EP2410553B1

EP2410553B1 - Gasisolierter Hochspannungsschalter

Info

Publication number: EP2410553B1
Application number: EP20100169955
Authority: EP
Inventors: Jean-Claude Mauroux; Martin Lakner; Nicola Gariboldi; Severin Neubauer; Stephan Grob
Original assignee: ABB Technology AG
Current assignee: ABB Technology AG
Priority date: 2010-07-19
Filing date: 2010-07-19
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2030-07-19
Also published as: CN102412069A; EP2410553A1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen gasisolierten Hochspannungsschalter nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Ein Schalter der vorgenannten Art ist im allgemeinen als Leistungsschalter ausgeführt und weist im Spannungsbereich von mehr als einigen kV eine Nennstromtragfähigkeit von mindestens einigen kA auf. Im allgemeinen wird dieser Schalter als Generatorschalter eingesetzt und enthält daher eine mit hohen Nennströmen belastbare Kontaktanordnung.

STAND DER TECHNIK

Ein Hochspannungsschalter der eingangs genannten Art ist in der Broschüre Generator Circuit-Breakers Type HGI, Broschüren-Nr.1 HC0015509E11/AA06, ABB Schweiz AG, 8050 Zürich/Schweiz beschrieben. Der beschriebene Schalter enthält einen um eine zentrale Achse geführten Kranz von axial ausgerichteten und von einem ringförmigen Kontaktboden getragenen Kontaktfingern. Die Kontaktfinger weisen an einem freiliegenden Ende jeweils ein Kontaktteil auf, das bei geschlossenem Schalter mit einer vorgegebenen, durch elastische Verformung von Kontaktfedern oder der Kontaktfinger erreichten Kontaktkraft auf einem zylinderförmigen Gegenkontakt der Nennstrombahn des Schalters elektrisch leitend aufliegt. Hierbei ist es wesentlich, dass die durch elastische Verformung aufgebrachte Kontaktkraft während des Betriebs des Schalters konstant bleibt.
US 2010/0140 225A1 zeigt einen für einen Vakuumschalter bestimmten Tulpenkontakt. Dieser Kontakt weist massive Kontaktfinger auf. Diese Kontaktfinger sind parallel zu einer Achse ausgerichtet und in einem als Kreisscheibe ausgebildeten Kontaktträger drehbar gelagert. Der Kontaktträger enthält in Umfangsrichtung um die Achse geführte Durchgangslöcher, durch die jeweils einer der Kontaktfinger geführt ist.
EP 1 107 270 A2 beschreibt einen elektromagnetische Antrieb für eine Schalteranordnung, in der der Antrieb in der Ausführungsform gemäss den Figuren 21 und 22 geschlitzte Eisenteile aufweist, die das magnetische Feld einer Spule verstärken und so eine grössere elektromagnetische Anziehung des Antriebs bewirken.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Der Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen angegeben ist, liegt die Aufgabe zugrunde, einen Nennstromkontakt der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Nennstromtragfähigkeit erhöht werden kann, ohne dessen Durchmesser zu vergrössern, und zugleich ein Verfahren anzugeben, das die Fertigung eines solchen Nennstromkontakts in einfacher und kostengünstiger Weise ermöglicht.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird ein Kontakt für die Nennstrombahn eines Hochspannungsschalters bereitgestellt, umfassend einen um eine zentrale Achse geführten Kranz von axial ausgerichteten und von einem ringförmigen Kontaktboden getragenen Kontaktfingern, die an einem freiliegenden Ende jeweils ein Kontaktteil aufweisen, das bei geschlossenem Schalter mit einem Kontaktierungspunkt auf einem zylinderförmigen Gegenkontakt der Nennstrombahn elektrisch leitend aufliegt. Am Kontaktboden ist eine erste zweier Stirnseiten einer geschlitzten, hohlzylindrischen Wicklung befestigt, die mehrere Windungen eines elektrisch leitenden Bandes enthält. In die geschlitzte Wicklung sind radial ausgerichtete und in axialer Richtung über die zweite Stirnseite der Wicklung an ein freies Ende des Nennstromkontakts geführte Schlitze eingeformt, von denen jeweils zwei einen Stapel von übereinanderliegenden Lamellen begrenzen, die in einen der Kontaktfinger integriert sind. Der Lamellenstapel trägt an seinem vom Kontaktboden abgewandten Ende das Kontaktteil.
Wegen des mehrteiligen, lamellaren Aufbaus der Kontaktfinger kann der Nennstromkontakt nach der Erfindung einen höheren Nennstrom führen, ohne dass sein Durchmesser und dementsprechend die Zahl seiner Kontaktfinger vergrössert werden muss. Da eine solche geschlitzte Wicklung leicht zu fertigen und leicht zu bearbeiten ist, kann die durch die Dicke der Wicklung bestimmte Stromtragfähigkeit der Kontaktfinger erhöht und damit die Höhe des Nennstroms gesteigert werden. Wegen der grösseren Materialstärke der Kontaktfinger ist der Durchgangswiderstand des Nennstromkontakts verringert, so dass beim Führen eines erhöhten Nennstroms die zulässige Betriebstemperatur nicht überschritten wird. Dementsprechend wird auch eine unerwünschte Relaxation der Kontaktfinger im Dauerbetrieb vermieden.
Derartige vorteilhafte Wirkungen können mit einem Nennstromkontakt nach dem Stand der Technik, bei dem der Kontaktfingerkranz in fertigungstechnisch vorteilhafter Weise durch Stanzen und Biegen eines federelastischen Kupferblechs hergestellt wird, im allgemeinen nicht erreicht werden, da bei diesem Kontakt die Biegesteifigkeit der Kontaktfinger bei gleicher Biegelänge mit dem Quadrat der Dicke des Materials zunimmt und daher der Nennstromkontakt praktisch in seiner idealen Passform, d. h. nahezu ohne Toleranzen gefertigt, werden muss.
Mit einem Nennstromkontakt nach der Erfindung ausgerüstete Hochspannungsschalter werden bevorzugt als Generatorschalter eingesetzt.
Die Windungen der geschlitzten Wicklung können im Bereich der ersten Stirnseite miteinander und mit dem Kontaktboden und die Lamellen am freien Ende des Lamellenstapels miteinander und mit dem Kontaktteil verschweisst sein.
Ist der Kontaktierungspunkt an einer der Achse zugewandten Seite des Kontaktteils angeordnet, so kann in die vom Kontaktierungspunkt abgewandte Seite des Kontaktteils mindestens eine Nut zur Aufnahme einer um die Achse führbaren Zugfeder eingeformt sein. Es wird so eine zusätzliche Federkraft der Kontaktfinger erreicht.
Zusätzliche Federkraft wird auch erreicht, wenn bei einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Nennstromkontakts, bei der der Kontaktierungspunkt an einer von der Achse abgewandten Seite des Kontaktteils angeordnet ist, in die vom Kontaktierungspunkt abgewandte Seite des Kontaktteils mindestens eine Nut zur Aufnahme einer um die Achse führbaren Druckfeder eingeformt ist.
Enthält die geschlitzte Wicklung zusätzlich mindestens eine Windung aus einem Werkstoff, der eine höhere zulässige Biegespannung aufweist als der Werkstoff des elektrisch leitenden Bandes, so erhöht sich die Federkraft der Kontaktfinger und damit auch die Kontaktkraft des erfindungsgemässen Nennstromkontakts. Die mindestens eine Windung kann als innere oder als äussere Windung der geschlitzten Wicklung abgelegt sein. Eine besonders hohe Kontaktkraft wird erreicht, wenn mindestens zwei solcher Windungen vorgesehen sind, die aufeinanderfolgend abgelegt sein können, von denen die eine aber auch die innere und die andere die äussere Windung der geschlitzten Wicklung sein kann.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren zur Herstellung des Kontakts nach der Erfindung bereitgestellt, bei dem der Kontaktboden und ein Kontaktring mit Abstand voneinander und unter Bildung einer ringförmigen, radial nach aussen offenen Nut auf einer drehbaren Halterung einer Montagevorrichtung festgesetzt werden, wobei die Nut jeweils von einem in den Kontaktboden und einem in den Kontaktring eingeformten Absatz begrenzt ist, bei dem unter Bildung einer ersten und einer zweiten Fuge in der Ringnut eine ungeschlitzte Wicklung abgelegt wird, die mehrere Windungen eines elektrisch leitenden, der Breite der Nut entsprechenden Bandes aufweist, wobei die erste Fuge von dem in eine Stirnseite des Kontaktbodens eingeformten Absatz und ersten Enden der Windungen und die zweite Fuge von dem in die Stirnseite des Kontaktrings eingeformten Absatz und zweiten Enden der Windungen begrenzt ist, bei dem in der ersten Fuge die ersten Enden der Windungen miteinander und mit dem Kontaktboden und in der zweiten Fuge die zweiten Enden der Windungen miteinander und mit dem Kontaktring fest verbunden werden, und bei dem nach Entfernen der Halterung in einen so gefertigten Rohkörper die Schlitze eingeformt werden.
Beim Einformen können die Schlitze in vorteilhafter Weise mit Hilfe einer Schneidevorrichtung in den Rohkörper eingeschnitten werden. Die Schlitze können parallel zur Achse von der ungeschlitzten Wicklung über die zweite Fuge und den Kontaktring bis an ein vom Kontaktboden abgewandtes freies Ende in den Rohkörper eingeschnitten werden.
Der Kontaktboden und der Kontaktring sind besonders fest mit der ungeschlitzten Wicklung verbunden, wenn vor dem Einformen der Schlitze die ersten und zweiten Enden der Windungen der ungeschlitzten Wicklung miteinander sowie mit dem Kontaktboden und dem Kontaktring verschweisst werden. Hierbei hat sich Elektronenstrahlschweissen wegen der hohen Energiedichte des Elektronenstrahls hervorragend bewährt.
In rascher und schonender Weise können die Schlitze mit einem zentral ausgerichteten, axial geführten Wasserstrahl in den Rohkörper eingeschnitten werden. Um Abrasion infolge Rückstrahlen an versilberte Stellen des Rohkörpers zu vermeiden, kann der Wasserstrahl gegenüber einer senkrecht zur Achse ausgerichteten Ebene geneigt geführt werden. Die Feder- resp. die Kontaktkraft der Kontaktfinger kann in fertigungstechnisch einfacher Weise erhöht werden, wenn vor oder nach Ablegen des elektrisch leitenden Bandes mindestens eine Windung der ungeschlitzten Wicklung abgelegt wird, deren Werkstoff eine höhere zulässige Biegespannung aufweist als der Werkstoff das elektrisch leitenden Bandes.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen und vorteilhafte Wirkungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren hervor.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Hierbei zeigt:

Fig.1: eine Aufsicht auf einen längs einer Achse A geführten Schnitt durch einen Hochspannungsschalter, der im links der Achse gelegenen Teil der Figur beim Ausschalten und im rechts der Achse gelegenen Teil im Einschaltzustand dargestellt ist und der zwei Nennstromkontakte nach der Erfindung aufweist,
Fig.2: eine in Richtung von Pfeilen geführte Aufsicht auf eine erste Ausführungsform eines der beiden Nennstromkontakte nach Fig.1,
Fig.3: eine in Pfeilrichtung geführte Aufsicht auf einen längs III-III geführten Schnitt durch den Nennstromkontakt gemäss Fig.2,
Fig.4: eine Aufsicht auf einen längs der Achse A geführten Schnitt durch einen bei der Fertigung des Nennstromkontakts gemäss den Figuren 2 und 3 entstehenden Rohkörper, der auf einer drehbaren Halterung einer bei der Fertigung verwendeten Montagevorrichtung festgesetzt ist,
Fig.5: eine Aufsicht auf einen längs der Achse A geführten Schnitt durch den auf einer Halterung einer Schneidevorrichtung festgesetzten Rohkörper gemäss Fig.4 während des Schneidens von Schlitzen,
Fig.6: die obere Hälfte eines bei der Fertigung einer zweiten Ausführungsform des Nennstromkontakts nach den Figuren 2 und 3 entstehenden Rohkörpers vorm Festsetzen in der Schneidevorrichtung nach Fig.5, und
Fig.7: die obere Hälfte eines bei der Fertigung des anderen der beiden Nennstromkontakte nach Fig.1 entstehenden Rohkörpers vorm Festsetzen in der Schneidevorrichtung nach Fig.5.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

In allen Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleichwirkende Teile. Der in Fig.1 dargestellte Hochspannungsschalter ist als Generatorschalter ausgebildet und ist typischerweise für eine Nennspannung von 24 kV, einen Nennstrom von bis zu 8 kA, einen zulässigen Kurzschlussstrom von 63 kA und eine Nennfrequenz von 50/60 Hertz ausgelegt. Dieser Schalter weist ein Gehäuse auf, das mit einem Lichtbogenlöscheigenschaften aufweisenden Isoliergas, etwa auf der Basis von Schwefelhexafluorid und/oder Stickstoff und/oder Kohlendioxid, von im allgemeinen bis zu einigen bar Druck gefüllt ist. Der in der Figur dargestellte obere Teil 10 des Gehäuse enthält einen hohlzylindrischen Isolator 11 und zwei jeweils als Stromanschluss dienende Metallplatten 12, 13, zwischen denen der Isolator gasdicht eingeflanscht ist. Im Gehäuseteil 10 ist eine mit den Stromanschlüssen 12, 13 elektrisch leitend verbundene Kontaktanordnung vorgesehen, die zwei längs einer Achse A relativ zueinander bewegbare Schaltstücke 20 und 30 aufweist. Das Schaltstück 20 ist mit einem nicht dargestellten Antrieb verbunden und wird - wie durch einen Doppelpfeil D angegeben - beim Schliessen längs der Achse A nach oben und beim Öffnen längs der Achse A nach unten geführt.
Das Schaltstück 20 weist in axialsymmetrischer Anordnung einen Lichtbogenkontakt 21 und einen diesen Kontakt mit Abstand umgebenden rohrförmigen Nennstromkontakt 22 auf, wohingegen das Schaltstück 30 in axialsymmetrischer Anordnung einen Lichtbogenkontakt 31 enthält und zwei den Lichtbogenkontakt 31 mit Abstand umgebende, zueinander konzentrisch angeordnete Nennstromkontakte 40 und 50. Der äussere Nennstromkontakte 40 enthält einen Kranz von Kontaktfingern, die jeweils mit einem Kontaktierungspunkt auf der Aussenfläche des rohrförmigen Nennstromkontakts 22 aufliegen, wohingegen der innere Nennstromkontakt 50 einen Kranz von Kontaktfingern aufweist, die jeweils mit einem Kontaktierungspunkt auf der Innenfläche des Nennstromkontakts 22 aufliegen.
Bei geschlossenem Schalter ist der Nennstromkontakt 22 in einen zwischen den beiden Nennstromkontakten 40, 50 befindlichen Ringraum eingefahren und sind die Kontaktfinger der beiden Nennstromkontakte 40 bzw. 50 federnd auf der Aussen- bzw. der Innenfläche des rohrförmigen Kontakts 22 abgestützt. Eine der Zahl der Kontaktfinger entsprechende hohe Zahl an Kontaktierungspunkten begünstigt die Übertragung hoher Nennströme. Der Lichtbogenkontakt 31 ist gegenüber den beiden Nennstromkontakten 40, 50 längs der Achse A verschiebbar gelagert und ist bei geschlossenem Schalter (rechte Hälfte der Figur) mit seinem lichtbogenfest ausgebildeten freien Ende mit Hilfe einer vorgespannten Feder 32 unter Bildung einer ausreichenden Kontaktkraft auf dem ebenfalls lichtbogenfest ausgebildeten freien Ende des Lichtbogenkontakts 21 abgestützt, so dass der Lichtbogenkontakt 31 und der Lichtbogenkontakt 21 am jeweils freien Ende Kopf an Kopf aneinander stossen.
Bei geschlossenem Schalter wird der Strom vorwiegend vom Anschluss 12 über einen Hohlzylinder 23, einen nicht dargestellten Gleitkontakt, die Nennstromkontakte 22, 40, 50 und einen als Hohlzylinder ausgeführten Kontaktträger 33 zum Anschluss 13 geführt. Beim Abschalten führt der Antrieb D das Schaltstück 20 nach unten. Der in der Einschaltposition (rechte Hälfte der Figur) auf dem Lichtbogenkontakt 21 abgestützte Lichtbogenkontakt 31 wird hierbei durch die vorgespannte Feder 32 unter Aufrechterhaltung der erforderlichen Kontaktkraft nachgeführt. Zunächst trennen sich die Nennstromkontakte 22 und 40, 50. Der Strom kommutiert in einen Strompfad, der von einen Zylinderboden 24, den Lichtbogenkontakten 21, 31, einem nicht dargestellten Gleitkontakt und dem Kontaktträger 33 gebildet ist. Nach einem vorgegebenen Schalthub des Schaltstücks 20 schlägt dieses an einen Wandabschnitt 34 des Kontaktträgers 33 an (linke Hälfte von Fig.1). Beim Anschlagen trennen sich die beiden Lichtbogenkontakte 21, 31 und bildet sich zwischen den einander gegenüberstehenden freien Enden der Kontakte 21, 31 ein Schaltlichtbogen S, der in einem von einer Isolierdüse 25 radial nach aussen begrenzten Lichtbogenraum brennt. Der Lichtbogen erzeugt heisses, unter Druck stehendes Gas, welches zum einen über einen Heizkanal 26 in ein Heizvolumen 27 und zum anderen über die Isolierdüse ins Innere des Gehäuses 10 expandiert. Bei Annäherung an einen Nulldurchgang des abzuschaltenden Stroms bebläst das im Heizvolumen 27 gespeicherte Gas, unterstützt durch komprimiertes Isoliergas aus einem Kompressionsraum 28 einer vom Schaltstück 20 betätigten Kolben-Zylinder-Kompressionsvorrichtung, den Lichtbogen S, was zu einer Unterbrechung des Stroms führt.
Der in den Figuren 2 und 3 dargestellte Nennstromkontakt 40 weist ersichtlich einen am Kontaktträger 33 befestigbaren, ringförmig ausgebildeten, flachen Kontaktboden 41 auf, an dessen Aussenrand der Kranz der mit dem Bezugszeichen 42 gekennzeichneten Kontaktfinger angebracht ist. Die Kontaktfinger 42 sind Teil einer aus Fig.3 ersichtlichen Wicklung 43 aus einem elektrisch leitenden Band, welches typischerweise als Kupferfolie mit einer Folienstärke von bis zu einem Millimeter ausgebildet ist. Diese Wicklung ist an einer ersten 44 ihrer beiden Stirnseiten 44, 45 am Aussenrand des Kontaktbodens 41 befestigt. In die Wicklung 43 sind radial ausgerichtete und in axialer Richtung über die zweite Stirnseite 45 auf das rechts gelegene, freie Ende des Nennstromkontakts 40 geführte Schlitze 46 (Fig.2) eingeformt. Je zwei benachbarte Schlitze begrenzen einen Stapel 47 von übereinanderliegenden, aus den Lagen resp. der Windungen der Wicklung 43 geschnittenen Lamellen. An seinem an der Stirnseite 45 gelegenen freien Ende trägt der Lamellenstapel 47 ein Kontaktteil 60, das einen bei geschlossenem Schalter auf der Aussenfläche des Nennstromkontakts 22 aufliegenden Kontaktierungspunkt 61 aufweist. Mit Hilfe eines Elektronenstrahls sind die Windungen der geschlitzten Wicklung 43 im Bereich der Stirnseite 44 miteinander und mit dem Kontaktboden 41 verschweisst, hingegen sind die Lamellen am rechts gelegenen, freien Ende des Lamellenstapels 47 miteinander und mit dem Kontaktteil 60 mit Hilfe des Elektronenstrahls verschweisst.
Wegen des mehrteiligen, schichtförmigen Aufbaus der Kontaktfinger 42 kann der vom Nennstromkontakt 40 geführten Nennstrom erhöht werden, ohne dass der Durchmesser des Kontakts resp. die Zahl seiner Kontaktfinger grundsätzlich vergrössert werden muss. Dadurch, dass die durch die Zahl der Windungen bestimmte Dicke der Wicklung 43 von beispielsweise 4 mm auf 6 mm erhöht wird, kann die Höhe des Nennstroms um ca. 20%, beispielsweise von 6,3 kA auf 8 kA, gesteigert werden, ohne dass die vorgeschriebene Betriebstemperatur von typischerweise 105°C überschritten wird, und ohne dass die federnden Kontaktfinger 42 im Dauerbetrieb Relaxation zeigen.
Bei einem Nennstromkontakt nach dem Stand der Technik, bei dem der Kontaktfingerkranz in fertigungstechnisch vorteilhafter Weise durch Stanzen und Biegen eines federelastischen Kupferblechs hergestellt wird, ist dies im allgemeinen nicht möglich. Bei einem solchen Nennstromkontakt nimmt die Biegesteifigkeit der Kontaktfinger bei gleicher Biegelänge mit dem Quadrat der Dicke des Materials zu. Dieser Nennstromkontakt muss daher praktisch in seiner idealen Passform, d. h. nahezu ohne Toleranzen, gefertigt werden
Durch geeignete Wahl des elektrisch leitenden Bandes, beispielsweise eines Bandes aus hartem Kupfer statt eines aus weichem Kupfer, kann die Biegesteifigkeit und damit die Kontaktkraft der Kontaktfinger 42 erhöht werden. Eine weitere Erhöhung der Kontaktkraft wird durch mindestens eine ringförmige, um die Achse A geführte Zugfeder 48 erreicht. Diese Feder wird von einer in Umfangsrichtung um die Achse erstreckten Nut 62 aufgenommen, die an einer vom Kontaktierungspunkt 61 abgewandten Seite in das Kontaktteil 60 eingeformt ist.
Der Nennstromkontakt 40 wird wie folgt hergestellt. Auf einer aus Fig.4 ersichtlichen, um die Symmetrieachse A des Nennstromkontakts 40 drehbaren Halterung 70 einer Montagevorrichtung werden der Kontaktboden 41 und ein die Kontaktteile 60 enthaltender Kontaktring 60' mit Abstand voneinander und unter Bildung einer ringförmigen, radial nach aussen offenen Nut befestigt. Zunächst wird der im wesentlich als Rohrabschnitt ausgebildete Kontaktring 60' an einem Anschlag 71 der Halterung 70 festgesetzt. Danach wird ein rohrförmiges Distanzstück 72 auf die Halterung 70 aufgeschoben und an einer vom Anschlag 71 abgewandten Stirnseite des Kontaktrings 60' abgestützt. In den ausserhalb des Distanzstücks 72 liegenden Abschnitt dieser Stirnseite ist ein ringförmig um die Achse A resp. die Achse der Halterung 70 geführter Absatz 63' eingeformt, wohingegen in die nach innen weisende Seite des Kontaktrings 60' eine die Kontaktierungspunkte enthaltende, ringförmige Kante 61' eingeformt ist. Der Kontaktboden 41 wird an einer Stirnseite der Halterung 70 mit Hilfe von Schrauben 74 befestigt und setzt dabei mit Hilfe des Distanzstücks 72 den Kontaktring 60' fest. In den ausserhalb des Distanzstücks 72 liegenden Aussenrand des Kontaktbodens 41 ist ein ringförmig um die Achse A resp. die Achse der Halterung 70 geführter Absatz 49 eingeformt.
Die Absätze 49 und 63' sowie die Mantelfläche des Distanzstücks 72 begrenzen eine radial nach aussen offene Ringnut, in die unter Bildung zweier Fugen 64' und 65' eine ungeschlitzte Wicklung 43' abgelegt wird. Die Fuge 64' ist vom Absatz 49 und von auf diesem Absatz abgestützten Enden der Windungen der ungeschlitzten Wicklung 43' und die Fuge 65' vom Absatz 63' und von auf diesem Absatz abgestützten Enden der Windungen der ungeschlitzten Wicklung 43' gebildet. Die Stützkräfte werden durch eine vorgespannte Rohrbride 73 aufgebracht, die um die ungeschlitzte Wicklung 43' geführt ist und so die Windungen der Wicklung 43' fixiert.
In der Fuge 64' werden die auf dem Absatz 49 abgestützten Enden der Windungen der ungeschlitzten Wicklung 43' miteinander und mit dem Kontaktboden 41 und in der Fuge 65' die auf dem Absatz 65' abgestützten Enden der Windungen der ungeschlitzten Wicklung 43' miteinander und mit dem Kontaktring 60' verschweisst.
Nach Öffnen der Rohrbride 73 und Lösen der Schrauben 74 wird ein so gefertigter Rohkörper 80 von der Halterung 70 entfernt und auf einer ebenfalls um die Achse A drehbaren, aus Fig.5 ersichtlichen Halterung 90 einer Schneidevorrichtung fixiert. In dieser Schneidevorrichtung werden die Schlitze 46 (unter Bildung der geschlitzten Wicklung und damit auch des Nennstromkontakts 40) in den Rohkörper 80 eingeschnitten. In materialschonender Weise werden die Schlitze 46 mit einem radial nach innen auf die Achse A ausgerichteten Wasserstrahl WS gefertigt, der längs der Achse A verschoben wird. Da beim Fertigen der Schlitze 46 der Wasserstrahl auch durch den Kontaktring 60' geführt wird, und da der Kontaktring 60', insbesondere im Bereich der Kante 61', im allgemeinen eine die Nennstromtragfähigkeit erhöhende Beschichtung aus Silber aufweist, ist darauf zu achten, dass beim Schneiden infolge von Rückstrahlung Abrasion an den silberbeschichteten Stellen des Rohkörpers, insbesondere des Kontaktrings 60', vermieden wird. Dies wird dadurch erreicht, dass der Wasserstrahl WS gegenüber einer senkrecht zur Achse A ausgerichteten Ebene E um einen Winkel α, welcher mindestens 20 bis 30° beträgt, geneigt ist.
Eine weitere Ausführungsform des Nennstromkontakts 40 kann durch Einformen der Schlitze 46 in den aus Fig.6 ersichtlichen Rohkörper 80 gefertigt werden. Im Unterschied zum Rohkörper nach Fig.4 ist beim Rohkörper nach Fig.6 eine innere Windung 43a der ungeschlitzten Wicklung 43' aus rostfreiem Federstahlband mit einer Dicke von typischerweise 0,3 mm gebildet. Diese Windung wird vorm Wickeln der restlichen Windungen des aus weichem oder hartem Kupfer bestehenden, elektrisch leitenden Bandes auf die Absätze 49, 63' aufgebracht. Die Windung 43a erhöht die Biegesteifigkeit der Kontaktfinger 42 erheblich, Es werden so an den Kontaktfingern 42 wirkende, elektrodynamische Kräfte sicher beherrscht. Die mindestens eine Zugfeder 48 kann dann im allgemeinen entfallen.
Im Unterschied zum Rohkörper nach Fig.6 wird beim Rohkörper nach Fig.7, der bei der Fertigung des Nennstromkontakts 50 verwendet wird, die die Biegesteifigkeit der Kontaktfinger 42 erhöhende Windung erst nach dem Wickeln des Kupferbandes als äussere Windung 43b aufgebracht. Diese äussere Windung 43b erhöht die Biegesteifigkeit der Kontaktfinger 42 vor allem dann erheblich, wenn die Kante 61' resp. wenn die beim Schneiden der Schlitze 46 entstehenden Kontaktierungspunkte 61 an einer von der Achse A abgewandten Seite des Kontaktrings 60' resp. der beim Schneiden entstehenden Kontaktteile 61 angeordnet sind. In die der Achse A zugewandte Seite des Kontaktrings 61' resp. jedes der Kontaktteile 61 kann eine der Nut 62' resp. 62 entsprechende Nut eingeformt sein, die der Aufnahme einer um die Achse A geführten, die Kontaktkraft der Kontaktfinger 42 erhöhenden Druckfeder dient.
Besteht das elektrisch leitende Band aus weichem Kupfer, so kann ein Nennstromkontakt hoher Stromtragfähigkeit mit einer für bestimmte Anwendungen ausreichenden Federsteifigkeit der Kontaktfinger erreicht werden, wenn die Windung 43a oder 43b aus hartem Kupfer oder einem anderen elektrisch gut leitenden Federmetall bestehen, oder wenn mindestens zwei Windungen 43a oder 43b oder wenn beide Windungen 43a oder 43b, enthaltend jeweils den vorgenannten Werkstoff, verwendet werden.

BEZUGSZEICHENLISTE

10: Gehäuse
11: Isolator
12, 13: Stromanschlüsse
20: Schaltstück
21: Lichtbogenkontakt
22: Nennstromkontakt
23: Hohlzylinder
24: Verbindungswand
25: Isolierdüse
26: Heizkanal
27: Heizvolumen
28: Kompressionsraum
30: Schaltstück
31: Lichtbogenkontakt
32: Kontaktfeder
33: Kontaktträger
34: Wandabschnitt
40: Nennstromkontakt
41: Kontaktboden
42: Kontaktfinger
43: geschlitzte Wicklung
43': ungeschlitzte Wicklung
43a: innere Windung der ungeschlitzten Wicklung 43'
43b: äussere Windung der ungeschlitzten Wicklung 43'
44,45: Stirnseiten
46: Schlitze
47: Lamellenstapel
48: Zugfeder
49: Absatz
50: Nennstromkontakt
60: Kontaktteil
60': Kontaktring
61: Kontaktierungspunkt
61': Kante
62: Nut
62': Nut
63': Absatz
64', 65': Fugen
70: drehbare Halterung einer Montagevorrichtung
71: Anschlag
72: Distanzstück
73: Rohrbride
74: Schrauben
80: Rohkörper
90: drehbare Halterung einer Schneidevorrichtung
A: Achse
D: Antrieb
E: Ebene
S: Schaltlichtbogen
WS: Wasserstrahl

Claims

Nennstromkontakt (40, 50) für die Nennstrombahn eines Hochspannungsschalters mit einem um eine zentrale Achse (A) geführten Kranz von axial ausgerichteten und von einem ringförmigen Kontaktboden (41) getragenen Kontaktfingern (42), die an einem freiliegenden Ende jeweils ein Kontaktteil (60) aufweisen, das bei geschlossenem Schalter mit einem Kontaktierungspunkt (61) auf einem zylinderförmigen Gegenkontakt (22) der Nennstrombahn elektrisch leitend aufliegt, dadurch gekennzeichnet, dass am Kontaktboden (41) eine erste (44) zweier Stirnseiten (44, 45) einer geschlitzten, hohlzylindrischen Wicklung (43) befestigt ist, die mehrere Windungen eines elektrisch leitenden Bandes enthält, dass in die geschlitzte Wicklung (43) radial ausgerichtete und in axialer Richtung über die zweite Stirnseite (45) der Wicklung (43) an ein freies Ende des Nennstromkontakts (40, 50) geführte Schlitze (46) eingeformt sind, von denen jeweils zwei einen Stapel (47) von übereinanderliegenden Lamellen begrenzen, die in einen der Kontaktfinger (42) integriert sind, und dass der Lamellenstapel (47) an seinem vom Kontaktboden (41) abgewandten Ende das Kontaktteil (60) trägt.
Nennstromkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen der geschlitzten Wicklung (43) im Bereich der ersten Stirnseite (44) miteinander und mit dem Kontaktboden (41) und die Lamellen am freien Ende des Lamellenstapels (47) miteinander und mit dem Kontaktteil (60) verschweisst sind.
Nennstromkontakt nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem der Kontaktierungspunkt (61) an einer der Achse (A) zugewandten Seite des Kontaktteils (60) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in die vom Kontaktierungspunkt (61) abgewandte Seite des Kontaktteils (60) mindestens eine Nut (62) zur Aufnahme einer um die Achse (A) führbaren Zugfeder (48) eingeformt ist.
Nennstromkontakt nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem der Kontaktierungspunkt an einer von der Achse (A) abgewandten Seite des Kontaktteils (60) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in die vom Kontaktierungspunkt (61) abgewandte Seite des Kontaktteils mindestens eine Nut zur Aufnahme einer um die Achse (A) führbaren Druckfeder eingeformt ist.
Nennstromkontakt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die geschlitzte Wicklung (43) zusätzlich mindestens eine Windung aus einem Werkstoff enthält, der eine höhere zulässige Biegespannung aufweist als der Werkstoff des elektrisch leitenden Bandes.
Nennstromkontakt nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine zusätzliche Windung als innere oder als äussere Windung der geschlitzten Wicklung (43) abgelegt ist.
Verfahren zur Herstellung des Nennstromkontakts (40, 50) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktboden (41) und ein Kontaktring (60') mit Abstand voneinander und unter Bildung einer ringförmigen, radial nach aussen offenen Nut auf einer drehbaren Halterung (70) einer Montagevorrichtung festgesetzt werden, wobei die Nut jeweils von einem in den Kontaktboden (41) und einem in den Kontaktring (60') eingeformten Absatz (49; 63') begrenzt ist, dass unter Bildung einer ersten (64') und einer zweiten Fuge (65') in der Ringnut eine ungeschlitzte Wicklung (43') abgelegt wird, die mehrere Windungen eines elektrisch leitenden, der Breite der Nut entsprechenden Bandes aufweist, wobei die erste Fuge (64') von dem in eine Stirnseite des Kontaktbodens (41) eingeformten Absatz (49) und ersten Enden der Windungen und die zweite Fuge (65') von dem in die Stirnseite des Kontaktrings (60') eingeformten Absatz (63') und zweiten Enden der Windungen begrenzt ist, dass in der ersten Fuge (64') die ersten Enden der Windungen miteinander und mit dem Kontaktboden (41) und in der zweiten Fuge (65') die zweiten Enden der Windungen miteinander und mit dem Kontaktring (60') fest verbunden werden, und dass nach Entfernen der Halterung (70) in einen so gefertigten Rohkörper (80) die Schlitze (46) eingeformt werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (46) mit Hilfe einer Schneidevorrichtung in den Rohkörper (80) eingeschnitten werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (46) parallel zur Achse (A) von der ungeschlitzten Wicklung (43') über die zweite Fuge (65') und den Kontaktring (60') bis an ein vom Kontaktboden (41) abgewandtes freies Ende in den Rohkörper (80) eingeschnitten werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einformen der Schlitze (46) die ersten und zweiten Enden der Windungen miteinander sowie mit dem Kontaktboden (41) und dem Kontaktring (60') verschweisst werden.
Verfahren nach 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (46) mit einem zentral ausgerichteten, längs der Achse (A) geführten Wasserstrahl (WS) in den Rohkörper (80) eingeschnitten werden.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstrahl (WS) gegenüber einer senkrecht zur Achse (A) ausgerichteten Ebene (E) geneigt geführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder nach Ablegen des elektrisch leitenden Bandes mindestens eine Windung (43a, 43b) der ungeschlitzten Wicklung (43') abgelegt wird, deren Werkstoff eine höhere zulässige Biegespannung aufweist als der Werkstoff des elektrisch leitenden Bandes.