EP3504726B1 - Schalter und verfahren zum trennen eines schalters - Google Patents

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EP3504726B1
EP3504726B1 EP17755157.9A EP17755157A EP3504726B1 EP 3504726 B1 EP3504726 B1 EP 3504726B1 EP 17755157 A EP17755157 A EP 17755157A EP 3504726 B1 EP3504726 B1 EP 3504726B1
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EP
European Patent Office
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contact
commutation
contact element
switch
commutation contact
Prior art date
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EP17755157.9A
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English (en)
French (fr)
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EP3504726A1 (de
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Hauke Peters
Horst Schalber
Michael Mann
Ralph Uhl
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.)
Hitachi Energy Ltd
Original Assignee
ABB Power Grids Switzerland AG
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Filing date
Publication date
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    • 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
    • H01H33/28—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H33/40—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor
    • 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
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    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/36—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by sliding
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    • H01H3/3052—Linear spring motors
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    • H01H31/00—Air-break switches for high tension without arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H31/003—Earthing switches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H5/00—Snap-action arrangements, i.e. in which during a single opening operation or a single closing operation energy is first stored and then released to produce or assist the contact movement
    • H01H5/04—Energy stored by deformation of elastic members
    • H01H5/06—Energy stored by deformation of elastic members by compression or extension of coil springs

Definitions

  • the invention relates to the field of switches, in particular disconnectors, combined disconnectors and earthing switches, circuit breakers and / or earthing switches, further in particular disconnectors, combined disconnectors and earthing switches, circuit breakers and / or earthing switches for high voltages.
  • the invention particularly relates to a switch and a method for disconnecting a switch.
  • the invention relates to a switch that has a snap connection and a method of disconnecting a switch that includes releasing a snap connection.
  • Electrical switches such as circuit breakers, are used to open (or close) circuits by separating (or closing) electrical components.
  • an isolating switch can be used to isolate a circuit.
  • a circuit breaker is used to open and / or close a connection when no current or only a very small current is flowing, for example after the current flow has been switched off or before the current flow has been switched on. This distinguishes a circuit breaker from a circuit breaker, which is used to switch on and / or switch off the current flow even at higher currents.
  • an arc i.e.
  • a self-sustaining gas discharge that has a sufficiently high electrical potential difference to maintain the required high current density through impact ionization, can arise between commutation contact elements or between commutation contact elements and a housing of the switch.
  • the arc can damage or even destroy the commutation contact elements or the housing.
  • the circuit breaker has two electrical arcing contacts which are designed to be brought during an opening process by relative displacement in translation along a central axis of these arcing contacts from a closed position to an open position, one of the two electrical arcing contacts being a movable arcing contact, the an integral part of is an electrically conductive movable assembly that also includes another body that is slidably mounted relative to the movable arcing contact in a direction of movement of that electrically conductive assembly.
  • a switch and a method of disconnecting a switch are provided which solve at least some of the problems in the prior art.
  • a switch comprising a housing, a first contact arrangement which has a first contact element or commutation contact element and a first contact, and a second contact arrangement which has a second contact element or commutation contact element and a second contact.
  • the switch further comprises a nominal contact arrangement for transmitting the electrical power when the switch is in operation when it is closed.
  • the first contact is movable along an axis between a closed contact position in which the first contact contacts the second contact and an open contact position in which the first contact is separated from the second contact.
  • the first commutation contact element is movable along an axis between a closed commutation contact element position, in which the first commutation contact element contacts the second commutation contact element, and an open commutation contact element position, in which the first commutation contact element is separated from the second commutation contact element.
  • the first commutation contact element and the second commutation contact element are designed to form a snap connection with one another in the closed commutation contact element position.
  • the first commutation contact element is coupled to the first contact via a first stop, a second stop and an elastic element, such that a) when the first contact is moved towards the closed contact position, the first stop moves the first commutation contact element towards the closed one Takes along the commutation contact element position, b) when the first contact is moved from the closed contact position towards the open contact position with an existing snap connection, the elastic element biases the first commutation contact element towards the open commutation contact element position, c) if the first contact exceeds a defined stop position during the movement towards the open contact position, the second stop takes the first commutation contact element with it in the direction of the open commutation contact element position in order to release the snap connection.
  • the speed for opening the commutation contact elements can be increased. This can reduce the risk of an arc occurring. Furthermore, the risk of an arc occurring when the switch is closed can also be reduced.
  • a method for disconnecting a switch comprises a housing, a first contact arrangement which has a first commutation contact element and a first contact, and a second contact arrangement which has a second commutation contact element and a second contact, the first contact protruding from the first commutation contact element in the direction of the second contact arrangement and the second contact protrudes from the second commutation contact element in the direction of the first contact arrangement.
  • the switch further comprises a nominal contact arrangement for transmitting the electrical power when the switch is in operation when it is closed.
  • the separation takes place from a closed commutation contact element position, in which the first commutation contact element contacts the second commutation contact element, to an open commutation contact element position, in which the first commutation contact element is separated from the second commutation contact element.
  • the method comprises moving, at a first speed, the first contact when there is a snap connection between the first commutation contact element and the second commutation contact element along an axis from a closed contact position, in which the first contact contacts the second contact, to an open contact -Position in which the first contact is separated from the second contact.
  • the elastic element biases the first commutation contact element in the direction of the open commutation contact element position. If the first contact exceeds a defined stop position during the movement towards the open contact position, the snap connection is released and the first commutation contact element is moved towards the open commutation contact element position at a second speed, the second speed being greater than the first Speed is.
  • a distance between the first contact and the second contact is significantly smaller than a distance between the first commutation contact element and the second commutation contact element in the direction of the axis.
  • the switch when the switch is closed, the first contact and the second contact contact (touch) one another before the first commutation contact element and the second commutation contact element.
  • an arc is specifically formed between the first contact and the second contact, as a result of which the first commutation contact element and the second commutation contact element are protected from damage by erosion and the like during operation of the switch.
  • the electrical connection between the first contact and the second contact is interrupted before the electrical connection between the first commutation contact element and the second commutation contact element.
  • This constellation is advantageous to ensure that an arc is formed between the first commutation contact element and the second commutation contact element, so that the first contact and the second contact are or are protected from damage during operation of the switch.
  • FIG. 1 shows schematically a partial view of a switch 100.
  • the switch 100 comprises a housing 105, a first contact arrangement 110 and a second contact arrangement 120, as well as a nominal contact arrangement 117, 115, 124, which will be discussed in more detail later.
  • the switch 100 is shown in an open switch position in which the first contact arrangement 110 and the second contact arrangement 120 are separated from one another.
  • the first contact arrangement 110 has a first contact element 112 or commutation contact element 112
  • the second contact arrangement 120 has a second contact element 122 or commutation contact element 122.
  • the first commutation contact element 112 and the second commutation contact element 122 are also arranged in an open commutation contact element position in which the first commutation contact element 112 is separated from the second commutation contact element 122.
  • the first contact arrangement 110 has a first contact 114 and the second contact arrangement 120 has a second contact 124.
  • the first contact 114 and the second contact 124 are also arranged in an open contact position in which the first contact 114 is separated from the second contact 124.
  • the first commutation contact element 112 is movable along an axis A.
  • the axis A can extend from the first contact arrangement 110 to the second contact arrangement 120.
  • the first commutation contact element 112 is between the open commutation contact element position and the closed commutation contact element position in which the first commutation contact element 112 contacts the second commutation contact element 122 (see FIG Figure 2 ), movable along axis A.
  • first commutation contact element 112 and the second commutation contact element 114 are in the closed commutation contact element position, a current, in particular a commutation current when the switch 100 is opened, can flow via the first commutation contact element 112 and the second commutation contact element 114.
  • a current in particular a commutation current when the switch 100 is opened, can flow via the first commutation contact element 112 and the second commutation contact element 114.
  • no or only a very low current preferably flows via the first commutation contact element 112 and the second commutation contact element 114.
  • the first commutation contact element 112 and the second commutation contact element 114 can be consumable contacts or commutation contacts, in particular for opening the switch 100.
  • the first contact 114 is movable along the axis A.
  • the first contact 114 is movable between the open contact position and a closed contact position in which the first contact 114 contacts the second contact 124.
  • the first contact 114 is between the open contact position and a closed contact position in which the first contact 114 contacts the second contact 124, movable along axis A. If the first contact 114 and the second contact 124 are in the closed contact position, a current, in particular a commutation current when the switch 100 is closed, can flow via the first contact 114 and the second contact 124. In the closed switch position, however, preferably no or only a very low current flows via the first contact 114 and the second contact 124. In normal operation, therefore, no nominal current preferably flows via the first contact 114 and the second contact 124 and the second contact 124 can be consumable contacts or commutation contacts, in particular for closing the switch 100.
  • the first commutation contact element 112 and the second commutation contact element 122 are designed to form a snap connection with one another in the closed commutation contact element position.
  • a “snap connection” can be understood as a functional element for the detachable, simple form-fitting joining of components, such as the first commutation contact element 112 and the second commutation contact element 122.
  • at least one joining part such as the first commutation contact element 112 and / or the second commutation contact element 122, can be elastically deformed and then become detachably hooked.
  • the first contact group 110 can have a contact part 115 and / or a first diverting contact 117.
  • the contact part 115 can contact the first diverter contact 117.
  • the second contact group 120 can have a second diverter contact 127.
  • the contact part 115 can be movable along the axis A between a closed contact part position in which the contact part 115 makes contact with the second diverting contact 127, and an open contact part position in which the contact part 115 is separated from the second diverting contact 127.
  • the contact part 115 can thus form a stable electrical connection between the first diverting contact 117 and the second diverting contact 127.
  • the switch can be in the closed contact part position when the switch position is closed and / or be in the open contact part position when the switch position is open.
  • the contact part 115 can be moved together with the first contact 114.
  • the switch 100 can thus be designed in such a way that the nominal current flow takes place via the contact part 115.
  • the contact part 115 can therefore be a nominal contact.
  • the switch 100 can be for a nominal current flow of equal to or greater than 100 A, in particular equal to or greater than 1000 A, typically equal to or greater than 1600 A, and / or for a nominal current flow of equal to or less than 4000 A and / or a voltage of equal to or greater than 52 kV, typically equal to or greater than 100 kV, be designed.
  • switchgear assemblies that are particularly compact in terms of dimensions can be implemented. Since the demand for particularly compact switchgear assemblies is particularly great in comparison with high-voltage switchgear assemblies with nominal voltages of approximately 170kV and higher, the present invention enables this continuing need to be satisfied.
  • the first diverting contact 117 and / or the second diverting contact 127 can be designed as one or more spiral contacts 117, 127.
  • the diverting contacts 117, 127 can be designed to feed the nominal current to the contact part 115 and / or to divert it from it.
  • the first contact group 110 also has an elastic element 116.
  • the elastic element 116 can be a compression spring 116, for example.
  • the elastic element 116 can be connected to the first commutation contact element 112.
  • the first contact group 110 can have a first stop 118 and a second stop 119.
  • the elastic element 116 can be mounted or clamped between the first stop 118 and the second stop 119.
  • the elastic element 116 can be tensioned and / or the elastic element 116 can be relaxed when the first stop 118 and the second stop 119 move away from one another.
  • the elastic element 116 can thus build up a force which moves the first stop 118 and the second stop 119 away from one another.
  • the first stop 118 can be connected to the first commutation contact element 112 in such a way that they can be moved together.
  • the second stop 119 can be connected, for example, to a housing 111 of the first contact arrangement 110. In particular, the second stop 119 can be moved together with the first contact 114.
  • the first commutation contact element 112 and / or the first stop 118 can also be moved against the housing 111 of the first contact arrangement 110.
  • the first commutation contact element 112 can be coupled to the first contact 114 via the first stop 118, the second stop 119 and the elastic element 116 such that a) when the first contact 114 moves towards the closed contact position the first stop 118 takes the first commutation contact element 112 with it to the closed commutation contact element position, b) when the first contact 114 is moved from the closed contact position towards the open contact position with an existing snap connection, the elastic element 116 the first commutation contact element 112 biases towards the open commutation contact element position, and c) if the first contact 114 exceeds a defined stop position during the movement towards the open contact position, the second stop 119 the first commutation contact element 112 towards the open Neten commutation contact element position takes away to release the snap connection.
  • the switch 100 can be a disconnector, a combined disconnector and earthing switch (also known as a combination disconnector), a circuit breaker or an earthing switch.
  • the switch 100 can be a circuit breaker, a circuit breaker or an earthing switch for high voltage.
  • a high voltage can be a voltage equal to or greater than 1 kV, in particular equal to or greater than 52 kV.
  • the switch 100 can be a gas-filled switch 100 which is filled with a dielectrically insulating medium or gas.
  • the dielectrically insulating medium or gas in switch 100 can be SF 6 gas or any other dielectric insulating medium or arc extinguishing medium, be it gaseous and / or liquid.
  • a dielectric insulation medium or insulation gas can comprise, for example, an organic fluorine compound selected from the group consisting of: a fluorine ether, an oxirane, a fluoramine, a fluoroketone, a fluoroolefin, a fluoronitrile, and mixtures and / or decomposition products of these substances.
  • fluoroether refers to at least partially fluorinated substances.
  • fluoroether includes Fluoropolyethers (eg Galden) and fluoromonoethers as well as hydrofluoroethers and perfluoroethers
  • oxirane includes hydrofluoroxiranes and perfluoroxiranes
  • fluoramine includes hydrofluoroamines and perfluoroamines
  • fluoroketone includes hydrofluoroketones and perfluoroketones
  • the term includes fluoroketones and perfluoroketones
  • fluoroketone includes fluoroketones and perfluorolefins
  • fluoronitrile includes hydrofluoronitriles and perfluoronitriles.
  • the dielectric insulation medium is selected from the group consisting of: one (or more) hydrofluoroethers, one (or more) perfluoroketone (s), one (or more) hydrofluoroolefin (s), one (or more) perfluoronitriles, and mixtures thereof Substances.
  • fluoroketone is to be interpreted broadly in connection with the present invention and is intended to include both fluoromonoketones and fluorodiketones or, in general, fluoropolyketones. In this case, more than a single carbonyl group can be present in the molecule, laterally limited by carbon atoms.
  • the term is also intended to include saturated and unsaturated components with double and / or triple bonds between carbon atoms.
  • the at least partially fluorinated alkyl chain of the fluoroketones can be linear or branched and can optionally also form a ring.
  • the dielectric insulation medium and arc extinguishing agent comprises, as at least one component, a fluoromonoketone, which can optionally also contain foreign atoms in the main carbon chain of the molecule, namely e.g. at least one foreign atom from the group consisting of: nitrogen atom, oxygen atom, sulfur atom, which replaces a corresponding number of carbon atom (s).
  • the fluoromonoketone in particular perfluoroketone, advantageously has from 3 to 15 or from 4 to 12 and in particular from 5 to 9 carbon atoms.
  • the fluoromonoketone preferably has exactly 5 and / or exactly 6 and / or exactly 7 and / or exactly 8 carbon atoms.
  • the dielectric insulation medium and arc extinguishing agent comprises as at least one component a hydrofluoroether selected from the group consisting of: hydrofluoromonoether comprising at least 3 carbon atoms; Hydro fluoromonoethers comprising exactly 3 or exactly 4 carbon atoms; Hydrofluoromonoether having a ratio of the number of fluorine atoms to the total number of fluorine and hydrogen atoms of at least 5: 8, hydrofluoromonoether having a ratio of the number of fluorine atoms to the number of carbon atoms in the range from 1.5: 1 to 2: 1; Pentafluoroethyl methyl ether; 2,2,2-trifluoroethyl trifluoromethyl ether; and mixtures of these substances.
  • hydrofluoroether selected from the group consisting of: hydrofluoromonoether comprising at least 3 carbon atoms; Hydro fluoromonoethers comprising exactly 3 or exactly 4 carbon atoms; Hydrofluoromonoether having
  • the dielectric insulation medium comprises, as at least one component, a fluoroolefin selected from the group consisting of: hydrofluoroolefins (HFO) with at least 3 carbon atoms, hydrofluoroolefins (HFO) with exactly 3 carbon atoms, 1,1,1,2-tetrafluoropropene (HFO-1234yf ), 1,2,3,3-tetrafluoro-2-propene (HFO-1234yc), 1,1,3,3-tetrafluoro-2-propene (HFO-1234zc), 1,1,1,3-tetrafluoro- 2-propene (HFO-1234ze), 1,1,2,3-tetrafluoro-2-propene (HFO-1234ye), 1,1,1,2,3-pentafluoropropene (HFO-1225ye), 1,1,2 , 3,3-pentafluoropropene (HFO-1225yc), 1,1,1,3,3-pentafluoropropene (
  • the dielectric insulation medium comprises a fluoronitrile, in particular a perfluoronitrile, as at least one component or organofluorine compound.
  • the fluoronitrile or perfluoronitrile comprises - at least or precisely - 2 or 3 or 4 carbon atoms.
  • the fluoronitrile is preferably a perfluoroalkyl nitrile, in particular a perfluoroacetonitrile, perfluoropropionitrile (C2F5CN) and / or a perfluorobutyronitrile (C3F7CN).
  • the fluoronitrile is particularly preferably a perfluoroisobutyronitrile (with the formula (CF3) 2CFCN) and / or a perfluoro-2-methoxypropanenitrile (with the formula CF3CF (OCF3) CN); Of these, perfluoroisobutyronitrile is particularly advantageous because of its low toxicity.
  • the dielectric insulation medium can also additionally have a background gas or carrier gas which is different from the organofluorine compound and which in particular is not a fluorine ether, no oxirane, no fluoramine, no fluoroketone, no fluoroolefin or fluoronitrile.
  • the carrier gas can be selected from the group consisting of: air, air component, N 2 , O 2 , CO 2 , a noble gas, H2; Nitrogen oxides and in particular NO 2 , NO, N 2 O; Fluorocarbons and in particular perfluorocarbons, such as CF 4 , CF 3 I, SF 6 ; and mixtures of these substances.
  • the first commutation contact element 112 and / or the second commutation contact element 122 can be essentially symmetrical, in particular cylindrically symmetrical, around the Be axis A.
  • the first commutation contact element 112 and the second commutation contact element 122 can be designed such that they can form a form-fitting connection with one another.
  • the first commutation contact element 112 can be designed as a contact tulip and the second commutation contact element 122 can be designed as a contact pin, so that the first commutation contact element 112 partially encloses the second commutation contact element 122 in the closed switch state.
  • the second commutation contact element 122 can be designed as a contact tulip and the first commutation contact element 112 can be designed as a contact pin, so that the second commutation contact element 122 partially encloses the first commutation contact element 112 in the closed switch state.
  • a stable electrical connection can be formed between the first commutation contact element 112 and the second commutation contact element 122.
  • the second commutation contact element 122 can have a taper into which a widening of the first commutation contact element 112 can engage in the closed switch state in order to form the snap connection.
  • the first commutation contact element 112 can have a taper into which a widening of the second commutation contact element 122 can engage in the closed switch state in order to form the snap connection.
  • this commutation contact element 112, 122 can have the widening
  • the commutation contact element 112, 122 which is designed as a contact pin, can have the taper. In the closed commutation contact element position, the taper and the widening can be in engagement with one another, whereas the engagement of the widening in the taper can be released in the open commutation contact element position.
  • the first contact 114 and / or the second contact 124 can, viewed from the axis A, be arranged only on one side of the first contact arrangement 110 or the second contact arrangement 120.
  • the first contact 114 and / or the second contact 124 can be formed in the circumferential direction around the axis A.
  • the first contact 114 and / or the second contact 124 can have a cutout for a linear gear (see below).
  • the first contact 114 and / or the second contact 124 can serve to reduce or prevent the formation of an arc or its effects on the neighboring parts, such as the first contact group 110, the second contact group 120 and / or the housing 105 .
  • the first commutation contact element 112, the second commutation contact element 122, the first contact 114 and / or the second contact 124 can comprise an arc-proof material.
  • the first contact 114 can protrude from the first commutation contact element 112 in the direction of the second contact arrangement 120 and the second contact 124 can protrude from the second commutation contact element 122 in the direction of the first contact arrangement 110 when the first contact 114 is in the closed contact position is moved.
  • a distance between the first contact 114 and the second contact 124 is smaller than a distance between the first commutation contact element 112 and the second commutation contact element 122 in the direction of the axis (A).
  • a distance between the first contact 114 and the second contact 124 can be smaller than a distance between the first commutation contact element 112 and the second commutation contact element 122.
  • an arc is more preferably formed between the first contact 114 and the second contact 124 than between the first commutation contact element 112 and the second commutation contact element 122.
  • the first stop 118 can be moved together with the first commutation contact element 112 counter to and / or with the direction of the force of the elastic element 116.
  • the first stop 118 can be moved together with the first commutation contact element 112 against the direction of the force of the elastic element 116.
  • the elastic element 116 can be tensioned. After the snap connection has been released, the elastic element 116 can relax and the first stop 118 can be moved together with the first commutation contact element 112 in the direction of the force of the elastic element 116.
  • the first movement sequence corresponds to the movement of the first contact 114 from the closed contact position to the open contact position. This movement takes place essentially uniformly along a contact path, which corresponds to a path, which the second contact 114 travels from the closed contact position to the open contact position, in particular to an end position of the contact position.
  • the movement of the first contact 114 along the contact path can take place at a first speed v1.
  • the first speed v1 can be essentially constant over the entire contact distance.
  • the second stop 119 can also cover the contact distance at the first speed v1.
  • the second movement sequence corresponds to the movement of the first commutation contact element 112 from the closed commutation contact element position to the open commutation contact element position.
  • the snap connection remains in the closed state and the first commutation contact element 112 does not move away from the second commutation contact element 122.
  • a relative movement between the first commutation contact element 112 and the second contact 114 thus takes place over the first part of the contact path.
  • first stop 118 which is arranged to be moved together with the first commutation contact element 112
  • second stop 119 which is arranged to be moved together with the first contact 114 to be moved.
  • the first stop 118 and the second stop 119 therefore move towards one another. Since the elastic element 116 is mounted between the first stop 118 and the second stop 119, the elastic element 116 is tensioned by the movement of the first stop 118 and the second stop 119 towards one another.
  • the elastic element 116 thus relaxes when the first part of the contact path is exceeded or when the snap connection is released and pulls the first commutation contact element 112 at a pulling speed Vz in the direction of the open Commutation contact element position.
  • the second commutation contact element 112 covers a distance which is predetermined by the first stop 118 and the second stop 119, in particular by a distance between the first stop 118 and the second stop 119.
  • the pulling speed Vz adds to the first speed v1 with which the first commutation contact element 112 is connected via the positive connection of the first stop 118 and the second stop 119 is moved.
  • the first commutation contact element 112 is thus separated from the second commutation contact element 122 at a second speed v2, which is greater than the first speed v1.
  • the drawing speed Vz is preferably greater than the first speed.
  • the speed at which the first commutation contact element 112 is moved away from the second commutation contact element 122 can be increased. This can also reduce the occurrence of an electric arc and the damage it causes. In particular, the first commutation contact element 112 can be pulled further away from the second contact group 120 than the first contact 114.
  • a drive (not shown) can be provided for moving the first contact 114.
  • the drive can drive the first contact 114 in order to move the first contact 114, in particular along the axis A, from the first contact position to the second contact position and from the second contact position to the first contact position.
  • the drive can be positively connected to the first contact 114 via a gear, in particular a linear gear, in order to move the first contact 114 along the axis A.
  • the drive can specify the first speed v1.
  • the Figure 2 shows schematically a partial view of the switch 100 moving from the separated commutation contact element position to the closed commutation contact element position, in particular shortly before the first commutation contact element 112 contacts the second commutation contact element 122.
  • the first contact 114 makes contact with the second contact 124 before the first commutation contact element 112 makes contact with the second commutation contact element 122.
  • This can an arc can be specifically formed between the first contact 114 and the second contact 124, whereby in particular damage to the first commutation contact element 112 and the second commutation contact element 122 can be prevented.
  • the first commutation contact element 112 When moving from the open commutation contact element position to the closed commutation contact element position, the first commutation contact element 112, the first contact 114, the first stop 118 and the second stop 119 can be moved together in the direction of the second contact arrangement 120.
  • the elastic element 116 cannot be tensioned by the movement from the open commutation contact element position to the closed commutation contact element position.
  • the snap connection described herein between the first commutation contact element 112 and the second commutation contact element 122 is formed in the closed commutation contact element position.
  • the snap connection not only provides a mechanically stable connection between the first commutation contact element 112 and the second commutation contact element 122, but, in combination with the mounting of the first commutation contact element 112 in the first contact arrangement 110 via the elastic element 116, offers the advantage that the speed when disconnecting of the first contact arrangement 112 can be increased from the second contact arrangement 122.
  • the Figure 3 shows schematically a partial view of the switch 100 moving from the closed commutation contact element position to the disconnected commutation contact element position, in particular in a state shortly before the snap connection is released.
  • the first commutation contact element 112 and the are in this state second commutation contact element 122 is still in the closed commutation contact element position; the first commutation contact element 112 has therefore not yet been separated from the second commutation contact element 122.
  • the first commutation contact element 112 and the second commutation contact element 122 are shown quasi-transparently, which is why both contours are visible in the contact area.
  • the first contact 114 can already be separated from the second contact 124.
  • the contact part 115 can already be in the open contact part position, that is to say already separated from the second diverting contact 127.
  • the first commutation contact element 112 can in this state protrude from the first contact 114 in the direction of the second contact arrangement 120.
  • the first contact 114 can therefore already have covered part of the distance in the direction of the open contact position.
  • the state shown has not yet reached the stop position at which the snap connection is released.
  • the first stop 118 is still at a distance from the second stop 119 and the form fit of the first stop 118 and the second stop 119 has not yet taken place.
  • the state shown thus represents a state in which the first movement sequence takes place as described herein and the second movement sequence is in a state in which the first part of the contact path has not yet been exceeded and thus the first contact 114 and the second stop is moved relative to the first commutation contact element 112 and the first stop 118.
  • the elastic element 116 is (still) tensioned.
  • Exemplary embodiments also include gas-insulated switchgear assemblies that include one or more switches according to the described exemplary embodiments.
  • the invention has been exemplified using a switch, in particular using a protective gas switch, explained. However, it is also suitable for other switches for high and medium voltage applications, in particular of substations, e.g. for vacuum disconnectors, self-blowing power disconnectors, etc.
  • the invention is also suitable for alternative gas switches, that is to say for switches that are described in particular with a Alternative gas to SF 6 gas are filled.
  • the invention is also suitable for switches that are filled with oil or air or another insulating medium.
  • the present invention thus provides a method for disconnecting a switch 100.
  • the switch 100 comprises a housing 105, a first contact arrangement 110 which has a first commutation contact element 112 and a first contact 114, and a second contact arrangement 120 which has a second commutation contact element 122 and a second contact 124, the first contact 114 being opposite the first commutation contact element 112 protrudes in the direction of the second contact arrangement 120 and the second contact 124 protrudes with respect to the second commutation contact element 122 in the direction of the first contact arrangement 110.
  • the switch 100 is disconnected from a closed commutation contact element position, in which the first commutation contact element 112 contacts the second commutation contact element 122, to an open commutation contact element position, in which the first commutation contact element 112 is separated from the second commutation contact element 122.
  • the method comprises moving, at a first speed v1, the first contact 114 when there is a snap connection between the first commutation contact element 112 and the second commutation contact element 122 along an axis A from a closed contact position in which the first contact 114 has the second contact 124 contacted, to an open contact position in which the first contact 114 is separated from the second contact 124.
  • the elastic element 116 preloads the first commutation contact element 112 in the direction of the open commutation contact element position. If the first contact 114 exceeds a defined stop position during the movement in the direction of the open contact position, the snap connection is released and the first commutation contact element 112 is moved in the direction of the open commutation contact element position at a second speed v2, the second speed v2 is greater than the first speed v1.
  • a cycle of a closing movement and an opening movement can in particular consist of three contacting stages.
  • the first contact 114 can first contact the second contact 124, as a result of which a commutation current can flow between the first contact 114 and the second contact 124.
  • the contact part 115 can then contact the second diverting contact 127, as a result of which the switch 100 can be closed.
  • the nominal current can flow through the contact part 115 upon contact with the second diverter contact 127.
  • the contact part 115 can first be separated from the diverter contact 127.
  • the first contact 114 can then be separated from the second contact 124.
  • the first contact element 112 can then be separated from the second contact element 122 via the snap connection, as a result of which a commutation current can flow between the first contact element 112 and the second contact element 122.
  • a commutation current can flow between the first contact element 112 and the second contact element 122.

Landscapes

  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Schalter, insbesondere der Trennschalter, kombinierter Trenn- und Erdungsschalter ,Leistungsschalter und/oder Erdungsschalter, weiter insbesondere der Trennschalter, kombinierten Trenn- und Erdungsschalter, Leistungsschalter und/oder Erdungsschalter für Hochspannungen. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf einen Schalter und ein Verfahren zum Trennen eines Schalters. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Schalter, der über eine Schnappverbindung verfügt, und ein Verfahren zum Trennen eines Schalters, das ein Lösen einer Schnappverbindung umfasst.
    • Stand der Technik
  • Elektrische Schalter, beispielsweise Trennschalter, werden verwendet, um Schaltkreise durch Trennen (oder Schließen) von elektrischen Bauteilen zu öffnen (oder zu schließen). So kann ein Trennschalter zum Trennen eines Schaltkreises verwendet werden. Allgemein wird ein Trennschalter zum Öffnen und/oder Schließen einer Verbindung verwendet, wenn kein Strom oder nur ein sehr kleiner Strom fließt, beispielsweise nachdem der Stromfluss abgestellt wurde oder bevor der Stromfluss angestellt wurde. Dies unterscheidet einen Trennschalter von einem Leistungsschalter, der verwendet wird, um den Stromfluss auch bei höheren Strömen aufzuschalten und/oder abzuschalten.
    Während dem Öffnen und Schließen eines elektrischen Schalters kann ein Lichtbogen, also eine sich selbst erhaltende Gasentladung, die eine ausreichend hohe elektrische Potentialdifferenz aufweist, um durch Stoßionisation die benötigte hohe Stromdichte aufrechtzuerhalten, zwischen Kommutierungskontaktelementen oder zwischen Kommutierungskontaktelementen und einem Gehäuse des Schalters entstehen. Der Lichtbogen kann die Kommutierungskontaktelemente oder das Gehäuse beschädigen oder gar zerstören.
    Aus der CH653474A5 ist ein Vertreter des Standes der Technik bekannt. Ferner ist in der FR3016470 ein Trennschalter zur Erkennung des Defekts einer Beschleunigungsfeder eines Lichtbogenkontakts beschrieben. Der Trennschalter, weist zwei elektrische Lichtbogenkontakte auf, die ausgelegt sind, um während eines Öffnungsvorgangs durch relatives Verschieben in Translation entlang einer Mittelachse von diesen Lichtbogenkontakten von einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung gebracht zu werden, wobei einer der zwei elektrischen Lichtbogenkontakte ein beweglicher Lichtbogenkontakt ist, der fester Bestandteil von einer elektrisch leitenden, beweglichen Anordnung ist, die auch einen anderen Körper aufweist, der relativ zu dem beweglichen Lichtbogenkontakt in einer Bewegungsrichtung dieser elektrisch leitenden Anordnung gleitbeweglich befestigt ist.
    • Kurze Darstellung der Erfindung
  • Daher werden ein Schalter und ein Verfahren zum Trennen eines Schalters bereitgestellt, die zumindest einige der Probleme des Standes der Technik lösen.
  • In Anbetracht des Vorstehenden wird ein Schalter nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 14 bereitgestellt. Weitere Ausführungsbeispiele, Ausgestaltungen und Aspekte, der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Schalter bereitgestellt. Der Schalter umfasst ein Gehäuse, eine erste Kontaktanordnung, die ein erstes Kontaktelement oder Kommutierungskontaktelement und einen ersten Kontakt aufweist, und eine zweite Kontaktanordnung, die ein zweites Kontaktelement oder Kommutierungskontaktelement und einen zweiten Kontakt aufweist. Der Schalter umfasst weiter eine Nominalkontaktanordnung zum Übertragen der elektrischen Leistung im Betrieb des Schalters bei dessen geschlossenem Zustand. Der erste Kontakt ist entlang einer Achse beweglich zwischen einer geschlossenen Kontakt-Stellung, in der der erste Kontakt den zweiten Kontakt kontaktiert, und einer geöffneten Kontakt-Stellung, in der der erste Kontakt von dem zweiten Kontakt getrennt ist. Das erste Kommutierungskontaktelement ist entlang einer Achse beweglich zwischen einer geschlossenen Kommutierungskontaktelement-Stellung, in der das erste Kommutierungskontaktelement das zweite Kommutierungskontaktelement kontaktiert, und einer geöffneten Kommutierungskontaktelement-Stellung, in der das erste Kommutierungskontaktelement von dem zweiten Kommutierungskontaktelement getrennt ist. Das erste Kommutierungskontaktelement und das zweite Kommutierungskontaktelement sind ausgelegt, um in der geschlossenen Kommutierungskontaktelement-Stellung eine Schnappverbindung miteinander auszubilden. Das erste Kommutierungskontaktelement ist über einen ersten Anschlag, einen zweiten Anschlag und ein elastisches Element an den ersten Kontakt gekoppelt, derart, dass a) wenn der erste Kontakt zu der geschlossenen Kontakt-Stellung hin bewegt wird, der erste Anschlag das erste Kommutierungskontaktelement zu der geschlossenen Kommutierungskontaktelement-Stellung hin mitnimmt, b) wenn der erste Kontakt bei bestehender Schnappverbindung von der geschlossenen Kontakt-Stellung in Richtung zur geöffneten Kontakt-Stellung hin bewegt wird, das elastische Element das erste Kommutierungskontaktelement in Richtung der geöffneten Kommutierungskontaktelement-Stellung hin vorspannt, c) wenn der erste Kontakt während der Bewegung in Richtung zur geöffneten Kontakt-Stellung hin eine definierte Anschlagsposition überschreitet, der zweite Anschlag das erste Kommutierungskontaktelement in Richtung zur geöffneten Kommutierungskontaktelement-Stellung hin mitnimmt, um die Schnappverbindung zu lösen.
  • Durch den erfindungsgemäßen Schalter können einige Vorteile gegenüber bekannten Schaltern erzielt werden. Zum Beispiel kann die Geschwindigkeit zum Öffnen der Kommutierungskontaktelemente erhöht werden. Dadurch kann die Gefahr des Auftretens eines Lichtbogens verringert werden. Ferner kann auch Die Gefahr des Auftretens eines Lichtbogens beim Schließen des Schalters verringert werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Trennen eines Schalters bereitgestellt. Der Schalter umfasst ein Gehäuse, eine erste Kontaktanordnung, die ein erstes Kommutierungskontaktelement und einen ersten Kontakt aufweist, und eine zweite Kontaktanordnung, die ein zweites Kommutierungskontaktelement und einen zweiten Kontakt aufweist, wobei der erste Kontakt gegenüber dem ersten Kommutierungskontaktelement in Richtung der zweiten Kontaktanordnung übersteht und der zweite Kontakt gegenüber dem zweiten Kommutierungskontaktelement in Richtung der ersten Kontaktanordnung übersteht. Der Schalter umfasst weiter eine Nominalkontaktanordnung zum Übertragen der elektrischen Leistung im Betrieb des Schalters bei dessen geschlossenem Zustand. Das Trennen erfolgt von einer geschlossenen Kommutierungskontaktelement-Stellung, in der das erste Kommutierungskontaktelement das zweite Kommutierungskontaktelement kontaktiert, in eine geöffneten Kommutierungskontaktelement-Stellung, in der das erste Kommutierungskontaktelement von dem zweiten Kommutierungskontaktelement getrennt ist. Das Verfahren umfasst ein Bewegen, mit einer ersten Geschwindigkeit, des ersten Kontakts bei Bestehen einer Schnappverbindung zwischen dem ersten Kommutierungskontaktelement und dem zweiten Kommutierungskontaktelement entlang einer Achse von einer geschlossenen Kontakt-Stellung, in welcher der erste Kontakt den zweiten Kontakt kontaktiert, zu einer geöffneten Kontakt-Stellung, in welcher der erste Kontakt von dem zweiten Kontakt getrennt ist. Wenn der erste Kontakt bei bestehender Schnappverbindung von der geschlossenen Kontakt-Stellung in Richtung zur geöffneten Kontakt-Stellung hin bewegt wird, spannt das elastische Element das erste Kommutierungskontaktelement in Richtung der geöffneten Kommutierungskontaktelement-Stellung hin vor. Wenn der erste Kontakt während der Bewegung in Richtung zur geöffneten Kontakt-Stellung hin eine definierte Anschlagsposition überschreitet, wird die Schnappverbindung gelöst und das erste Kommutierungskontaktelement in Richtung zur geöffneten Kommutierungskontaktelement-Stellung hin mit einer zweiten Geschwindigkeit bewegt, wobei die zweite Geschwindigkeit größer als die erste Geschwindigkeit ist. Beim Schließen des Schalters ist ein Abstand zwischen dem ersten Kontakt und dem zweiten Kontakt gegenüber einem Abstand zwischen dem ersten Kommutierungskontaktelement und dem zweiten Kommutierungskontaktelement in Richtung der Achse masslich geringer.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kontaktieren (berühren) sich beim Schließen des Schalters der erste Kontakt und der zweite Kontakt zeitlich vor dem ersten Kommutierungskontaktelement und dem zweiten Kommutierungskontaktelement. Damit wird gezielt ein Lichtbogen zwischen dem ersten Kontakt und dem zweiten Kontakt gebildet, wodurch das erste Kommutierungskontaktelement und das zweite Kommutierungskontaktelement im Betrieb des Schalters vor Beschädigung durch Abbrand und dergleichen geschützt werden. Beim Öffnen des Schalters wird die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Kontakt und dem zweiten Kontakt zeitlich vor der elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Kommutierungskontaktelement und dem zweiten Kommutierungskontaktelement unterbrechen. Diese Konstellation ist vorteilhaft, um sicher zu stellen, dass ein Lichtbogen zwischen dem ersten Kommutierungskontaktelement und dem zweiten Kommutierungskontaktelement gebildet wird, so dass der erste Kontakt und der zweite Kontakt im Betrieb des Schalters vor Beschädigung geschützt werden beziehungsweise sind.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Im Folgenden sind anhand der Figuren Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Schalters schematisch dargestellt und näher erläutert. In den Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
    • Figur 1 eine schematische Teilansicht eines Schalters in einem geöffneten Zustand gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung,
    • Figur 2 eine schematische Teilansicht eines Schalters kurz vor dem Schließen der Schnappverbindung gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung, und
    • Figur 3 eine schematische Teilansicht eines Schalters in einem Zustand kurz vor dem Trennen der Schnappverbindung gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung.
    Detaillierte Beschreibung
  • Figur 1 zeigt schematisch eine Teilansicht eines Schalters 100. Der Schalter 100 umfasst ein Gehäuse 105, eine erste Kontaktanordnung 110 und eine zweite Kontaktanordnung 120, sowie eine Nominalkontaktanordnung 117, 115, 124, auf welche später noch detaillierter eingegangen wird . Der Schalter 100 ist in einer geöffneten Schalter-Stellung dargestellt, in welcher die erste Kontaktanordnung 110 und die zweite Kontaktanordnung 120 getrennt voneinander sind. Insbesondere weist die erste Kontaktanordnung 110 ein erstes Kontaktelement 112 oder Kommutierungskontaktelement 112 und die zweite Kontaktanordnung 120 ein zweites Kontaktelement 122 oder Kommutierungskontaktelement 122 auf. In der geöffneten Schalter-Stellung sind auch das erste Kommutierungskontaktelement 112 und das zweite Kommutierungskontaktelement 122 in einer geöffneten Kommutierungskontaktelement-Stellung angeordnet, in der das erste Kommutierungskontaktelement 112 von dem zweiten Kommutierungskontaktelement 122 getrennt ist. Ferner weist die erste Kontaktanordnung 110 einen ersten Kontakt 114 und die zweite Kontaktanordnung 120 einen zweiten Kontakt 124 auf. In der geöffneten Schalter-Stellung sind auch der erste Kontakt 114 und der zweite Kontakt 124 in einer geöffneten Kontakt-Stellung angeordnet, in welcher der erste Kontakt 114 von dem zweiten Kontakt 124 getrennt ist. Übrigens sind der besseren Erkennbarkeit und dem besseren Verständnis halber nicht alle Elemente des Schalters 100 in den Figuren mit einer Schraffur versehen, obwohl sie im Schnitt gezeigt sind.
  • Das erste Kommutierungskontaktelement 112 ist entlang einer Achse A beweglich. Die Achse A kann sich von der ersten Kontaktanordnung 110 zur zweiten Kontaktanordnung 120 erstrecken. Insbesondere ist das erste Kommutierungskontaktelement 112 zwischen der geöffneten Kommutierungskontaktelement-Stellung und der geschlossenen Kommutierungskontaktelement-Stellung, in der das erste Kommutierungskontaktelement 112 das zweite Kommutierungskontaktelement 122 kontaktiert (siehe Figur 2), entlang der Achse A beweglich. Befindet sich das erste Kommutierungskontaktelement 112 und das zweite Kommutierungskontaktelement 114 in der geschlossenen Kommutierungskontaktelement-Stellung, kann ein Strom, insbesondere ein Kommutierungsstrom beim Öffnen des Schalters 100, über das erste Kommutierungskontaktelement 112 und das zweite Kommutierungskontaktelement 114, fließen. Es fließt jedoch vorzugsweise bei geschlossener Schalter-Stellung kein oder nur ein sehr geringer Strom über das erste Kommutierungskontaktelement 112 und das zweite Kommutierungskontaktelement 114. Das erste Kommutierungskontaktelement 112 und das zweite Kommutierungskontaktelement 114 können Abbrandkontakte oder Kommutierungskontakte sein, insbesondere fürs Öffnen des Schalters 100.
  • Ferner ist der erste Kontakt 114 entlang der Achse A beweglich. Insbesondere ist der erste Kontakt 114 zwischen der geöffneten Kontakt-Stellung und einer geschlossenen Kontakt-Stellung, in welcher der erste Kontakt 114 den zweiten Kontakt 124 kontaktiert, beweglich. Insbesondere ist der erste Kontakt 114 zwischen der geöffneten Kontakt-Stellung und einer geschlossenen Kontakt-Stellung, in welcher der erste Kontakt 114 den zweiten Kontakt 124 kontaktiert, entlang der Achse A beweglich. Befindet sich der erste Kontakt 114 und der zweite Kontakt 124 in der geschlossenen Kontakt-Stellung, kann ein Strom, insbesondere ein Kommutierungsstrom beim Schließen des Schalters 100, über den ersten Kontakt 114 und den zweiten Kontakt 124, fließen. Es fließt jedoch in geschlossener Schalter-Stellung vorzugsweise kein oder nur ein sehr geringer Strom über den ersten Kontakt 114 und den zweiten Kontakt 124. Es fließt also vorzugsweise im Normalbetrieb kein Nominalstrom über den ersten Kontakt 114 und den zweiten Kontakt 124. Der erste Kontakt 114 und der zweite Kontakt 124 können Abbrandkontakte oder Kommutierungskontakte sein, insbesondere fürs Schließen des Schalters 100.
  • Das erste Kommutierungskontaktelement 112 und das zweite Kommutierungskontaktelement 122 sind ausgelegt, um in der geschlossenen Kommutierungskontaktelement-Stellung eine Schnappverbindung miteinander auszubilden. In Zusammenhang der vorliegenden Offenbarung kann eine "Schnappverbindung" als ein Funktionselement zum lösbaren, einfachen formschlüssigen Fügen von Bauteilen, wie das erste Kommutierungskontaktelement 112 und das zweite Kommutierungskontaktelement 122, verstanden werden. Dabei kann sich zumindest ein Fügeteil, wie das erste Kommutierungskontaktelement 112 und/oder das zweite Kommutierungskontaktelement 122, elastisch verformen und sich anschließend lösbar verhaken. Es kann also ein Formschluss, insbesondere zwischen dem ersten Kommutierungskontaktelement 112 und dem zweiten Kommutierungskontaktelement 122, vorliegen. Insbesondere kann bei bestehender Schnappverbindung ein Strom über das erste Kommutierungskontaktelement 112 und das zweite Kommutierungskontaktelement 122 fließen.
  • Beim Schließen des Schalters 100 ist ein Abstand zwischen dem ersten Kontakt 114 und dem ihm in Richtung der Achse A gegenüberliegend angeordneten zweiten Kontakt 124 im Vergleich mit einem Abstand zwischen dem ersten Kommutierungskontaktelement (112) und dem zweiten Kommutierungskontaktelement (122) in Richtung der Achse (A) masslich geringer. Damit wir bewirkt, dass beim Schließen des Schalters 100 der Verschleiß an diesem Kontaktpaar 114, 124 erfolgt und nicht am anderen Kontaktpaar mit dem ersten Kommutierungskontaktelement 112 und dem zweiten Kommutierungskontaktelement 122.
  • In Ausführungsbeispielen (die generell in allen offenbarten Varianten der Erfindung realisiert sein können) kann die erste Kontaktgruppe 110 ein Kontaktteil 115 und/oder einen ersten Ableitkontakt 117 aufweisen. Das Kontaktteil 115 kann den ersten Ableitkontakt 117 kontaktieren. Die zweite Kontaktgruppe 120 kann einen zweiten Ableitkontakt 127 aufweisen. Insbesondere kann das Kontaktteil 115 entlang der Achse A beweglich sein zwischen einer geschlossenen Kontaktteil-Stellung, in der das Kontaktteil 115 den zweiten Ableitkontakt 127 kontaktiert, und einer geöffneten Kontaktteil-Stellung, in der das Kontaktteil 115 von dem zweiten Ableitkontakt 127 getrennt ist. Das Kontaktteil 115 kann so eine stabile elektrische Verbindung zwischen dem ersten Ableitkontakt 117 und dem zweiten Ableitkontakt 127 ausbilden. Insbesondere kann der Schalter sich bei geschlossener Schalter-Stellung in der geschlossenen Kontaktteil-Stellung befinden und/oder sich bei geöffneter Schalter-Stellung in der geöffneten Kontaktteil-Stellung befinden. Das Kontaktteil 115 kann gemeinsam mit dem ersten Kontakt 114 bewegt werden.
  • Der Schalter 100 kann also so ausgelegt sein, dass der nominale Stromfluss über das Kontaktteil 115 erfolgt. Das Kontaktteil 115 kann also ein Nominalkontakt sein. Beispielsweise kann der Schalter 100 für einen nominalen Stromfluss von gleich oder größer als 100 A, insbesondere gleich oder größer als 1000 A, typischerweise gleich oder größer als 1600 A, und/oder für einen nominalen Stromfluss von gleich oder kleiner als 4000 A und/oder eine Spannung von gleich oder größer als 52 kV, typischerweise gleich oder größer als 100 kV, ausgelegt sein. Mit einer Gestaltung eines Schalters gemäß der vorliegenden Offenbarung lassen sich dimensionsmäßig besonders kompakte Schaltanlagen realisieren. Da die Nachfrage nach besonders kompakten Schaltanlagen im Vergleich mit Hochspannungsschaltanlagen mit Nominalspannungen von etwa 170kV und höher besonders groß ist, ermöglicht die vorliegende Erfindung eine Befriedigung dieses anhaltenden Bedürfnisses.
  • Der erste Ableitkontakt 117 und/oder der zweite Ableitkontakt 127 können als ein oder mehrere Spiralkontakte 117, 127 ausgebildet sein. Die Ableitkontakte 117, 127 können dazu ausgelegt sein, den Nominalstrom zu dem Kontaktteil 115 zuzuleiten und/oder von ihm abzuleiten.
  • Die erste Kontaktgruppe 110 weist ferner ein elastisches Element 116 auf. Das elastische Element 116 kann beispielsweise eine Druckfeder 116 sein. Das elastische Element 116 kann mit dem ersten Kommutierungskontaktelement 112 verbunden sein. Beispielsweise kann die erste Kontaktgruppe 110 einen ersten Anschlag 118 und einen zweiten Anschlag 119 aufweisen. Das elastische Element 116 kann zwischen dem ersten Anschlag 118 und dem zweiten Anschlag 119 gelagert oder eingespannt sein. So kann bei einer Relativbewegung des ersten Anschlags 118 und des zweiten Anschlags 119 aufeinander zu das elastische Element 116 gespannt werden, und/oder es kann bei einer Relativbewegung des ersten Anschlags 118 und des zweiten Anschlags 119 voneinander weg das elastische Element 116 entspannt werden. Das elastische Element 116 kann also eine Kraft aufbauen, die den ersten Anschlag 118 und den zweiten Anschlag 119 voneinander weg bewegt.
  • Der erste Anschlag 118 kann mit dem ersten Kommutierungskontaktelement 112 so verbunden sein, dass sie gemeinsam bewegt werden können. Der zweite Anschlag 119 kann beispielsweise mit einem Gehäuse 111 der ersten Kontaktanordnung 110 verbunden sein. Insbesondere kann der zweite Anschlag 119 gemeinsam mit dem ersten Kontakt 114 bewegt werden. Gegen das Gehäuse 111 der ersten Kontaktanordnung 110 können auch das erste Kommutierungskontaktelement 112 und/oder der erste Anschlag 118 bewegt werden. Beispielsweise kann durch solch einen Aufbau das erste Kommutierungskontaktelement 112 über den ersten Anschlag 118, den zweiten Anschlag 119 und das elastische Element 116 derart an den ersten Kontakt 114 gekoppelt sein, dass a) wenn der erste Kontakt 114 zu der geschlossenen Kontakt-Stellung hin bewegt wird, der erste Anschlag 118 das erste Kommutierungskontaktelement 112 zu der geschlossenen Kommutierungskontaktelement-Stellung hin mitnimmt, b) wenn der erste Kontakt 114 bei bestehender Schnappverbindung von der geschlossenen Kontakt-Stellung in Richtung zur geöffneten Kontakt-Stellung hin bewegt wird, das elastische Element 116 das erste Kommutierungskontaktelement 112 in Richtung der geöffneten Kommutierungskontaktelement-Stellung hin vorspannt, und c) wenn der erste Kontakt 114 während der Bewegung in Richtung zur geöffneten Kontakt-Stellung hin eine definierte Anschlagsposition überschreitet, der zweite Anschlag 119 das erste Kommutierungskontaktelement 112 in Richtung zur geöffneten Kommutierungskontaktelement-Stellung hin mitnimmt, um die Schnappverbindung zu lösen.
  • Der Schalter 100 kann ein Trennschalter, ein kombinierter Trenn- und Erdungsschalter (auch Kombitrenner genannt), ein Leistungsschalter oder ein Erdungsschalter sein. Insbesondere kann der Schalter 100 ein Trennschalter, ein Leistungsschalter oder ein Erdungsschalter für Hochspannung sein. Eine Hochspannung kann eine Spannung gleich oder größer als 1 kV, insbesondere gleich oder größer als 52 kV sein. Ferner kann der Schalter 100 ein gasgefüllte Schalter 100 sein, der mit einem dielektrisch isolierende Medium oder Gas gefüllt ist.
  • Im Rahmen dieser Offenbarung kann das dielektrisch isolierende Medium oder Gas im Schalter 100 SF6 Gas oder irgendein anderes dielektrisches Isolationsmedium oder Lichtbogenlöschmedium, sei es nun gasförmig und/oder flüssig, sein. Ein solches dielektrisches Isolationsmedium oder Isolationsgas kann z.B. eine organische Fluorverbindung umfassen, die gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: ein Fluoräther, ein Oxiran, ein Fluoramin, ein Fluorketon, ein Fluorolefin, ein Fluornitril, und Mischungen und/oder Zersetzungsprodukte dieser Substanzen. Hierbei beziehen sich die Begriffe "Fluoräther", "Oxiran", "Fluoramin", "Fluorketon", "Fluorolefin" und "Fluornitril" auf zumindest teilfluorierte Stoffe. Insbesondere umfasst der Begriff "Fluoräther" Fluorpolyäther (z.B. Galden) und Fluormonoäther wie auch Hydrofluoräther und Perfluoräther, der Begriff "Oxiran" umfasst Hydrofluoroxirane und Perfluoroxirane, der Begriff "Fluoramin" umfasst Hydrofluoramine und Perfluoramine, der Begriff "Fluorketon" umfasst Hydrofluorketone und Perfluorketone, der Begriff "Fluorolefin" umfasst Hydrofluorolefine und Perfluorolefine, und der Begriff "Fluornitril" umfasst Hydrofluornitrile und Perfluornitrile. Mit Vorteil ist oder sind der Fluoräther, das Oxiran, das Fluoramin, das Fluorketon und das Fluornitril vollständig fluoriert, d.h. perfluoriert.
  • In Ausführungsbeispielen ist das dielektrische Isolationsmedium ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: ein (oder mehrere) Hydrofluoäther, ein (oder mehrere) Perfluorketon(e), ein (oder mehrere) Hydrofluorolefin(e), ein (oder mehrere) Perfluornitrile, und Mischungen dieser Substanzen.
  • Insbesondere ist der Begriff "Fluorketon" im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung breit auszulegen und soll sowohl Fluormonoketone als auch Fluordiketone oder allgemein Fluorpolyketone umfassen. Dabei kann ausdrücklich mehr als eine einzige Carbonylgruppe seitlich begenzt durch Kohlenstoffatome im Molekül vorhanden sein. Der Begriff soll auch gesättigte und ungesättigte Komponenten mit Doppel- und/oder Dreifachbindungen zwischen Kohlenstoffatomen mit umfassen. Die zumindest teilweise fluorierte Alkylkette der Fluorketone kann linear oder verzweigt sein und kann optional auch einen Ring bilden.
  • In Ausführungsbeispielen umfasst das dielektrische Isolationsmedium und Lichtbogenlöschmittel als mindestens eine Komponente ein Fluormonoketon, das optional auch Fremdatome in der Kohlenstoff-Hauptkette des Moleküls aufweisen kann, nämlich z.B. mindestens ein Fremdatom aus der Gruppe bestehend aus: Stickstoffatom, Sauerstoffatom, Schwefelatom, welches eine entsprechende Anzahl Kohlenstoffatom(e) ersetzt. Vorteilhafterweise hat das Fluormonoketon, insbesondere Perfluorketon, von 3 bis 15 oder von 4 bis 12 und insbesondere von 5 bis 9 Kohlenstoffatome. Bevorzugt weist das Fluormonoketon genau 5 und/oder genau 6 und/oder genau 7 und/oder genau 8 Kohlenstoffatome auf.
  • In Ausführungsbeispielen umfasst das dielektrische Isolationsmedium und Lichtbogenlöschmittel als mindestens eine Komponente einen Hydrofluoräther ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Hydrofluormonoäther umfassend mindestens 3 Kohlenstoffatome; Hydro fluormonoäther umfassend genau 3 oder genau 4 Kohlenstoffatome; Hydrofluormonoäther aufweisend ein Verhältnis der Anzahl Fluoratome zur Gesamtanzahl von Fluor- und Wasserstoffatomen von mindestens 5:8, Hydrofluormonoäther aufweisend ein Verhältnis der Anzahl Fluoratome zur Anzahl Kohlenstoffatome im Bereich von 1.5:1 bis 2:1; Pentafluoräthylmethyläther; 2,2,2-Trifluoräthyl-Trifluormethyläther; und Mischungen dieser Substanzen.
  • In Ausführungsbeispielen umfasst das dielektrische Isolationsmedium als mindestens eine Komponente ein Fluorolefin ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Hydrofluorolefine (HFO) mit mindestens 3 Kohlenstoffatomen, Hydrofluorolefine (HFO) mit genau 3 Kohlenstoffatomen, 1,1,1,2-Tetrafluorpropen (HFO-1234yf), 1,2,3,3-Tetrafluor-2-propen (HFO-1234yc), 1,1,3,3-Tetrafluor-2-propen (HFO-1234zc), 1,1,1,3-Tetrafluor-2-propen (HFO-1234ze), 1,1,2,3-Tetrafluoro-2-propen (HFO-1234ye), 1,1,1,2,3-Pentafluorpropen (HFO-1225ye), 1,1,2,3,3-Pentafluorpropen (HFO-1225yc), 1,1,1,3,3-Pentafluorpropen (HFO-1225zc), (Z)1,1,1,3-Tetrafluorpropen (HFO-1234zeZ), (Z)1,1,2,3-Tetrafluor-2-propen (HFO-1234yeZ), (E)1,1,1,3-Tetrafluorpropen (HFO-1234zeE), (E)1,1,2,3-Tetrafluor-2-propen (HFO-1234yeE), (Z)1,1,1,2,3-Pentafluorpropen (HFO-1225yeZ), (E)1,1,1,2,3-Pentafluorpropen (HFO-1225yeE), und Mischungen dieser Substanzen.
  • In Ausführungsbeispielen umfasst das dielektrische Isolationsmedium als mindestens eine Komponente oder Organofluorverbindung ein Fluornitril, insbesondere ein Perfluornitril. Insbesondere umfasst das Fluornitril oder Perfluornitril - mindestens oder genau - 2 oder 3 oder 4 Kohlenstoffatome. Bevorzugt ist das Fluornitril ein Perfluoralkylnitril, insbesondere ein Perfluoracetonitril, Perfluorpropionitril (C2F5CN) und/oder ein Perfluorbutyronitril (C3F7CN). Besonders bevorzugt ist das Fluornitril ein Perfluorisobutyronitril (mit der Formel (CF3)2CFCN) und/oder ein Perfluor-2-methoxypropannitril (mit der Formel CF3CF(OCF3)CN); von diesen ist das Perfluorisobutyronitril wegen seiner niedrigen Toxizität speziell vorteilhaft.
  • Das dielektrische Isolationsmedium kann auch zusätzlich ein Hintergrundgas oder Trägergas aufweisen, das verschieden von der Organofluorverbindung ist und das insbesondere kein Fluoräther, kein Oxiran, kein Fluoramin, kein Fluorketon, kein Fluorolefin und kein Fluornitril ist. In Ausführungsbeispielen kann das Trägergas ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus: Luft, Luftkomponente, N2, O2, CO2, ein Edelgas, H2; Stickstoffoxide und insbesondere NO2, NO, N2O; Fluorkohlenstoffe und insbesondere Perfluorkohlenstoffe, wie z.B. CF4, CF3I, SF6; und Mischungen dieser Substanzen.
  • Das erste Kommutierungskontaktelement 112 und/oder das zweite Kommutierungskontaktelement 122 kann im Wesentlichen symmetrisch, insbesondere zylindersymmetrisch, um die Achse A sein. Insbesondere können das erste Kommutierungskontaktelement 112 und das zweite Kommutierungskontaktelement 122 so ausgebildet sein, dass sie eine formschlüssige Verbindung miteinander ausbilden können. Beispielsweise kann das erste Kommutierungskontaktelement 112 als Kontakttulpe ausgebildet sein und das zweite Kommutierungskontaktelement 122 kann als Kontaktstift ausgebildet sein, so dass das erste Kommutierungskontaktelement 112 das zweite Kommutierungskontaktelement 122 im geschlossenen Schalterzustand teilweise umschließt. Alternative kann das zweite Kommutierungskontaktelement 122 als Kontakttulpe ausgebildet sein und das erste Kommutierungskontaktelement 112 kann als Kontaktstift ausgebildet ist, so dass das zweite Kommutierungskontaktelement 122 das erste Kommutierungskontaktelement 112 im geschlossenen Schalterzustand teilweise umschließt. Dadurch kann eine stabile elektrische Verbindung zwischen dem ersten Kommutierungskontaktelement 112 und dem zweiten Kommutierungskontaktelement 122 ausgebildet werden.
  • Ferner kann das zweite Kommutierungskontaktelement 122 eine Verjüngung aufweisen, in die eine Verbreiterung des ersten Kommutierungskontaktelements 112 im geschlossenen Schalterzustand eingreifen kann, um die Schnappverbindung auszubilden. Alternativ kann das erste Kommutierungskontaktelement 112 eine Verjüngung aufweisen, in die eine Verbreiterung des zweiten Kommutierungskontaktelements 122 im geschlossenen Schalterzustand eingreifen kann, um die Schnappverbindung auszubilden. Hierbei kann, je nachdem welches Kommutierungskontaktelement 112, 122 als Kontakttulpe ausgebildet ist, dieses Kommutierungskontaktelement 112, 122 die Verbreiterung aufweisen, wohingegen das Kommutierungskontaktelement 112, 122, das als Kontaktstift ausgebildet ist, die Verjüngung aufweisen kann. In der geschlossenen Kommutierungskontaktelement-Stellung können sich die Verjüngung und die Verbreiterung miteinander in Eingriff befinden, wohingegen der Eingriff der Verbreiterung in die Verjüngung in der geöffneten Kommutierungskontaktelement-Stellung gelöst sein kann.
  • Der erste Kontakt 114 und/oder der zweite Kontakt 124 können, von der Achse A aus betrachtet, nur auf einer Seite der ersten Kontaktanordnung 110 bzw. der zweiten Kontaktanordnung 120 angeordnet sein. Alternativ können der erste Kontakt 114 und/oder der zweite Kontakt 124 in Umfangsrichtung um die Achse A herum ausgebildet sein. Beispielsweise können der erste Kontakt 114 und/oder der zweite Kontakt 124 eine Aussparung für ein Lineargetriebe (siehe unten) aufweisen. Der erste Kontakt 114 und/oder der zweite Kontakt 124 können dazu dienen, die Entstehung eines Lichtbogens oder dessen Auswirkungen auf die benachbarten Teile, wie die erste Kontaktgruppe 110, die zweite Kontaktgruppe 120 und/oder das Gehäuse 105, zu reduzieren bzw. zu verhindern. Insbesondere können sie den Ort, an dem ein Lichtbogen entsteht, dahingehend beeinflussen, dass der Lichtbogen, beispielsweise beim Schließen des Schalters 100, zwischen dem ersten Kontakt 114 und dem zweiten Kontakt 124 ausgebildet wird. Das erste Kommutierungskontaktelement 112, das zweite Kommutierungskontaktelement 122, der erste Kontakt 114 und/oder der zweite Kontakt 124 können ein lichtbogenfestes Material aufweisen.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen kann der erste Kontakt 114 gegenüber dem ersten Kommutierungskontaktelement 112 in Richtung der zweiten Kontaktanordnung 120 überstehen und der zweite Kontakt 124 kann gegenüber dem zweiten Kommutierungskontaktelement 122 in Richtung der ersten Kontaktanordnung 110 überstehen, wenn der erste Kontakt 114 zu der geschlossenen Kontakt-Stellung hin bewegt wird. Mit anderen Worten formuliert, ist beim Schließen des Schalters 100 ein Abstand zwischen dem ersten Kontakt 114 und dem zweiten Kontakt 124 gegenüber einem Abstand zwischen dem ersten Kommutierungskontaktelement 112 und dem zweiten Kommutierungskontaktelement 122 in Richtung der Achse (A) geringer. Dadurch kann bei der Bewegung des ersten Kontakts 114 zur geschlossenen Kontakt-Stellung ein Abstand zwischen dem ersten Kontakt 114 und dem zweiten Kontakt 124 kleiner sein als ein Abstand zwischen dem ersten Kommutierungskontaktelement 112 und dem zweiten Kommutierungskontaktelement 122 sein. Dadurch wird ein Lichtbogen bevorzugter zwischen dem ersten Kontakt 114 und zweiten Kontakt 124 als zwischen dem ersten Kommutierungskontaktelement 112 und dem zweiten Kommutierungskontaktelement 122 ausgebildet.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen kann der erste Anschlag 118 mit dem ersten Kommutierungskontaktelement 112 gemeinsam entgegen und/oder mit der Richtung der Kraft des elastischen Elements 116 bewegt werden. Insbesondere kann beim Bewegen des ersten Kommutierungskontaktelements 112 aus der geschlossenen Kommutierungskontaktelement-Stellung heraus, solange die Schnappverbindung ausgebildet ist, der erste Anschlag 118 gemeinsam mit dem ersten Kommutierungskontaktelement 112 entgegen der Richtung der Kraft des elastischen Elements 116 bewegt werden. Dadurch kann das elastische Element 116 gespannt werden. Nach Lösen der Schnappverbindung kann sich das elastische Element 116 entspannen und der erste Anschlag 118 kann gemeinsam mit dem ersten Kommutierungskontaktelement 112 in Richtung der Kraft des elastischen Elements 116 bewegt werden.
  • Beim Öffnen des Schalters 100 können also zwei Bewegungsabläufe überlagert ausgeführt werden. Der erste Bewegungsablauf entspricht der Bewegung des ersten Kontakts 114 von der geschlossenen Kontakt-Stellung zur geöffneten Kontakt-Stellung. Diese Bewegung erfolgt im Wesentlichen gleichmäßig entlang einer Kontakt-Wegstrecke, die einer Wegstrecke entspricht, die der zweite Kontakt 114 von der geschlossenen Kontakt-Stellung zur geöffneten Kontakt-Stellung, insbesondere zu einer Endposition der Kontakt-Stellung, zurücklegt. Die Bewegung des ersten Kontakts 114 entlang der Kontakt-Wegstrecke kann mit einer ersten Geschwindigkeit v1 erfolgen. Die erste Geschwindigkeit v1 kann im Wesentlichen über die gesamte Kontakt-Wegstrecke konstant sein. Die Kontakt-Wegstrecke kann auch der zweite Anschlag 119 mit der ersten Geschwindigkeit v1 zurücklegen.
  • Der zweite Bewegungsablauf entspricht der Bewegung des ersten Kommutierungskontaktelements 112 von der geschlossenen Kommutierungskontaktelement-Stellung in die geöffnete Kommutierungskontaktelement-Stellung. Während einem ersten Teil der Kontakt-Wegstrecke verbleibt die Schnappverbindung in geschlossenen Zustand und das erste Kommutierungskontaktelement 112 bewegt sich nicht von dem zweiten Kommutierungskontaktelement 122 weg. Über den ersten Teil der Kontakt-Wegstrecke erfolgt also eine Relativbewegung zwischen dem ersten Kommutierungskontaktelement 112 und dem zweiten Kontakt 114.
  • Über den ersten Teil der Kontakt-Wegstrecke erfolgt somit auch eine Relativbewegung zwischen dem ersten Anschlag 118, der angeordnet ist, um gemeinsam mit dem ersten Kommutierungskontaktelement 112 bewegt zu werden, und dem zweiten Anschlag 119, der angeordnet ist, um gemeinsam mit dem ersten Kontakt 114 bewegt zu werden. Der erste Anschlag 118 und der zweite Anschlag 119 bewegen sich also aufeinander zu. Da das elastische Element 116 zwischen dem ersten Anschlag 118 und dem zweiten Anschlag 119 gelagert ist, wird durch die Bewegung des ersten Anschlags 118 und des zweiten Anschlags 119 aufeinander zu das elastische Element 116 gespannt.
  • Bei Erreichen einer gewissen Wegstrecke, die einem Abstand zwischen dem ersten Anschlag 118 und dem zweiten Anschlag 119 in der geöffneten Kommutierungskontaktelement-Stellung entspricht, wird eine definierte Anschlagsposition erreicht, in welcher der erste Anschlag 118 und der zweiter Anschlag 119 aufeinander treffen, und der zweite Anschlag 119 nimmt den ersten Anschlag 118 in Richtung der geöffneten Kontakt-Stellung durch Formschluss mit. Dies hat wiederum zur Folge, dass nun auch das erste Kommutierungskontaktelement 112 mit der ersten Geschwindigkeit v1 zur geöffneten Kommutierungskontaktelement-Stellung bewegt wird. Die Schnappverbindung wird folglich gelöst. Mit Lösen der Schnappverbindung liegt an dem elastischen Element 116 jedoch keine Gegenkraft mehr an, die das elastische Element 116 spannen würde. Das elastische Element 116 entspannt sich also bei Überschreiten des ersten Teils der Kontakt-Wegstrecke bzw. bei Lösen der Schnappverbindung und zieht das erste Kommutierungskontaktelement 112 mit einer Ziehgeschwindigkeit Vz in Richtung der geöffneten Kommutierungskontaktelement-Stellung. Dabei legt das zweite Kommutierungskontaktelement 112 eine Wegstrecke zurück, die von dem ersten Anschlag 118 und dem zweiten Anschlag 119, insbesondere von einem Abstand zwischen dem ersten Anschlag 118 und dem zweiten Anschlag 119, vorgegeben wird.
  • Die Ziehgeschwindigkeit Vz, mit der das elastische Element 116 das erste Kommutierungskontaktelement 112 in Richtung der geöffneten Kommutierungskontaktelement-Stellung zieht, addiert sich zu der ersten Geschwindigkeit v1 hinzu, mit der das erste Kommutierungskontaktelement 112 über die formschlüssige Verbindung des ersten Anschlags 118 und des zweiten Anschlags 119 bewegt wird. Das erste Kommutierungskontaktelement 112 wird also mit einer zweiten Geschwindigkeit v2 von dem zweiten Kommutierungskontaktelement 122 getrennt, die größer als die erste Geschwindigkeit v1 ist. Die Ziehgeschwindigkeit Vz ist vorzugsweise größer als die erste Geschwindigkeit. Die zweite Geschwindigkeit v2 entspricht also der Summe aus der ersten Geschwindigkeit v1 und der Ziehgeschwindigkeit Vz, d.h. v2 = v1 + Vz. Dadurch kann die Geschwindigkeit, mit der das erste Kommutierungskontaktelement 112 von dem zweiten Kommutierungskontaktelement 122 weg bewegt wird, erhöht werden. Damit kann auch das Auftreten eines Lichtbogens und die durch diesen verursachten Beschädigungen gesenkt werden. Insbesondere kann das erste Kommutierungskontaktelement 112 weiter von der zweiten Kontaktgruppe 120 weggezogen werden als der erste Kontakt 114.
  • Zur Bewegung des ersten Kontakts 114 kann ein Antrieb (nicht gezeigt) vorgesehen sein. Der Antrieb kann den ersten Kontakt 114 antreiben, um den ersten Kontakt 114, insbesondere entlang der Achse A, von der ersten Kontakt-Stellung zur zweiten Kontakt-Stellung sowie von der zweiten Kontakt-Stellung zur ersten Kontakt-Stellung zu bewegen. Beispielsweise kann der Antrieb über ein Getriebe, insbesondere ein Lineargetriebe, formschlüssig mit dem ersten Kontakt 114 verbunden sein, um den ersten Kontakt 114 entlang der Achse A zu bewegen. Insbesondere kann der Antrieb die erste Geschwindigkeit v1 vorgeben.
  • Die Figur 2 zeigt schematisch eine Teilansicht des Schalters 100 in der Bewegung von der getrennten Kommutierungskontaktelement-Stellung zur geschlossenen Kommutierungskontaktelement-Stellung, insbesondere kurz bevor das erste Kommutierungskontaktelement 112 das zweite Kommutierungskontaktelement 122 kontaktiert. Wie aus der Figur 2 zu erkennen ist, kontaktiert der erste Kontakt 114 den zweiten Kontakt 124, bevor das erste Kommutierungskontaktelement 112 das zweite Kommutierungskontaktelement 122 kontaktiert. Dadurch kann ein Lichtbogen gezielt zwischen dem ersten Kontakt 114 und den zweiten Kontakt 124 ausgebildet werden, wodurch insbesondere eine Beschädigung des ersten Kommutierungskontaktelements 112 und des zweiten Kommutierungskontaktelements 122 verhindert werden kann.
  • Bei der Bewegung von der geöffneten Kommutierungskontaktelement-Stellung zur geschlossenen Kommutierungskontaktelement-Stellung können das erste Kommutierungskontaktelement 112, der erste Kontakt 114, der erste Anschlag 118 und der zweite Anschlag 119 gemeinsam in Richtung der zweiten Kontaktanordnung 120 bewegt werden. Insbesondere kann durch die Bewegung von der geöffneten Kommutierungskontaktelement-Stellung zur geschlossenen Kommutierungskontaktelement-Stellung das elastische Element 116 nicht gespannt werden.
  • Wird die Bewegung in Richtung der geschlossenen Kommutierungskontaktelement-Stellung über den in der Figur 2 gezeigten Zustand weiter hinaus geführt, so wird zunächst die geschlossene Kontakt-Stellung erreicht, in denen sich der erste Kontakt 114 und der zweite Kontakt 124 berühren, bevor die geschlossene Kommutierungskontaktelement-Stellung erreicht wird, in der sich das erste Kommutierungskontaktelement 112 und das zweite Kommutierungskontaktelement 122 berühren. Ist eines der Kommutierungskontaktelemente 112, 122 als Kontakttulpe ausgebildet und das andere Kommutierungskontaktelement 112, 122 als Kontaktstift ausgebildet, so kann sich die Kontakttulpe über den Kontaktstift stülpen und einen Kommutierungskontakt zwischen dem ersten Kommutierungskontaktelement 112 und dem zweiten Kommutierungskontaktelement 122 ausbilden.
  • Ferner wird die hierin beschriebene Schnappverbindung zwischen dem ersten Kommutierungskontaktelement 112 und dem zweiten Kommutierungskontaktelement 122 in der geschlossenen Kommutierungskontaktelement-Stellung ausgebildet. Die Schnappverbindung stellt nicht nur eine mechanisch stabile Verbindung zwischen dem ersten Kommutierungskontaktelement 112 und dem zweiten Kommutierungskontaktelement 122 bereit, sondern bietet in Kombination mit der Lagerung des ersten Kommutierungskontaktelements 112 in der ersten Kontaktanordnung 110 über das elastische Element 116 den Vorteil, dass die Geschwindigkeit beim Trennen der ersten Kontaktanordnung 112 von der zweite Kontaktanordnung 122 erhöht werden kann.
  • Die Figur 3 zeigt schematisch eine Teilansicht des Schalters 100 in der Bewegung von der geschlossenen Kommutierungskontaktelement-Stellung zur getrennten Kommutierungskontaktelement-Stellung, insbesondere in einem Zustand kurz bevor die Schnappverbindung gelöst wird. In diesem Zustand befindet sich das erste Kommutierungskontaktelement 112 und das zweite Kommutierungskontaktelement 122 noch in der geschlossenen Kommutierungskontaktelement-Stellung, das erste Kommutierungskontaktelement 112 wurde also noch nicht von dem zweiten Kommutierungskontaktelement 122 getrennt. In Fig. 3 sind die das erste Kommutierungskontaktelement 112 und das zweite Kommutierungskontaktelement 122 quasi durchsichtig dargestellt, weshalb beide Konturen im Kontaktbereich sichtbar sind. Wohingegen der erste Kontakt 114 bereits vom zweiten Kontakt 124 getrennt sein kann. Ferner kann auch das Kontaktteil 115 sich bereits in der geöffneten Kontaktteil-Stellung befinden, also bereits von dem zweiten Ableitkontakt 127 getrennt sein.
  • Wie die Figur 3 zeigt, kann das erste Kommutierungskontaktelement 112 in diesem Zustand gegenüber dem ersten Kontakt 114 in Richtung der zweiten Kontaktanordnung 120 überstehen. Der erste Kontakt 114 kann also schon einen Teil der Wegstrecke in Richtung der geöffneten Kontakt-Stellung zurückgelegt haben. In dem in der Figur 3 gezeigten Zustand ist die Anschlagsposition noch nicht erreicht, bei welcher die Schnappverbindung gelöst wird. Folglich ist der erste Anschlag 118 noch vom zweiten Anschlag 119 beabstandet und der Formschluss von dem ersten Anschlag 118 und dem zweiten Anschlag 119 noch nicht erfolgt. Der in der Figur 3 gezeigt Zustand stellt also einen Zustand dar, in dem der erste Bewegungsablauf wie hierin beschrieben abläuft und der zweite Bewegungsablauf sich in einem Zustand befindet, bei dem der erste Teil der Kontakt-Wegstrecke noch nicht überschritten ist und somit der erste Kontakt 114 und der zweite Anschlag gegenüber dem ersten Kommutierungskontaktelement 112 und dem erste Anschlag 118 bewegt wird. Das elastische Element 116 wird also (immer noch) gespannt.
  • Folgt man der Bewegung in Richtung der geöffneten Kommutierungskontaktelement-Stellung über den in der Figur 3 gezeigten Zustand hinaus, so wird ein Formschluss zwischen dem ersten Anschlag 118 und dem zweiten Anschlag 119 erreicht, wodurch die Schnappverbindung gelöst wird. Das erste Kommutierungskontaktelement 112 wird dann indirekt über den ersten Kontakt 114 bewegt. Daraufhin entspannt sich das elastische Element 116 und zieht das erste Kommutierungskontaktelement 112 von dem zweiten Kommutierungskontaktelement 122 mit der Ziehgeschwindigkeit Vz weg. Diese Bewegung wird von der Bewegung der ersten Kontaktanordnung 110 mit der ersten Geschwindigkeit v1 von der zweiten Kontaktanordnung 120 weg überlagert, sodass das erste Kommutierungskontaktelement 112 mit der zweiten Geschwindigkeit v2 = v1 + Vz von der zweiten Kontaktanordnung 120 weg bewegt wird.
  • Ausführungsbeispiele umfassen auch gasisolierte Schaltanlagen, die einen oder mehrere Schalter gemäß beschriebenen Ausführungsbeispielen umfassen. Die Erfindung wurde beispielhaft anhand eines Schalters, insbesondere anhand eines Schutzgas-Schalters, erläutert. Sie eignet sich jedoch auch für andere Schalter für Hoch- und Mittelspannungsanwendungen, insbesondere von Unterstationen, z.B. für Vakuum-Trennschalter, Selbstblas-Leistungstrennschalter, usw. Auch eignet sich die Erfindung für Alternativgas-Schalter, also für Schalter, die insbesondere mit einem hierein beschriebenen Alternativgas zu SF6 Gas gefüllt sind. Auch eignet sich die Erfindung für Schalter, die mit Öl oder Luft oder einem anderen Isoliermedium gefüllt sind.
  • Die vorliegende Erfindung stellt also ein Verfahren zum Trennen eines Schalters 100 bereit. Der Schalter 100 umfasst ein Gehäuse 105, eine erste Kontaktanordnung 110, die ein erstes Kommutierungskontaktelement 112 und einen ersten Kontakt 114 aufweist, und eine zweite Kontaktanordnung 120, die ein zweites Kommutierungskontaktelement 122 und einen zweiten Kontakt 124 aufweist, wobei der erste Kontakt 114 gegenüber dem ersten Kommutierungskontaktelement 112 in Richtung der zweiten Kontaktanordnung 120 übersteht und der zweite Kontakt 124 gegenüber dem zweiten Kommutierungskontaktelement 122 in Richtung der ersten Kontaktanordnung 110 übersteht. Das Trennen des Schalters 100 erfolgt von einer geschlossenen Kommutierungskontaktelement-Stellung, in der das erste Kommutierungskontaktelement 112 das zweite Kommutierungskontaktelement 122 kontaktiert, in eine geöffneten Kommutierungskontaktelement-Stellung, in der das erste Kommutierungskontaktelement 112 von dem zweiten Kommutierungskontaktelement 122 getrennt ist. Das Verfahren umfasst ein Bewegen, mit einer ersten Geschwindigkeit v1, des ersten Kontakts 114 bei Bestehen einer Schnappverbindung zwischen dem ersten Kommutierungskontaktelement 112 und dem zweiten Kommutierungskontaktelement 122 entlang einer Achse A von einer geschlossenen Kontakt-Stellung, in welcher der erste Kontakt 114 den zweiten Kontakt 124 kontaktiert, zu einer geöffneten Kontakt-Stellung, in welcher der erste Kontakt 114 von dem zweiten Kontakt 124 getrennt ist. Wenn der erste Kontakt 114 bei bestehender Schnappverbindung von der geschlossenen Kontakt-Stellung in Richtung zur geöffneten Kontakt-Stellung hin bewegt wird, spannt das elastische Element 116 das erste Kommutierungskontaktelement 112 in Richtung der geöffneten Kommutierungskontaktelement-Stellung hin vor. Wenn der erste Kontakt 114 während der Bewegung in Richtung zur geöffneten Kontakt-Stellung hin eine definierte Anschlagsposition überschreitet, wird die Schnappverbindung gelöst und das erste Kommutierungskontaktelement 112 in Richtung zur geöffneten Kommutierungskontaktelement-Stellung hin mit einer zweiten Geschwindigkeit v2 bewegt, wobei die zweite Geschwindigkeit v2 größer als die erste Geschwindigkeit v1 ist.
  • Ein Zyklus aus einer Schließbewegung und einer Öffnungsbewegung kann insbesondere aus drei Kontaktierungsstufen bestehen. Beim Schließen des Schalters 100 kann zunächst der erste Kontakt 114 den zweiten Kontakt 124 kontaktieren, wodurch ein Kommutierungsstrom zwischen dem ersten Kontakt 114 und dem zweiten Kontakt 124 fließen kann. Danach kann das Kontaktteil 115 den zweiten Ableitkontakt 127 kontaktieren, wodurch der Schalter 100 geschlossen werden kann. Durch das Kontaktteil 115 kann bei Kontakt mit dem zweiten Ableitkontakt 127 der Nominalstrom fließen. Beim Öffnen des Schalters kann zunächst der Kontaktteil 115 von dem Ableitkontakt 127 getrennt werden. Dann kann der erste Kontakt 114 von dem zweiten Kontakt 124 getrennt werden. Anschließend kann das erste Kontaktelement 112 von dem zweiten Kontaktelement 122 über die Schnappverbindung getrennt werden, wodurch ein Kommutierungsstrom zwischen dem ersten Kontaktelement 112 und dem zweiten Kontaktelement 122 fließen kann. Somit kann beim Öffnen und beim Schließen ein Auftreten von Lichtbögen verringert werden und damit eine Beschädigung des Schalters gesenkt werden.

Claims (15)

  1. Schalter (100), umfassend:
    - ein Gehäuse (105);
    - eine Nominalkontaktanordnung (117, 115, 124); und
    - eine erste Kontaktanordnung (110), die ein erstes Kommutierungskontaktelement (112) und einen ersten Kontakt (114) aufweist; und
    - eine zweite Kontaktanordnung (120), die ein zweites Kommutierungskontaktelement (122) und einen zweiten Kontakt (124) aufweist,
    wobei der erste Kontakt (114) entlang einer Achse (A) beweglich ist zwischen einer geschlossenen Kontakt-Stellung, in der der erste Kontakt (114) den zweiten Kontakt (124) kontaktiert, und einer geöffneten Kontakt-Stellung, in der der erste Kontakt (114) von dem zweiten Kontakt (124) getrennt ist, und
    wobei das erste Kommutierungskontaktelement (112) entlang einer Achse (A) beweglich ist zwischen einer geschlossenen Kommutierungskontaktelement-Stellung, in der das erste Kommutierungskontaktelement (112) das zweite Kommutierungskontaktelement (122) kontaktiert, und einer geöffneten Kommutierungskontaktelement-Stellung, in der das erste Kommutierungskontaktelement (112) von dem zweiten Kommutierungskontaktelement (122) getrennt ist,
    wobei das erste Kommutierungskontaktelement (112) und das zweite Kommutierungskontaktelement (122) ausgelegt sind, um in der geschlossenen Kommutierungskontaktelement-Stellung eine Schnappverbindung miteinander auszubilden, und
    wobei beim Schließen des Schalters (100) ein Abstand zwischen dem ersten Kontakt (114) und dem zweiten Kontakt (124) gegenüber einem Abstand zwischen dem ersten Kommutierungskontaktelement (112) und dem zweiten Kommutierungskontaktelement (122) in Richtung der Achse (A) geringer ist, und
    wobei das erste Kommutierungskontaktelement (112) über einen ersten Anschlag (118), einen zweiten Anschlag (119) und ein elastisches Element (116) an den ersten Kontakt (114) gekoppelt ist, derart, dass
    a) wenn der erste Kontakt (114) zu der geschlossenen Kontakt-Stellung hin bewegt wird, der erste Anschlag (118) das erste Kommutierungskontaktelement (112) zu der geschlossenen Kommutierungskontaktelement-Stellung hin mitnimmt,
    b) wenn der erste Kontakt (114) bei bestehender Schnappverbindung von der geschlossenen Kontakt-Stellung in Richtung zur geöffneten Kontakt-Stellung hin bewegt wird, das elastische Element (116) das erste Kommutierungskontaktelement (112) in Richtung der geöffneten Kommutierungskontaktelement-Stellung hin vorspannt,
    c) wenn der erste Kontakt (114) während der Bewegung in Richtung zur geöffneten Kontakt-Stellung hin eine definierte Anschlagsposition überschreitet, der zweite Anschlag (119) das erste Kommutierungskontaktelement (112) in Richtung zur geöffneten Kommutierungskontaktelement-Stellung hin mitnimmt, um die Schnappverbindung zu lösen.
  2. Schalter (100) nach Anspruch 1, wobei das elastische Element (116) eine Druckfeder (116) ist.
  3. Schalter (100) nach Anspruch 1, wobei der erste Kontakt (114) gemeinsam mit einem Kontaktteil (115) der Nominalkontaktanordnung (117, 115, 124) bewegbar ist.
  4. Schalter (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste Kontakt (114) gegenüber dem ersten Kommutierungskontaktelement (112) in Richtung der zweiten Kontaktanordnung (120) übersteht und der zweite Kontakt (124) gegenüber dem zweiten Kommutierungskontaktelement (122) in Richtung der ersten Kontaktanordnung (110) übersteht, wenn der erste Kontakt (114) zu der geschlossenen Kontakt-Stellung hin bewegt wird.
  5. Schalter (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste Anschlag (118) mit dem ersten Kommutierungskontaktelement (112) gemeinsam entgegen und/oder mit der Richtung der Kraft des elastischen Elements (116) bewegt werden kann.
  6. Schalter (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der zweite Anschlag (119) gegenüber dem ersten Kommutierungskontaktelement (112) bewegt werden kann und der zusammen mit dem ersten Anschlag (118) eine Wegstrecke vorgibt, entlang derer das erste Kommutierungskontaktelement (112) bewegt werden kann.
  7. Schalter (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das erste Kommutierungskontaktelement (112) als Kontakttulpe ausgebildet ist und das zweite Kommutierungskontaktelement (122) als Kontaktstift ausgebildet ist, so dass das erste Kommutierungskontaktelement (112) das zweite Kommutierungskontaktelement (122) im geschlossenen Schalterzustand teilweise umschließt.
  8. Schalter (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das zweite Kommutierungskontaktelement (122) eine Verjüngung aufweist, in die eine Verbreiterung des ersten Kommutierungskontaktelements (112) im geschlossenen Schalterzustand eingreift, um die Schnappverbindung herzustellen.
  9. Schalter (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, weiter umfassend einen Antrieb zum Antreiben des ersten Kontakts (114).
  10. Schalter (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Schalter (100) ein Trennschalter, ein kombinierter Trenn- und Erdungsschalter, ein Leistungsschalter oder ein Erdungsschalter ist.
  11. Schalter (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Schnappverbindung zwischen dem ersten Kommutierungskontaktelement (112) und dem zweiten Kommutierungskontaktelement (122) durch eine formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Kommutierungskontaktelement (112) und dem zweiten Kommutierungskontaktelement (122) realisiert ist.
  12. Schalter (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste Kontakt (114) und/oder der zweite Kontakt (124) in Umfangsrichtung um die Achse (A) herum führend ausgebildet sind.
  13. Schalter (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Schalter (100) derart ausgelegt ist, dass er für eine Nominalspannung von gleich oder grösser 52kV ausgelegt ist, insbesondere einer Nominalspannung von gleich oder grösser 100kV.
  14. Verfahren zum Trennen eines Schalters (100), der umfasst ein Gehäuse (105), eine Nominalkontaktanordnung (117, 115, 124), eine erste Kontaktanordnung (110), die ein erstes Kommutierungskontaktelement (112) und einen ersten Kontakt (114) aufweist, und eine zweite Kontaktanordnung (120), die ein zweites Kommutierungskontaktelement (122) und einen zweiten Kontakt (124) aufweist, wobei beim Schließen des Schalters (100) ein Abstand zwischen dem ersten Kontakt (114) und dem zweiten Kontakt (124) gegenüber einem Abstand zwischen dem ersten Kommutierungskontaktelement (112) und dem zweiten Kommutierungskontaktelement (122) in Richtung der Achse (A) geringer ist, wobei das erste Kommutierungskontaktelement (112) von einer geschlossenen Kommutierungskontaktelement-Stellung, in der das erste Kommutierungskontaktelement (112) das zweite Kommutierungskontaktelement (122) kontaktiert, in eine geöffnete Kommutierungskontaktelement-Stellung, in der das erste Kommutierungskontaktelement (112) von dem zweiten Kommutierungskontaktelement (122) getrennt ist, bewegbar ist, wobei das Verfahren umfasst:
    - Bewegen des ersten Kontakts (114) mit einer ersten Geschwindigkeit (v1) bei Bestehen einer Schnappverbindung zwischen dem ersten Kommutierungskontaktelement (112) und dem zweiten Kommutierungskontaktelement (122) entlang einer Achse (A) von einer geschlossenen Kontakt-Stellung, in der der erste Kontakt (114) den zweiten Kontakt (124) kontaktiert, zu einer geöffneten Kontakt-Stellung, in der der erste Kontakt (114) von dem zweiten Kontakt (124) getrennt ist,
    wobei, wenn der erste Kontakt (114) bei bestehender Schnappverbindung von der geschlossenen Kontakt-Stellung in Richtung zur geöffneten Kontakt-Stellung hin bewegt wird, das elastische Element (116) das erste Kommutierungskontaktelement (112) in Richtung der geöffneten Kommutierungskontaktelement-Stellung hin vorspannt, und wobei, wenn der erste Kontakt (114) während der Bewegung in Richtung zur geöffneten Kontakt-Stellung hin eine definierte Anschlagsposition überschreitet, die Schnappverbindung gelöst wird und das erste Kommutierungskontaktelement (112) in Richtung zur geöffneten Kommutierungskontaktelement-Stellung hin mit einer zweiten Geschwindigkeit (v2) bewegt wird, wobei die zweite Geschwindigkeit (v2) größer als die erste Geschwindigkeit (v1) ist.
  15. Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei sich beim Schließen des Schalters (100) der erste Kontakt (114) und der zweite Kontakt (124) zeitlich vor dem ersten Kommutierungskontaktelement (112) und dem zweiten Kommutierungskontaktelement (122) kontaktieren, damit ein Lichtbogen zwischen dem ersten Kontakt (114) und dem zweiten Kontakt (124) gebildet werden, wodurch das erste Kommutierungskontaktelement (112) und das zweite Kommutierungskontaktelement (122) im Betrieb des Schalters (100) vor Beschädigung geschützt werden; und
    wobei beim Öffnen des Schalters (100) die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Kontakt (114) und dem zweiten Kontakt (124) zeitlich vor der elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Kommutierungskontaktelement (112) und dem zweiten Kommutierungskontaktelement (122) unterbrochen wird, damit ein Lichtbogen zwischen dem ersten Kommutierungskontaktelement (112) und dem zweiten Kommutierungskontaktelement (122) gebildet wird, wodurch der erste Kontakt (114) und der zweite Kontakt (124) im Betrieb des Schalters (100) vor Beschädigung geschützt werden.
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