 321 A5 ein Hochstromschalter bekannt. Der dortige Hochstromschalter weist eine erste innerhalb eines evakuierten Raumes angeordnete Schaltstelle, sowie eine zweite außerhalb des evakuierten Raumes angeordnete Schaltstelle auf. Die erste Schaltstelle ist von der zweiten Schaltstelle umgeben, wobei ein Gehäuse des dortigen elektrischen Schaltgerätes einen ersten und einen zweiten Gehäuseabschnitt aufweist, welche unter Freilassung eines Spaltes beabstandet zueinander angeordnet sind. Um die beiden Gehäuseabschnitte relativ zueinander auszurichten, ist das dortige Gehäuse von einer antimagnetischen Metallkapselung umgeben. Die in sich geschlossene antimagnetische Metallkapselung gestattet nur ein stirnseitiges Einsetzen der Gehäuseteile. Eine Ausrichtung der Gehäuseteile ist nach einer Einbringung in die antimagnetische Metallkapselung nur erschwert möglich.
  • Die bekannte Ausführung ist somit für eine Herstellung einer großen Anzahl von elektrischen Schaltgeräten nur bedingt geeignet. Eine Montage im Innern der antimagnetischen Metallkapselung und die entsprechende Ausrichtung und Befestigung der Gehäuseabschnitte des Gehäuses des elektrischen Schaltgerätes ist nur mit einem größeren Zeitaufwand ermöglicht.
  • Aufgabe der Erfindung ist daher ein elektrisches Schaltgerät anzugeben, welches bei ausreichender mechanischer Stabilität eine vereinfachte Montierbarkeit ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird bei einem elektrischen Schaltgerät der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die beiden Gehäuseabschnitte von säulenförmigen Stützisolatoren gehaltert und der Spalt von zumindest einem elektrisch isolierten Halteelement überspannt ist, welches den ersten und den zweiten Gehäuseabschnitt verbindet.
  • Durch ein Abweichen von der Nutzung herkömmlicher Schaltstellen und der räumlichen Verknüpfung der ersten Schaltstelle und der zweiten Schaltstelle kann ein kompaktes elektrisches Schaltgerät gebildet werden.
  • Durch das Umgeben der ersten Schaltstelle mittels der zweiten Schaltstelle kann weiterhin eine dielektrische günstige Gestalt für das elektrische Schaltgerät erzeugt werden. Weiterhin kann die zweite Schaltstelle die erste Schaltstelle derart umgeben, dass die erste Schaltstelle vor äußeren mechanischen Einwirkungen geschützt ist. Zusätzliche Barrieren zum Schutz des evakuierten Raumes sind nicht von Nöten.
  • Ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Schaltgerätes mit einer innerhalb eines evakuierten Raumes angeordneten ersten Schaltstelle und einer außerhalb des evakuierten Raumes angeordneten zweiten Schaltstelle, bei welchem bei einem Einschaltvorgang die erste Schaltstelle zeitlich vor der zweiten Schaltstelle einschaltet und bei einem Ausschaltvorgang die erste Schaltstelle zeitlich nach der zweiten Schaltstelle ausschaltet, weist den Vorteil auf, dass möglicherweise entstehende Schaltlichtbögen vorzugsweise an der ersten Schaltstelle auftreten. Die zweite Schaltstelle wird durch die erste Schaltstelle vor verstärktem Verschleiß der Kontakte geschützt. Zum Begrenzen des evakuierten Raumes ist eine entsprechende Kapselung vorzusehen. Diese Kapselung zum Erhalt des Vakuums entsprechend gasdicht ausgestaltet. Werden Schaltlichtbögen, wie beispielsweise Vorüberschläge bei Einschaltvorgängen oder Ausschaltlichtbögen gezielt innerhalb der Kapselung gehalten, so ist ein Heraustreten des Lichtbogens aus der Kapselung kaum möglich. Benachbart angeordnete Bauelemente, wie beispielsweise die zweite Schaltstelle, Antriebsvorrichtungen oder andere Bauteile, sind so vor den thermischen Wirkungen der Lichtbögen gut geschützt. Dadurch ist es beispielsweise möglich, für die zweite Schaltstelle offene Schaltkontakte einzusetzen, da ein Überspringen des Lichtbogens auf die Kontakte der zweiten Schaltstelle durch die Kapselung verhindert wird.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung kann weiterhin vorsehen, dass die erste Schaltstelle und die zweite Schaltstelle elektrisch parallel zueinander verschaltet sind.
  • Eine elektrisch parallele Verschaltung der beiden Schaltstellen gestattet es gezielt ein Kommutieren eines auszuschaltenden Stromes auf eine der beiden Schaltstellen einzuleiten. Vorteilhafterweise kann dazu vorgesehen sein, dass bei einem Ausschaltvorgang der auszuschaltende Strom gezielt an der ersten Schaltstelle zum Erlöschen gebracht wird. Dies ist beispielsweise durch einen zeitlichen Versatz der Schaltzeitpunkte der beiden Schaltstellen möglich.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die erste Schaltstelle relativ zueinander bewegbar ein erstes und ein zweites Schaltstück aufweist, welche axial gegenüber liegend angeordnet sind und die zweite Schaltstelle relativ zueinander bewegbar ein erstes und ein zweites Schaltstück aufweist, die rotationssymmetrisch gestaltet sind und koaxial zu den Schaltstücken der ersten Schaltstelle angeordnet sind.
  • Die axial gegenüberliegenden Schaltstücke werden in Achsrichtung relativ zueinander bewegt. Bei einer koaxialen Anordnung der Schaltstücke der ersten bzw. der zweiten Schaltstelle und einer rotationssymmetrischen Ausgestaltung entsteht ein dielektrisch günstig gestalteter Körper. Insbesondere beim Einsatz des elektrischen Schaltgerätes im Mittel- und Hochspannungsbereich können so auch erhöhte elektrische Feldstärken beherrscht werden. Vorteilhafterweise sollten die beiden Schaltstellen jeweils zylinderartige Ausgestaltungen aufweisen, die ineinander geschachtelt angeordnet sind.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass in einer Projektion eine Unterbrecherstrecke der ausgeschalteten zweiten Schaltstelle von einer den evakuierten Raum abgrenzenden Kapselung überspannt ist.
  • Bei dem Einsatz von relativ zueinander bewegbaren Schaltstücken entsteht in ausgeschaltetem Zustand des jeweiligen Schaltkontaktes zwischen den beteiligten Schaltstücken eine Unterbrecherstrecke, welche der Potentialtrennung zwischen den Schaltstücken dient. Die den evakuierten Raum abgrenzende Kapselung muss zumindest abschnittsweise aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet sein, um die Schaltstücke der ersten Schaltstelle voneinander isoliert halten zu können. Dadurch sind Nebenstrompfade vermieden, welche das Schaltvermögen der Schaltstelle negativ beeinflussen könnten. In einer Projektion beispielsweise radial zu der Achse, auf welcher die Schaltstücke der ersten Schaltstelle angeordnet sind und zu welcher beispielsweise auch die Schaltstücke der zweiten Schaltstelle koaxial angeordnet sind, kann die Kapselung die Isolierstelle der zweiten Schaltstelle überspannen. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, eine Inspektion der Kapselung durch die geöffnete zweite Schaltstelle hindurch vorzunehmen. Bei einer rotationssymmetrischen Ausgestaltung ist dies von vielen Positionen aus möglich, so dass eine rasche Inspektion erfolgen kann.
  • Weiterhin ist vorgesehen dass das elektrische Schaltgerät ein im Wesentlichen rotationssymmetrisches Gehäuse mit einem ersten Gehäuseabschnitt und einem zweiten Gehäuseabschnitt aufweist, welche unter Freilassung eines Spaltes beabstandet zueinander angeordnet sind.
  • Der Einsatz von rotationssymmetrischen Gehäuseabschnitten unterstützt die dielektrische Festigkeit des elektrischen Schaltgerätes. Durch die elektrische Isolierung ist es möglich, die beiden Gehäuseabschnitte auch mit unterschiedlichen elektrischen Potentialen zu beaufschlagen, ohne Kurzschlüsse oder ähnliches zu erzeugen.
  • Es ist weiter vorgesehen dass der Spalt von zumindest einem elektrisch isolierten Halteelement überspannt ist, welches den ersten und den zweiten Gehäuseabschnitt verbindet.
  • Um eine Winkelsteife Verbindung der beiden Gehäuseabschnitte zu erreichen, können elektrisch isolierte Halteelemente eingesetzt werden.
  • Das Halteelement kann beispielsweise plattenförmig ausgestaltet sein. Mehrere dieser Halteelemente können am Umfang der beiden Gehäuseabschnitte verteilt angeordnet sein. Es ist jedoch auch möglich, das Halteelement beispielsweise aus einem Isolierrohr zu fertigen und dieses Rohr vollumfänglich mit den Gehäuseabschnitten zu verbinden. Dadurch entsteht eine steife Verbindung zwischen den einzelnen Gehäuseabschnitten. Wird der Einsatz von plattenförmigen Halteelementen bevorzugt, so kann durch die Zwischenräume zwischen den einzelnen Halteelementen weiterhin eine Inspektion der Kapselung des evakuierten Raumes erfolgen. Um dies auch bei der Verwendung eines rohrförmigen Halteelementes zu gewährleisten, kann dieses beispielsweise aus einem lichtdurchlässigen Material gefertigt sein.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Spalt ein Ringspalt ist.
  • Durch die ringförmige Gestalt sind scharfe Kanten vermieden. Die Gehäuseabschnitte sind dielektrisch günstig geformt. Weiterhin kann der Spalt genutzt werden, um beispielsweise ein Schaltstück einer Schaltstelle zu halten.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der Spalt mittels eines bewegbaren Schaltstückes der zweiten Schaltstelle elektrisch überbrückbar ist.
  • Die Verwendung des Spaltes als Unterbrecherstrecke einer elektrischen Schaltstelle ermöglicht eine verbesserte Ausnutzung des vorhandenen Bauraumes an dem elektrischen Schaltgerät.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung kann weiterhin vorsehen, dass der evakuierte Raum von einem elektrisch isolierenden Fluid umgeben ist.
  • Ein elektrisch isolierendes Fluid kann beispielsweise ein e-lektronegatives Gas, wie Schwefelhexafluorid, Stickstoff oder Mixturen aus derartigen Gasen sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass ein geeignetes Isolieröl zum Umgeben des evakuierten Raumes eingesetzt wird. In einem einfachen Fall kann das elektrisch isolierende Fluid beispielsweise atmosphärische Luft sein. Der Einsatz von Fluiden, die mit einem erhöhten Druck beaufschlagt werden, gestattet es, das elektrische Schaltgerät kompakt auszugestalten. Dadurch ist es möglich, den Spalt oder auch die Abstände zwischen den einzelnen Schaltstellen zu verringern, da die Durchschlagfestigkeit durch ein Komprimieren des elektrisch isolierenden Fluids erhöht wird.
  • Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Gehäuseabschnitte Teil einer mittels des elektrischen Schaltgerätes zu unterbrechenden Strombahn sind.
  • Durch eine geeignete elektrisch isolierende Halterung können die Gehäuseabschnitte Teil einer Strombahn sein, welche durch das Schaltgerät schaltbar ist. Zur Erlangung einer ausreichenden mechanischen Festigkeit weisen die Gehäuseabschnitte eine entsprechende Wandstärke auf. Der Einsatz von geeigneten elektrisch leitenden Materialien, wie beispielsweise Aluminium oder Kupfer, ermöglicht eine verlustarme Leitung eines elektrischen Stromes auch über die Gehäuseabschnitte.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der Ringspalt den evakuierten Raum umgibt.
  • Durch eine Anordnung des Ringspaltes im Bereich des evakuierten Raumes ergibt sich ein schalenartiger Aufbau des elektrischen Schaltgerätes. Dadurch wird ein in axialer Richtung verkürztes Schaltgerät erzeugt, bei welchem auf einen Versatz der einzelnen Schaltstellen verzichtet wird.
  • Eine weitere Ausgestaltung kann vorteilhaft vorsehen, dass zumindest einer der Gehäuseabschnitte eine Getriebeeinrichtung umgibt, welche die bewegbaren Schaltstücke der Schaltstellen antreibt.
  • Eine Getriebeeinrichtung kann beispielsweise dazu genutzt werden, um eine Antriebsbewegung auf die bewegbaren Schaltstücke zu verteilen und einen zeitlichen Versatz zwischen den Bewegungen der Schaltstücke der beiden Schaltstellen zu erzwingen. Durch die Anordnung innerhalb zumindest eines Gehäuseabschnittes kann die Getriebeeinrichtung durch die Gehäuseabschnitte selbst vor von außen einwirkenden mechanischen Kräften geschützt werden. Weiterhin können die Gehäuseabschnitte die Getriebeeinrichtung innerhalb eines feldfreien Raumes aufnehmen. Dadurch ist an der Getriebeeinrichtung die Ausbildung von Parallelstrompfaden verhindert, wodurch beispielsweise auch kleinere Entladungen auftreten könnten.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in einer Zeichnung schematisch gezeigt und nachfolgend näher beschrieben.
  • Dabei zeigt die
    • Figur 1
    einen Schnitt durch ein elektrisches Schaltgerät in einer Ausschaltposition; die
    Figur 2
    einen Schnitt durch das elektrische Schaltgerät in einer Einschaltposition sowie die
    Figur 3
    einen Schnitt durch eine Kapselung einer ersten Schaltstelle.
  • Anhand der Figur 1 wird im Folgenden der Aufbau eines erfindungsgemäßen elektrischen Schaltgerätes beschrieben. Die Figur 1 zeigt ein elektrisches Schaltgerät 1. Das elektrische Schaltgerät 1 weist eine erste Schaltstelle 2 sowie eine zweite Schaltstelle 3 auf. Die erste Schaltstelle 2 ist als Vakuumschaltröhre ausgebildet, welche in ihrem Inneren einen evakuierten Raum aufweist. Der Aufbau der ersten Schaltstelle 2 ist in der Figur 3 dargestellt und im zugehörigen Beschreibungsteil näher beschrieben.
  • Die erste Schaltstelle 2 weist einen rotationssymmetrischen Aufbau auf und ist entlang einer ersten Achse 4 koaxial zu dieser angeordnet. Die zweite Schaltstelle 3 umgibt die erste Schaltstelle 2. Die zweite Schaltstelle 3 ist rotationssymmetrisch ausgestaltet und koaxial zu der ersten Achse 4 angeordnet. Die zweite Schaltstelle 3 weist ein erstes Schaltstück 5 sowie ein zweites Schaltstück 6 auf. Das zweite Schaltstück 6 ist mittels eines Antriebes längs der ersten Achse 4 bewegbar. Das erste Schaltstück 5 der zweiten Schaltstelle 3 ist ortsfest gelagert. Die Schaltstücke 5, 6 der zweiten Schaltstelle 3 sind hohlzylindrisch ausgestaltet und jeweils koaxial zur ersten Achse 4 angeordnet. Innenseitig weist das erste Schaltstück 5 eine Vielzahl von beweglichen Kontaktelementen auf. In diese beweglichen Kontaktelemente ist das zweite Schaltstück 6 mit einem Außenmantelbereich einfahrbar, so dass eine elektrische Kontaktierung zwischen dem ersten Schaltstück 5 und dem zweiten Schaltstück 6 der zweiten Schaltstelle 3 erfolgen kann.
  • Das erste Schaltstück 5 ist an einem ersten Gehäuseabschnitt 7 gelagert. Das zweite Schaltstück 6 ist an einem zweiten Gehäuseabschnitt 8 gelagert. Die Gehäuseabschnitte 7, 8 sind jeweils im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgestaltet und koaxial zu der ersten Achse 4 angeordnet. Zwischen den axial gegenüberliegenden Enden der beiden Gehäuseabschnitte 7, 8 ist ein Ringspalt 9 gebildet. Der Ringspalt 9 dient der zweiten Schaltstelle 3 als Unterbrecherstrecke. Zur Stabilisierung sind die beiden Gehäuseabschnitte 7, 8 mittels mehrerer elektrisch isolierender Halteelemente 10, 11 miteinander verbunden. Die Halteelemente 10, 11 sind gleichmäßig am Umfang der beiden Gehäuseabschnitte 7, 8 verteilt angeordnet. In einer lotrechten Projektion zu der ersten Achse 4 ist im geöffneten Zustand der zweiten Schaltstelle 3 der Ringspalt 9 von einer Kapselung 23, die den evakuierten Raum der ersten Schaltstelle 2 begrenzt, überspannt. Durch die frei gelassenen Zonen zwischen den einzelnen Halteelementen 10, 11 ist eine Inaugenscheinnahme der äußeren Wandung der Kapselung 23 der ersten Schaltstelle 2 möglich. Die beiden Schaltstellen 2, 3 sind elektrisch parallel zueinander verschaltet.
  • Innerhalb des zweiten Gehäuseabschnittes 8 ist eine Getriebeeinrichtung 12 angeordnet. Die Getriebeeinrichtung 12 weist einen Antriebshebel 13 zum Übertragen einer Antriebsbewegung auf, über welchen eine Ein- oder Ausschaltbewegung initiiert wird. Abtriebsseitig sind Abtriebshebel für die bewegbaren Schaltstücke 6, 21 der ersten und der zweiten Schaltstelle 2, 3 vorgesehen. Die Getriebeeinrichtung 12 ist dabei derart ausgestaltet, dass ein zeitlicher Versatz zwischen dem Einsetzen und dem Aussetzen der Bewegung der bewegbaren Schaltstücke 6, 21 erzeugt wird. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass bei einem Einschaltvorgang zunächst das bewegbare Schaltstück 21 der ersten Schaltstelle 2 und darauf folgend das bewegbare zweite Schaltstück 6 der zweiten Schaltstelle 3 bewegt wird. Bei einem Ausschaltvorgang kann entsprechend vorgesehen sein, dass zuerst das bewegbare zweite Schaltstück 6 der zweiten Schaltstelle 3 bewegt wird, und zeitlich darauf folgend eine Bewegung des bewegbaren Schaltstückes 21 der ersten Schaltstelle 2 erfolgt.
  • Endseitig an den voneinander abgewandten Enden der rotationssymmetrischen Gehäuseabschnitte 7, 8 sind Anschlussstücke 14, 15 angeordnet, die dem Anschließen einer elektrischen Zuleitung dienen. Über die Anschlussstücke 14, 15 sind die Gehäuseabschnitte 7, 8 als Teil eines zu schaltenden Strompfades innerhalb eines Elektroenergie-Übertragungssystems einsetzbar. Das erste Schaltstück 5 der zweiten Schaltstelle 3 ist über eine starre Verbindung elektrisch leitend mit dem ersten Gehäuseabschnitt 7 verbunden. Das zweite Schaltstück 6 der zweiten Schaltstelle 3 ist über eine entsprechende Gleitkontaktanordnung elektrisch leitend mit dem zweiten Gehäuseabschnitt 8 verbunden. Das zweite Schaltstück 6 der zweiten Schaltstelle 3 ist dazu teleskopartig innerhalb eines zylindrischen Abschnittes des zweiten Gehäuseabschnittes 8 verfahrbar. In der Grenzschicht zwischen dem zweiten Schaltstück 6 der zweiten Schaltstelle 3 und dem zylindrischen Abschnitt des zweiten Gehäuseabschnittes 8 können beispielsweise federnde Kontaktfinger, Wurmfedern oder ähnliches als Kontaktelemente angeordnet sein.
  • Zur isolierten Halterung des elektrischen Schaltgerätes 1 sind säulenförmige Stützisolatoren 16, 17, 18, 19 eingesetzt. Das elektrische Schaltgerät 1 kann von einem elektrisch isolierenden Fluid, beispielsweise einer Isolierflüssigkeit oder einem Isoliergas, umgeben sein. Dies kann beispielsweise auch unter einem gegenüber der restlichen Umgebung erhöhten Druck erfolgen. Über entsprechende Öffnungen kann das Isoliermedium auch in das Innere des elektrischen Schaltgerätes einströmen und dort die erste Schaltstelle 2 umgeben.
  • In der Figur 2 ist die Lage des zweiten Schaltstückes 6 der ersten Schaltstelle 2 in seiner Einschaltposition dargestellt. Der Ringspalt 9 ist nunmehr von dem hohlzylindrisch ausgestalteten zweiten Schaltstück 6 überbrückt. Die beiden Gehäuseabschnitte 7, 8 sind miteinander elektrisch kontaktiert. Nunmehr sind die Gehäuseabschnitte 7, 8 Teil einer durchgeschalteten Strombahn. Ebenso wie zwischen dem ersten und dem zweiten Schaltstück 5, 6 der zweiten Schaltstelle 3 ein galvanischer Kontakt besteht, ist im Innern der Kapselung 23 der ersten Schaltstelle 2 zwischen den dortigen Schaltstücken auch eine galvanische Verbindung hergestellt. Aufgrund der vorstehend beschriebenen zeitlich aufeinander folgenden Schaltungen der ersten bzw. der zweiten Schaltstelle 2, 3 wirkt die erste Schaltstelle 2 als Leistungsschaltstelle und die zweite Schaltstelle 3 als Trennstelle, da diese im Regelfall stromlos geschaltet wird.
  • Im Folgenden wird der Aufbau der ersten Schaltstelle 2 anhand des in der Figur 3 dargestellten Schnittes näher erläutert. Die erste Schaltstelle 2 weist ein erstes Schaltstück 20 sowie ein zweites Schaltstück 21 auf. Das erste Schaltstück 20 ist ortsfest gelagert. Das zweite Schaltstück 21 ist bewegbar gelagert und über die Getriebeeinrichtung 12 antreibbar. Die Schaltstücke 20, 21 der ersten Schaltstelle 2 sind axial gegenüberliegend angeordnet und längs der ersten Achse 4 relativ zueinander bewegbar. Das erste Schaltstück 20 der ersten Schaltstelle 2 ist über seine Lagerung an dem ersten Gehäuseabschnitt 7 elektrisch leitend mit dem ersten Schaltstück 5 der zweiten Schaltstelle 3 verbunden. Weiterhin ist das zweite Schaltstück 21 der ersten Schaltstelle 2 über einen Lagerkörper 22 (siehe Figuren 1, 2) und den zweiten Gehäuseabschnitt 8 elektrisch leitend mit dem zweiten Schaltstück 6 der zweiten Schaltstelle 3 verbunden. Die ersten Schaltstücke 5, 20 sowie die zweiten Schaltstücke 6, 21 weisen dadurch jeweils das gleiche elektrische Potential auf.
  • Die Schaltstücke 20, 21 der ersten Schaltstelle 2 sind von einer Kapselung 23 umgeben. Die Kapselung 23 weist in ihrem Inneren einen evakuierten Raum auf. Dieser evakuierte Raum wird auch als Vakuum bezeichnet. Die Kapselung 23 weist ein erstes sowie ein zweites rohrförmiges Isolierstück 24, 25 auf, wobei die rohrförmigen Isolierstücke 24, 25 koaxial zu der ersten Achse 4 angeordnet sind. Die beiden rohrförmigen Isolierstücke 23, 24 sind an den einander zugewandten Enden mittels eines metallischen Zentralkörpers 26 miteinander verbunden. Im Bereich des Zentralkörpers 26 ist die Unterbrecherstrecke der ersten Schaltstelle 2 angeordnet. Zum Abfangen von Abbrandprodukten ist im Bereich des Zentralkörpers 26 eine Elektrode 27 im Innern der Kapselung 23 angeordnet. An den voneinander abgewandten Enden der rohrförmigen Isolierstücke 24, 25 sind die Schaltstücke 20, 21 der ersten Schaltstelle 2 gasdicht durch einen Wandungsabschnitt hindurchgeleitet. Zum Schutz vor Stößen kann die Kapselung 23 mit einer stoßabsorbierenden Umhüllung umgeben sein.

Claims (10)

  1. Elektrisches Schaltgerät (1) mit einer ersten innerhalb eines evakuierten Raumes angeordneten Schaltstelle (2) und mit einer zweiten außerhalb des evakuierten Raumes angeordneten Schaltstelle (3), wobei
    die erste Schaltstelle (2) von der zweiten Schaltstelle (3) umgeben ist und das elektrische Schaltgerät (1) ein im Wesentlichen rotationssymmetrisches Gehäuse mit einem ersten Gehäuseabschnitt (7) und einem zweiten Gehäuseabschnitt (8) aufweist, welche unter Freilassung eines Spaltes (9) beabstandet zueinander angeordnet sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die beiden Gehäuseabschnitte (7, 8) von säulenförmigen Stützisolatoren (16, 17, 18, 19) gehaltert und der Spalt (9) von zumindest einem elektrisch isolierten Halteelement (10, 11) überspannt ist, welches den ersten und den zweiten Gehäuseabschnitt (7, 8) verbindet.
  2. Elektrisches Schaltgerät (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die erste Schaltstelle (2) und die zweite Schaltstelle (3) elektrisch parallel zueinander verschaltet sind.
  3. Elektrisches Schaltgerät (1) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die erste Schaltstelle (2) relativ zueinander bewegbar ein erstes und ein zweites Schaltstück (20,21) aufweist, welche axial gegenüber liegend angeordnet sind und die zweite Schaltstelle (3) relativ zueinander bewegbar ein erstes und ein zweites Schaltstück (5,6) aufweist, die rotationssymmetrisch gestaltet sind und koaxial zu den Schaltstücken (20,21) der ersten Schaltstelle (2) angeordnet sind.
  4. Elektrisches Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in einer Projektion eine Unterbrecherstrecke der ausgeschalteten zweiten Schaltstelle (3) von einer den evakuierten Raum abgrenzenden Kapselung (23) überspannt ist.
  5. Elektrisches Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Spalt (9) ein Ringspalt ist.
  6. Elektrisches Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Spalt (9) mittels eines bewegbaren Schaltstückes (6) der zweiten Schaltstelle (3) elektrisch überbrückbar ist.
  7. Elektrisches Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der evakuierte Raum von einem elektrisch isolierenden Fluid umgeben ist.
  8. Elektrisches Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Gehäuseabschnitte (7,8) Teil einer mittels des elektrischen Schaltgerätes (1) zu unterbrechenden Strombahn sind.
  9. Elektrisches Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Ringspalt (9) den evakuierten Raum umgibt.
  10. Elektrisches Schaltgerät nach einem der Ansprüche 5 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zumindest einer der Gehäuseabschnitte (8) eine Getriebeeinrichtung (12) umgibt, welche die bewegbaren Schaltstücke (6,21) der Schaltstellen (2, 3) antreibt.
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