WO2007006686A1 - Elektrisches schaltgerät sowie verfahren zum betrieb eines elektrischen schaltgerätes - Google Patents

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WO2007006686A1
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switching
switching point
electrical
point
switching device
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PCT/EP2006/063844
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Jürgen EINSCHENK
Jürgen Jäger
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/666—Operating arrangements
    • H01H33/6661—Combination with other type of switch, e.g. for load break switches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/12—Auxiliary contacts on to which the arc is transferred from the main contacts
    • H01H33/121—Load break switches
    • H01H33/125—Load break switches comprising a separate circuit breaker

Definitions

  • the invention relates to an electrical switching device with a first angeord ⁇ within an evacuated space Neten switching point and with a second outside of the evaku ⁇ wholesome space arranged switching, and to a ⁇ Ver drive to the operation of such an electrical switching device.
  • An electrical switching device of the type mentioned is known for example from US Patent 4,538,039.
  • a first switching point of the electrical switching device ⁇ is arranged in an evacuated space.
  • a second switching point of the electric switching device is arranged au ⁇ ßerrenz the evacuated space.
  • the switching points are designed as a so-called vacuum interrupter and as druckgasiso ⁇ lated switching point.
  • the two switching points are arranged side by side lying and shaped independently. This creates an arrangement that requires comparatively much space.
  • the object of the invention is therefore to provide an electrical switching device of the type mentioned, which has a reduced footprint.
  • the object is achieved according to the invention in an electrical switching device of the type mentioned initially in that the first switching point is surrounded by the second switching point.
  • a compact electrical switching device By deviating from the use of conventional switching points and the spatial connection of the first switching point and the second switching point, a compact electrical switching device can be formed.
  • Another object of the invention is to provide a suitable method for operating a switching device according to the invention.
  • An advantageous method for operating an electrical switching device having a first switching point arranged within an evacuated space and a second switching point arranged outside the eva ⁇ ku mandat room, at wel- ehern in a switch-on the first switching time ⁇ time before the second switching point turns on and at a Switching off the first switching point in time after the second switching point off, has the advantage that possibly occurring switching arcs preferably occur at the first switching point.
  • the second switching point is protected by the first switching point from increased wear of the contacts.
  • a corresponding encapsulation is provided to limit the evacuated space. This encapsulation is designed to be gas-tight in order to maintain the vacuum.
  • switching arcs such as, for example, flashovers during switch-on processes or switch-off arcs
  • Adjacent components such as the second Switching point, drive devices or other components, are well protected from the thermal effects of arcing. Thereby, it is for example possible to use for the two ⁇ te switching open switch contacts, since a skip Ü of the arc is prevented with the contacts of the second switching by the encapsulation.
  • An advantageous embodiment may further provide that the first switching point and the second switching point are electrically connected in parallel to each other.
  • An electrically parallel connection of the two switching points allows specifically to initiate a commutation of a current to be switched off on one of the two switching points.
  • the current to be switched off is deliberately extinguished at the first switch point. This is possible, for example, by a time offset of the switching times of the two switching points.
  • a further advantageous embodiment can provide that the first switching point relative to each other movably has a first and a second contact piece, which are arranged axially opposite and the second switching point relative to each other movable a first and a second contact piece, which are designed rotationally symmetric and coaxial the switching pieces of the first switching point are arranged.
  • the axially opposite contact pieces are moved relative to one another in the axial direction.
  • a coaxial arrangement of the switching pieces of the first and the second switching point and a rotationally symmetrical configuration creates a dielectrically favorable designed body.
  • the two switching points should each cylinder-like configurations aufwei ⁇ sen, the interengaging are arranged nested.
  • a further advantageous embodiment may provide that, in a projection range of an interrupter being scarf ⁇ ended second switching point is spanned by a delimiting the evacuated space encapsulation.
  • the encapsulation In the use of relatively movable switching pieces arises in the off state of the respective switching contact between the involved switching pieces a breaker gap, which serves the potential separation between the switching pieces.
  • the enclosing the evacuated enclosure encapsulation must be at least partially formed of an electrically insulating material to keep the switching pieces of the first switching point isolated from each other. As a result, secondary current paths are avoided, which could adversely affect the switching capacity of the switching point.
  • the encapsulation In a projection, for example radially to the axis on which the switching pieces of the first switching point are arranged and to which, for example, the switching pieces of the second switching point are arranged coaxially, the encapsulation can span the isolation of the second switching point. This makes it possible to carry out an inspection of the encapsulation through the opened second switching point. In a rotationally symmetrical configuration, this is possible from many positions, so that a quick inspection can take place.
  • the electrical switching device has a substantially rotationally symmetrical housing with a first housing section and a second housing Housing portion which are spaced apart leaving a gap.
  • rotationally symmetrical housing sections supports the dielectric strength of the electrical
  • Switching device Due to the electrical insulation, it is mög ⁇ Lich, to urge the two housing portions with different electrical potentials, without creating short circuits or the like.
  • the gap is spanned by at least one electrically insulated retaining element, which connects the first and the second Genzouseab ⁇ section .
  • electrically insulated retaining elements can be used.
  • the holding element can be is madestal ⁇ tet, for example, plate-shaped.
  • Several of these holding elements can be arranged distributed on the circumference of the two housing sections. It is per ⁇ but also possible to manufacture the retaining element for example, an insulating tube and this tube fully connect with the housing sections to. This creates a rigid connection between the individual housing sections.
  • an inspection of the encapsulation of the evacuated space can continue to take place through the intermediate spaces between the individual holding elements.
  • this can be made of a translucent material, for example, ge ⁇ .
  • a further advantageous embodiment provides that the gap is an annular gap.
  • the annular shape avoids sharp edges.
  • the housing sections are formed dielectrically low. Wei ⁇ terhin, the gap can be used to hold, for example, a switching piece of a switching point.
  • a further advantageous embodiment may provide that the gap is electrically bridged by means of a movable contact piece of the second switching point.
  • the use of the gap as the interruption distance of an electrical switching point allows an improved utilization of the available installation space on the electrical switching device.
  • An advantageous embodiment may further provide that the evacuated space is surrounded by an electrically insulating fluid.
  • An electrically insulating fluid may, for example, be an electron-negative gas, such as sulfur hexafluoride, nitrogen or mixtures of such gases.
  • a suitable insulating oil is used to surround the evacuated space.
  • the electrically insulating fluid may be, for example atmo ⁇ spherical air.
  • the housing sections may be part of a current path, which is switchable by the switching device.
  • the housing sections have a corresponding wall thickness.
  • suitable electrically conductive materials such as aluminum or copper, allows a low-loss conduction of an e- lectric current also on the housing sections.
  • a further advantageous embodiment can provide that the annular gap surrounds the evacuated space.
  • Another embodiment can provide advantageous that at least one of the housing portions surrounding a Getriebeeinrich ⁇ tung which drives provide the moving contacts of the switching ⁇ .
  • a transmission device can be used, for example, to distribute a drive movement to the movable contact pieces and to force a time offset between the movements of the contact pieces of the two switching points. Due to the arrangement within at least one Georesu ⁇ seabiteses, the gear means by the housing sections are protected against external mechanical forces. Furthermore, the housing sections can accommodate the transmission device within a field-free space. As a result, the formation of parallel current paths is prevented at the transmission device, whereby, for example, smaller discharges could occur.
  • Figure 1 shows a section through an electrical switching device in an off position
  • FIG 3 shows a section through an encapsulation of a first switching point.
  • FIG. 1 shows an electrical switching device 1.
  • the electrical switching device 1 has a first switching point 2 and a second switching point 3.
  • the first switching point 2 is designed as a vacuum interrupter, which has an evacuated space in its interior.
  • the structure of the first switching point 2 is shown in the figure 3 and described in more detail in the associated descrip tion ⁇ part.
  • the first switching point 2 has a rotationally symmetrical structure and is coaxial with along a first axis 4 this arranged.
  • the second switching point 3 surrounds the first switching point 2.
  • the second switching point 3 is rotationally symmetrical ⁇ designed and arranged coaxially to the first axis 4 ⁇ .
  • the second switching point 3 has a first switching piece 5 and a second switching piece 6.
  • Switching piece 6 is movable by means of a drive along the first axis 4.
  • the first switching piece 5 of the second switching point 3 is mounted stationary.
  • the switching pieces 5, 6 of the second switching point 3 are designed as a hollow cylinder and each arranged coaxially with the first axis 4.
  • the first contact piece 5 has a plurality of movable contact elements.
  • the second contact piece 6 is retractable with an outer jacket region, so that an electrical contact between the first contact piece 5 and the second contact piece 6 of the second switching point 3 can be made.
  • the first contact piece 5 is mounted on a first housing section 7.
  • the second contact piece 6 is mounted on a second housing section 8.
  • the housing sections 7, 8 are each configured substantially rotationally symmetrical and arranged coaxially with the first axis 4. Between the axially opposite ends of the two housing sections 7, 8 an annular gap 9 is formed.
  • the annular gap 9 serves the second switching point 3 as a breaker distance.
  • the two housing sections 7, 8 are joined together by a plurality of electrically insulating support members 10,. 11
  • the holding elements 10, 11 are arranged uniformly distributed on the circumference of the two housing sections 7, 8.
  • the annular gap 9 is covered by an encapsulation 23 which delimits the evacuated space of the first switching point 2.
  • ⁇ nen zones between the individual holding elements 10, 11 is a visual inspection of the outer wall of the encapsulation 23 of the first switching point 2 possible.
  • the two switching points 2, 3 are electrically connected in parallel to each other.
  • a gear ⁇ device 12 is arranged within the second housing section 8.
  • the transmission device 12 has a drive lever 13 for transmitting a drive movement, via which an on or off movement is initiated.
  • output levers for the movable contact pieces 6, 21 of the first and the second switching point 2, 3 are provided.
  • the transmission device 12 is designed such that a time offset between the onset and the suspension of the movement of the movable contact pieces 6, 21 is generated. For example, it may be provided that during a switch-on operation first the movable switching piece 21 of the first switching point 2 and subsequently the movable second switching piece 6 of the second switching point 3 are moved. In a switch-off can be provided accordingly that first the movable second contact piece 6 of the second switching point 3 is moved, and temporally following a movement of the movable contact piece 21 of the first switching point 2 takes place.
  • connection pieces 14, 15 are arranged, which serve to connect an electrical supply line. Via the connection pieces 14, 15 which are Georesu ⁇ seabête 7, 8 as part of a current path to be switched in an electrical power transmission system insertion bar.
  • the first switching piece 5 of the second switching point 3 is electrically conductively connected to the first housing portion 7 via a rigid connection.
  • the second switching piece 6 of the second switching point 3 is electrically conductive via a corresponding Gleitkon ⁇ clock arrangement with the second Gescouseab- cut 8 connected.
  • the second switching piece 6 of the second switching point 3 is for this purpose telescopically within a cylind ⁇ cal section of the second housing section 8 verfahr ⁇ bar.
  • fe ⁇ - reducing contact fingers, worm springs or the like may be arranged as contact elements.
  • the electrical switching device 1 may be surrounded by an electrically iso ⁇ lierenden fluid, for example an insulating liquid or an insulating gas. This can be done, for example, under a relation to the rest of the environment increased pressure. Through appropriate openings, the insulating medium can also flow into the interior of the electrical switching device and there surround the first switching point 2.
  • an electrically iso ⁇ lierenden fluid for example an insulating liquid or an insulating gas. This can be done, for example, under a relation to the rest of the environment increased pressure.
  • the insulating medium can also flow into the interior of the electrical switching device and there surround the first switching point 2.
  • the position of the second contact piece 6 of the first switching point 2 is shown in its ON position.
  • the annular gap 9 is now bridged by the hollow cylindrical second switching piece 6.
  • the two housing sections 7, 8 are electrically contacted with each other. Now, the housing sections 7, 8 part of a through current path.
  • a galvanic connection is also produced in the interior of the encapsulation 23 of the first switching point 2 between the switching pieces there. Due to the temporally successive circuits of the first and the second switching point 2, 3 described above, the first switching point 2 acts as a power switching point and the second switching point 3 as a separation point, since this is usually switched off in the current ⁇ case.
  • the structure of the first switching point 2 will be explained in more detail below with reference to the section shown in FIG.
  • the first switching point 2 has a first contact piece 20 as ⁇ a second contact piece 21.
  • the first contact piece 20 is mounted stationary.
  • the second switching piece 21 is movably mounted and drivable via the transmission device 12.
  • the contact pieces 20, 21 of the first switching point 2 are arranged axially ge ⁇ genüberod and along the first axis 4 rela tively ⁇ movable to each other.
  • the first contact piece 20 of the first switching point 2 is electrically connected via its bearing on the first housing ⁇ section 7 with the first switching piece 5 of the second switching point 3.
  • the first contact members 5, 20 as well as the second contact pieces 6, 21 have each characterized ⁇ wells the same electrical potential.
  • the switching pieces 20, 21 of the first switching point 2 are surrounded by an encapsulation 23.
  • the enclosure 23 has an evacuated space in its interior. This evacuated space is also called a vacuum.
  • the encapsulation 23 has a first and a second tubular insulating piece 24, 25, wherein the tubular insulating pieces 24, 25 are arranged coaxially with the first axis 4.
  • the two tubular insulators 23, 24 are connected to the facing ends by a metallic central body 26 together ⁇ ver.
  • the interrup ⁇ is cherrange the first switching point 2 is arranged.
  • an electrode 27 disposed in the interior of the enclosure 23.
  • the switching pieces 20, 21 of the first switching ⁇ point 2 gas-tight through a wall portion hin penge- passes.
  • the encapsulation 23 may be surrounded by a shock-absorbing cladding.

Landscapes

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

Abstract

Ein elektrisches Schaltgerät (1) weist eine erste Schaltstelle (2) sowie eine zweite Schaltstelle (3) auf . Die erste Schaltstelle (2) ist innerhalb eines evakuierten Raumes angeordnet. Die zweite Schaltstelle (3) ist außerhalb des evakuierten Raumes angeordnet. Die erste Schaltstelle (2) ist von der zweiten Schaltstelle (3) umgeben. Bei einem Einschaltvorgang des elektrischen Schaltgerätes (1) wird die erste Schaltstelle (2) zeitlich vor der zweiten Schaltstelle (3) eingeschaltet und bei einem Ausschaltvorgang wird die erste Schaltstelle (2) zeitlich nach der zweiten Schaltstelle (3) ausgeschaltet .

Description

Elektrisches Schaltgerät sowie Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Schaltgerätes
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Schaltgerät mit einer ersten innerhalb eines evakuierten Raumes angeord¬ neten Schaltstelle und mit einer zweiten außerhalb des evaku¬ ierten Raumes angeordneten Schaltstelle, sowie auf ein Ver¬ fahren zum Betrieb eines derartigen elektrischen Schaltgerätes .
Ein elektrisches Schaltgerät der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus dem US-Patent 4,538,039 bekannt. Bei der bekannten Anordnung ist eine erste Schaltstelle des elektri¬ schen Schaltgerätes in einem evakuierten Raum angeordnet. Eine zweite Schaltstelle des elektrischen Schaltgerätes ist au¬ ßerhalb des evakuierten Raumes angeordnet. Die Schaltstellen sind als so genannte Vakuumschaltröhre sowie als druckgasiso¬ lierte Schaltstelle ausgeführt. Die beiden Schaltstellen sind nebeneinander liegend angeordnet und unabhängig voneinander geformt. Dadurch entsteht eine Anordnung, die vergleichsweise viel Raum benötigt.
Aufgabe der Erfindung ist daher, ein elektrisches Schaltgerät der eingangs genannten Art anzugeben, welches einen verringerten Platzbedarf aufweist.
Die Aufgabe wird bei einem elektrischen Schaltgerät der ein¬ gangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die erste Schaltstelle von der zweiten Schaltstelle umgeben ist.
Durch ein Abweichen von der Nutzung herkömmlicher Schaltstellen und der räumlichen Verknüpfung der ersten Schaltstelle und der zweiten Schaltstelle kann ein kompaktes elektrisches Schaltgerät gebildet werden.
Durch das Umgeben der ersten Schaltstelle mittels der zweiten Schaltstelle kann weiterhin eine dielektrische günstige Ges¬ talt für das elektrische Schaltgerät erzeugt werden. Weiter¬ hin kann die zweite Schaltstelle die erste Schaltstelle der¬ art umgeben, dass die erste Schaltstelle vor äußeren mechani¬ schen Einwirkungen geschützt ist. Zusätzliche Barrieren zum Schutz des evakuierten Raumes sind nicht von Nöten.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, ein geeignetes Ver¬ fahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Schaltgerätes anzugeben.
Ein vorteilhaftes Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Schaltgerätes mit einer innerhalb eines evakuierten Raumes angeordneten ersten Schaltstelle und einer außerhalb des eva¬ kuierten Raumes angeordneten zweiten Schaltstelle, bei wel- ehern bei einem Einschaltvorgang die erste Schaltstelle zeit¬ lich vor der zweiten Schaltstelle einschaltet und bei einem Ausschaltvorgang die erste Schaltstelle zeitlich nach der zweiten Schaltstelle ausschaltet, weist den Vorteil auf, dass möglicherweise entstehende Schaltlichtbögen vorzugsweise an der ersten Schaltstelle auftreten. Die zweite Schaltstelle wird durch die erste Schaltstelle vor verstärktem Verschleiß der Kontakte geschützt. Zum Begrenzen des evakuierten Raumes ist eine entsprechende Kapselung vorzusehen. Diese Kapselung ist zum Erhalt des Vakuums entsprechend gasdicht ausgestal- tet. Werden Schaltlichtbögen, wie beispielsweise Vorüberschläge bei Einschaltvorgängen oder Ausschaltlichtbögen gezielt innerhalb der Kapselung gehalten, so ist ein Heraustre¬ ten des Lichtbogens aus der Kapselung kaum möglich. Benachbart angeordnete Bauelemente, wie beispielsweise die zweite Schaltstelle, Antriebsvorrichtungen oder andere Bauteile, sind so vor den thermischen Wirkungen der Lichtbögen gut geschützt. Dadurch ist es beispielsweise möglich, für die zwei¬ te Schaltstelle offene Schaltkontakte einzusetzen, da ein Ü- berspringen des Lichtbogens auf die Kontakte der zweiten Schaltstelle durch die Kapselung verhindert wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung kann weiterhin vorsehen, dass die erste Schaltstelle und die zweite Schaltstelle elektrisch parallel zueinander verschaltet sind.
Eine elektrisch parallele Verschaltung der beiden Schaltstellen gestattet es gezielt ein Kommutieren eines auszuschaltenden Stromes auf eine der beiden Schaltstellen einzuleiten. Vorteilhafterweise kann dazu vorgesehen sein, dass bei einem Ausschaltvorgang der auszuschaltende Strom gezielt an der ersten Schaltstelle zum Erlöschen gebracht wird. Dies ist beispielsweise durch einen zeitlichen Versatz der Schaltzeitpunkte der beiden Schaltstellen möglich.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die erste Schaltstelle relativ zueinander bewegbar ein erstes und ein zweites Schaltstück aufweist, welche axial gegenüber liegend angeordnet sind und die zweite Schaltstelle relativ zueinander bewegbar ein erstes und ein zweites Schaltstück aufweist, die rotationssymmetrisch gestaltet sind und koaxial zu den Schaltstücken der ersten Schaltstelle angeordnet sind.
Die axial gegenüberliegenden Schaltstücke werden in Achsrich- tung relativ zueinander bewegt. Bei einer koaxialen Anordnung der Schaltstücke der ersten bzw. der zweiten Schaltstelle und einer rotationssymmetrischen Ausgestaltung entsteht ein dielektrisch günstig gestalteter Körper. Insbesondere beim Einsatz des elektrischen Schaltgerätes im Mittel- und Hochspan- nungsbereich können so auch erhöhte elektrische Feldstärken beherrscht werden. Vorteilhafterweise sollten die beiden Schaltstellen jeweils zylinderartige Ausgestaltungen aufwei¬ sen, die ineinander geschachtelt angeordnet sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass in einer Projektion eine Unterbrecherstrecke der ausgeschal¬ teten zweiten Schaltstelle von einer den evakuierten Raum abgrenzenden Kapselung überspannt ist.
Bei dem Einsatz von relativ zueinander bewegbaren Schaltstücken entsteht in ausgeschaltetem Zustand des jeweiligen Schaltkontaktes zwischen den beteiligten Schaltstücken eine Unterbrecherstrecke, welche der Potentialtrennung zwischen den Schaltstücken dient. Die den evakuierten Raum abgrenzende Kapselung muss zumindest abschnittsweise aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet sein, um die Schaltstücke der ersten Schaltstelle voneinander isoliert halten zu können. Dadurch sind Nebenstrompfade vermieden, welche das Schaltver- mögen der Schaltstelle negativ beeinflussen könnten. In einer Projektion beispielsweise radial zu der Achse, auf welcher die Schaltstücke der ersten Schaltstelle angeordnet sind und zu welcher beispielsweise auch die Schaltstücke der zweiten Schaltstelle koaxial angeordnet sind, kann die Kapselung die Isolierstelle der zweiten Schaltstelle überspannen. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, eine Inspektion der Kapselung durch die geöffnete zweite Schaltstelle hindurch vorzunehmen. Bei einer rotationssymmetrischen Ausgestaltung ist dies von vielen Positionen aus möglich, so dass eine rasche Inspektion erfolgen kann.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das elektrische Schaltgerät ein im Wesentlichen rotationssymmetrisches Gehäuse mit einem ersten Gehäuseabschnitt und einem zweiten Gehäuseabschnitt aufweist, welche unter Freilassung eines Spaltes beabstandet zueinander angeordnet sind.
Der Einsatz von rotationssymmetrischen Gehäuseabschnitten un- terstützt die dielektrische Festigkeit des elektrischen
Schaltgerätes. Durch die elektrische Isolierung ist es mög¬ lich, die beiden Gehäuseabschnitte auch mit unterschiedlichen elektrischen Potentialen zu beaufschlagen, ohne Kurzschlüsse oder ähnliches zu erzeugen.
Es kann weiter vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Spalt von zumindest einem elektrisch isolierten Halteelement überspannt ist, welches den ersten und den zweiten Gehäuseab¬ schnitt verbindet.
Um eine Winkelsteife Verbindung der beiden Gehäuseabschnitte zu erreichen, können elektrisch isolierte Halteelemente eingesetzt werden.
Das Halteelement kann beispielsweise plattenförmig ausgestal¬ tet sein. Mehrere dieser Halteelemente können am Umfang der beiden Gehäuseabschnitte verteilt angeordnet sein. Es ist je¬ doch auch möglich, das Halteelement beispielsweise aus einem Isolierrohr zu fertigen und dieses Rohr vollumfänglich mit den Gehäuseabschnitten zu verbinden. Dadurch entsteht eine steife Verbindung zwischen den einzelnen Gehäuseabschnitten. Wird der Einsatz von plattenförmigen Halteelementen bevorzugt, so kann durch die Zwischenräume zwischen den einzelnen Halteelementen weiterhin eine Inspektion der Kapselung des evakuierten Raumes erfolgen. Um dies auch bei der Verwendung eines rohrförmigen Halteelementes zu gewährleisten, kann dieses beispielsweise aus einem lichtdurchlässigen Material ge¬ fertigt sein. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Spalt ein Ringspalt ist.
Durch die ringförmige Gestalt sind scharfe Kanten vermieden. Die Gehäuseabschnitte sind dielektrisch günstig geformt. Wei¬ terhin kann der Spalt genutzt werden, um beispielsweise ein Schaltstück einer Schaltstelle zu halten.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der Spalt mittels eines bewegbaren Schaltstückes der zweiten Schaltstelle elektrisch überbrückbar ist.
Die Verwendung des Spaltes als Unterbrecherstrecke einer e- lektrischen Schaltstelle ermöglicht eine verbesserte Ausnut- zung des vorhandenen Bauraumes an dem elektrischen Schaltgerät.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung kann weiterhin vorsehen, dass der evakuierte Raum von einem elektrisch isolierenden Fluid umgeben ist.
Ein elektrisch isolierendes Fluid kann beispielsweise ein e- lektronegatives Gas, wie Schwefelhexafluorid, Stickstoff oder Mixturen aus derartigen Gasen sein. Es kann jedoch auch vor- gesehen sein, dass ein geeignetes Isolieröl zum Umgeben des evakuierten Raumes eingesetzt wird. In einem einfachen Fall kann das elektrisch isolierende Fluid beispielsweise atmo¬ sphärische Luft sein. Der Einsatz von Fluiden, die mit einem erhöhten Druck beaufschlagt werden, gestattet es, das elekt- rische Schaltgerät kompakt auszugestalten. Dadurch ist es möglich, den Spalt oder auch die Abstände zwischen den einzelnen Schaltstellen zu verringern, da die Durchschlagfestigkeit durch ein Komprimieren des elektrisch isolierenden Fluids erhöht wird. Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Gehäuseabschnitte Teil einer mittels des elektrischen Schaltgerätes zu unterbrechenden Strombahn sind.
Durch eine geeignete elektrisch isolierende Halterung können die Gehäuseabschnitte Teil einer Strombahn sein, welche durch das Schaltgerät schaltbar ist. Zur Erlangung einer ausreichenden mechanischen Festigkeit weisen die Gehäuseabschnitte eine entsprechende Wandstärke auf. Der Einsatz von geeigneten elektrisch leitenden Materialien, wie beispielsweise Aluminium oder Kupfer, ermöglicht eine verlustarme Leitung eines e- lektrischen Stromes auch über die Gehäuseabschnitte.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der Ringspalt den evakuierten Raum umgibt .
Durch eine Anordnung des Ringspaltes im Bereich des evakuierten Raumes ergibt sich ein schalenartiger Aufbau des elektri- sehen Schaltgerätes. Dadurch wird ein in axialer Richtung verkürztes Schaltgerät erzeugt, bei welchem auf einen Versatz der einzelnen Schaltstellen verzichtet wird.
Eine weitere Ausgestaltung kann vorteilhaft vorsehen, dass zumindest einer der Gehäuseabschnitte eine Getriebeeinrich¬ tung umgibt, welche die bewegbaren Schaltstücke der Schalt¬ stellen antreibt.
Eine Getriebeeinrichtung kann beispielsweise dazu genutzt werden, um eine Antriebsbewegung auf die bewegbaren Schaltstücke zu verteilen und einen zeitlichen Versatz zwischen den Bewegungen der Schaltstücke der beiden Schaltstellen zu erzwingen. Durch die Anordnung innerhalb zumindest eines Gehäu¬ seabschnittes kann die Getriebeeinrichtung durch die Gehäuse- abschnitte selbst vor von außen einwirkenden mechanischen Kräften geschützt werden. Weiterhin können die Gehäuseabschnitte die Getriebeeinrichtung innerhalb eines feldfreien Raumes aufnehmen. Dadurch ist an der Getriebeeinrichtung die Ausbildung von Parallelstrompfaden verhindert, wodurch beispielsweise auch kleinere Entladungen auftreten könnten.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei¬ spiels in einer Zeichnung schematisch gezeigt und nachfolgend näher beschrieben.
Dabei zeigt die
Figur 1 einen Schnitt durch ein elektrisches Schaltgerät in einer Ausschaltposition; die
Figur 2 einen Schnitt durch das elektrische Schaltgerät in einer Einschaltposition sowie die
Figur 3 einen Schnitt durch eine Kapselung einer ersten Schaltstelle.
Anhand der Figur 1 wird im Folgenden der Aufbau eines erfindungsgemäßen elektrischen Schaltgerätes beschrieben. Die Fi- gur 1 zeigt ein elektrisches Schaltgerät 1. Das elektrische Schaltgerät 1 weist eine erste Schaltstelle 2 sowie eine zweite Schaltstelle 3 auf. Die erste Schaltstelle 2 ist als Vakuumschaltröhre ausgebildet, welche in ihrem Inneren einen evakuierten Raum aufweist. Der Aufbau der ersten Schaltstelle 2 ist in der Figur 3 dargestellt und im zugehörigen Beschrei¬ bungsteil näher beschrieben.
Die erste Schaltstelle 2 weist einen rotationssymmetrischen Aufbau auf und ist entlang einer ersten Achse 4 koaxial zu dieser angeordnet. Die zweite Schaltstelle 3 umgibt die erste Schaltstelle 2. Die zweite Schaltstelle 3 ist rotationssym¬ metrisch ausgestaltet und koaxial zu der ersten Achse 4 ange¬ ordnet. Die zweite Schaltstelle 3 weist ein erstes Schalt- stück 5 sowie ein zweites Schaltstück 6 auf. Das zweite
Schaltstück 6 ist mittels eines Antriebes längs der ersten Achse 4 bewegbar. Das erste Schaltstück 5 der zweiten Schaltstelle 3 ist ortsfest gelagert. Die Schaltstücke 5, 6 der zweiten Schaltstelle 3 sind hohlzylindrisch ausgestaltet und jeweils koaxial zur ersten Achse 4 angeordnet. Innenseitig weist das erste Schaltstück 5 eine Vielzahl von beweglichen Kontaktelementen auf. In diese beweglichen Kontaktelemente ist das zweite Schaltstück 6 mit einem Außenmantelbereich einfahrbar, so dass eine elektrische Kontaktierung zwischen dem ersten Schaltstück 5 und dem zweiten Schaltstück 6 der zweiten Schaltstelle 3 erfolgen kann.
Das erste Schaltstück 5 ist an einem ersten Gehäuseabschnitt 7 gelagert. Das zweite Schaltstück 6 ist an einem zweiten Ge- häuseabschnitt 8 gelagert. Die Gehäuseabschnitte 7, 8 sind jeweils im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgestaltet und koaxial zu der ersten Achse 4 angeordnet. Zwischen den axial gegenüberliegenden Enden der beiden Gehäuseabschnitte 7, 8 ist ein Ringspalt 9 gebildet. Der Ringspalt 9 dient der zwei- ten Schaltstelle 3 als Unterbrecherstrecke. Zur Stabilisie¬ rung sind die beiden Gehäuseabschnitte 7, 8 mittels mehrerer elektrisch isolierender Halteelemente 10, 11 miteinander verbunden. Die Halteelemente 10, 11 sind gleichmäßig am Umfang der beiden Gehäuseabschnitte 7, 8 verteilt angeordnet. In ei- ner lotrechten Projektion zu der ersten Achse 4 ist im geöffneten Zustand der zweiten Schaltstelle 3 der Ringspalt 9 von einer Kapselung 23, die den evakuierten Raum der ersten Schaltstelle 2 begrenzt, überspannt. Durch die frei gelasse¬ nen Zonen zwischen den einzelnen Halteelementen 10, 11 ist eine Inaugenscheinnahme der äußeren Wandung der Kapselung 23 der ersten Schaltstelle 2 möglich. Die beiden Schaltstellen 2, 3 sind elektrisch parallel zueinander verschaltet.
Innerhalb des zweiten Gehäuseabschnittes 8 ist eine Getriebe¬ einrichtung 12 angeordnet. Die Getriebeeinrichtung 12 weist einen Antriebshebel 13 zum Übertragen einer Antriebsbewegung auf, über welchen eine Ein- oder Ausschaltbewegung initiiert wird. Abtriebsseitig sind Abtriebshebel für die bewegbaren Schaltstücke 6, 21 der ersten und der zweiten Schaltstelle 2, 3 vorgesehen. Die Getriebeeinrichtung 12 ist dabei derart ausgestaltet, dass ein zeitlicher Versatz zwischen dem Einsetzen und dem Aussetzen der Bewegung der bewegbaren Schaltstücke 6, 21 erzeugt wird. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass bei einem Einschaltvorgang zunächst das bewegbare Schaltstück 21 der ersten Schaltstelle 2 und darauf folgend das bewegbare zweite Schaltstück 6 der zweiten Schaltstelle 3 bewegt wird. Bei einem Ausschaltvorgang kann entsprechend vorgesehen sein, dass zuerst das bewegbare zweite Schaltstück 6 der zweiten Schaltstelle 3 bewegt wird, und zeitlich darauf folgend eine Bewegung des bewegbaren Schaltstückes 21 der ersten Schaltstelle 2 erfolgt.
Endseitig an den voneinander abgewandten Enden der rotations- symmetrischen Gehäuseabschnitte 7, 8 sind Anschlussstücke 14, 15 angeordnet, die dem Anschließen einer elektrischen Zuleitung dienen. Über die Anschlussstücke 14, 15 sind die Gehäu¬ seabschnitte 7, 8 als Teil eines zu schaltenden Strompfades innerhalb eines Elektroenergie-Übertragungssystems einsetz- bar. Das erste Schaltstück 5 der zweiten Schaltstelle 3 ist über eine starre Verbindung elektrisch leitend mit dem ersten Gehäuseabschnitt 7 verbunden. Das zweite Schaltstück 6 der zweiten Schaltstelle 3 ist über eine entsprechende Gleitkon¬ taktanordnung elektrisch leitend mit dem zweiten Gehäuseab- schnitt 8 verbunden. Das zweite Schaltstück 6 der zweiten Schaltstelle 3 ist dazu teleskopartig innerhalb eines zylind¬ rischen Abschnittes des zweiten Gehäuseabschnittes 8 verfahr¬ bar. In der Grenzschicht zwischen dem zweiten Schaltstück 6 der zweiten Schaltstelle 3 und dem zylindrischen Abschnitt des zweiten Gehäuseabschnittes 8 können beispielsweise fe¬ dernde Kontaktfinger, Wurmfedern oder ähnliches als Kontaktelemente angeordnet sein.
Zur isolierten Halterung des elektrischen Schaltgerätes 1 sind säulenförmige Stützisolatoren 16, 17, 18, 19 eingesetzt. Das elektrische Schaltgerät 1 kann von einem elektrisch iso¬ lierenden Fluid, beispielsweise einer Isolierflüssigkeit oder einem Isoliergas, umgeben sein. Dies kann beispielsweise auch unter einem gegenüber der restlichen Umgebung erhöhten Druck erfolgen. Über entsprechende Öffnungen kann das Isoliermedium auch in das Innere des elektrischen Schaltgerätes einströmen und dort die erste Schaltstelle 2 umgeben.
In der Figur 2 ist die Lage des zweiten Schaltstückes 6 der ersten Schaltstelle 2 in seiner Einschaltposition dargestellt. Der Ringspalt 9 ist nunmehr von dem hohlzylindrisch ausgestalteten zweiten Schaltstück 6 überbrückt. Die beiden Gehäuseabschnitte 7, 8 sind miteinander elektrisch kontak- tiert. Nunmehr sind die Gehäuseabschnitte 7, 8 Teil einer durchgeschalteten Strombahn. Ebenso wie zwischen dem ersten und dem zweiten Schaltstück 5, 6 der zweiten Schaltstelle 3 ein galvanischer Kontakt besteht, ist im Innern der Kapselung 23 der ersten Schaltstelle 2 zwischen den dortigen Schaltstü- cken auch eine galvanische Verbindung hergestellt. Aufgrund der vorstehend beschriebenen zeitlich aufeinander folgenden Schaltungen der ersten bzw. der zweiten Schaltstelle 2, 3 wirkt die erste Schaltstelle 2 als Leistungsschaltstelle und die zweite Schaltstelle 3 als Trennstelle, da diese im Regel¬ fall stromlos geschaltet wird.
Im Folgenden wird der Aufbau der ersten Schaltstelle 2 anhand des in der Figur 3 dargestellten Schnittes näher erläutert. Die erste Schaltstelle 2 weist ein erstes Schaltstück 20 so¬ wie ein zweites Schaltstück 21 auf. Das erste Schaltstück 20 ist ortsfest gelagert. Das zweite Schaltstück 21 ist bewegbar gelagert und über die Getriebeeinrichtung 12 antreibbar. Die Schaltstücke 20, 21 der ersten Schaltstelle 2 sind axial ge¬ genüberliegend angeordnet und längs der ersten Achse 4 rela¬ tiv zueinander bewegbar. Das erste Schaltstück 20 der ersten Schaltstelle 2 ist über seine Lagerung an dem ersten Gehäuse¬ abschnitt 7 elektrisch leitend mit dem ersten Schaltstück 5 der zweiten Schaltstelle 3 verbunden. Weiterhin ist das zweite Schaltstück 21 der ersten Schaltstelle 2 über einen Lagerkörper 22 (siehe Figuren 1, 2) und den zweiten Gehäuseabschnitt 8 elektrisch leitend mit dem zweiten Schaltstück 6 der zweiten Schaltstelle 3 verbunden. Die ersten Schaltstücke 5, 20 sowie die zweiten Schaltstücke 6, 21 weisen dadurch je¬ weils das gleiche elektrische Potential auf.
Die Schaltstücke 20, 21 der ersten Schaltstelle 2 sind von einer Kapselung 23 umgeben. Die Kapselung 23 weist in ihrem Inneren einen evakuierten Raum auf. Dieser evakuierte Raum wird auch als Vakuum bezeichnet. Die Kapselung 23 weist ein erstes sowie ein zweites rohrförmiges Isolierstück 24, 25 auf, wobei die rohrförmigen Isolierstücke 24, 25 koaxial zu der ersten Achse 4 angeordnet sind. Die beiden rohrförmigen Isolierstücke 23, 24 sind an den einander zugewandten Enden mittels eines metallischen Zentralkörpers 26 miteinander ver¬ bunden. Im Bereich des Zentralkörpers 26 ist die Unterbre¬ cherstrecke der ersten Schaltstelle 2 angeordnet. Zum Abfan¬ gen von Abbrandprodukten ist im Bereich des Zentralkörpers 26 eine Elektrode 27 im Innern der Kapselung 23 angeordnet. An den voneinander abgewandten Enden der rohrförmigen Isolierstücke 24, 25 sind die Schaltstücke 20, 21 der ersten Schalt¬ stelle 2 gasdicht durch einen Wandungsabschnitt hindurchge- leitet. Zum Schutz vor Stößen kann die Kapselung 23 mit einer stoßabsorbierenden Umhüllung umgeben sein.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrisches Schaltgerät (1) mit einer ersten innerhalb eines evakuierten Raumes angeordneten Schaltstelle (2) und mit einer zweiten außerhalb des evakuierten Raumes angeordne¬ ten Schaltstelle (3), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die erste Schaltstelle (2) von der zweiten Schaltstelle (3) umgeben ist.
2. Elektrisches Schaltgerät (1) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die erste Schaltstelle (2) und die zweite Schaltstelle (3) elektrisch parallel zueinander verschaltet sind.
3. Elektrisches Schaltgerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die erste Schaltstelle (2) relativ zueinander bewegbar ein erstes und ein zweites Schaltstück (20,21) aufweist, welche axial gegenüber liegend angeordnet sind und die zweite
Schaltstelle (3) relativ zueinander bewegbar ein erstes und ein zweites Schaltstück (5,6) aufweist, die rotationssymmet¬ risch gestaltet sind und koaxial zu den Schaltstücken (20,21) der ersten Schaltstelle (2) angeordnet sind.
4. Elektrisches Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in einer Projektion eine Unterbrecherstrecke der ausgeschal- teten zweiten Schaltstelle (3) von einer den evakuierten Raum abgrenzenden Kapselung (23) überspannt ist.
5. Elektrisches Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das elektrische Schaltgerät (1) ein im Wesentlichen rotati¬ onssymmetrisches Gehäuse mit einem ersten Gehäuseabschnitt (7) und einem zweiten Gehäuseabschnitt (8) aufweist, welche unter Freilassung eines Spaltes (9) beabstandet zueinander angeordnet sind.
6. Elektrisches Schaltgerät (1) nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Spalt (9) von zumindest einem elektrisch isolierten Halteelement (10, 11) überspannt ist, welches den ersten und den zweiten Gehäuseabschnitt (7, 8) verbindet.
7. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 5 oder 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Spalt (9) ein Ringspalt ist.
8. Elektrisches Schaltgerät nach einem der Ansprüche 5 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Spalt (9) mittels eines bewegbaren Schaltstückes (6) der zweiten Schaltstelle (3) elektrisch überbrückbar ist.
9. Elektrisches Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der evakuierte Raum von einem elektrisch isolierenden Fluid umgeben ist.
10. Elektrisches Schaltgerät nach einem der Ansprüche 5 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Gehäuseabschnitte (7,8) Teil einer mittels des elektri¬ schen Schaltgerätes (1) zu unterbrechenden Strombahn sind.
11. Elektrisches Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Ringspalt (9) den evakuierten Raum umgibt.
12. Elektrisches Schaltgerät nach einem der Ansprüche 5 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zumindest einer der Gehäuseabschnitte (8) eine Getriebeein- richtung (12) umgibt, welche die bewegbaren Schaltstücke (6,21) der Schaltstellen (2, 3) antreibt.
13. Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Schaltgerätes
(1) mit einer innerhalb eines evakuierten Raumes angeordneten ersten Schaltstelle (2) und mit einer außerhalb des evakuier¬ ten Raumes angeordneten zweiten Schaltstelle (3) , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass bei einem Einschaltvorgang die erste Schaltstelle (2) zeit¬ lich vor der zweiten Schaltstelle (3) einschaltet und bei einem Ausschaltvorgang die erste Schaltstelle (2) zeit¬ lich nach der zweiten Schaltstelle (3) ausschaltet.
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