DE3427873C2

DE3427873C2 -

Info

Publication number: DE3427873C2
Application number: DE19843427873
Authority: DE
Inventors: Ernst Prof. Dr.Techn.Habil. 1000 Berlin De Slamecka
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-07-26
Filing date: 1984-07-26
Publication date: 1988-08-11
Also published as: DE3427873A1

Description

Elektrischer Vakuumschalter

Die Erfindung betrifft elektrische Vakuumschalter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Stand der Technik

Aus den Druckschriften DE-OS 25 18 948 und DE-OS 26 18 167 ist es jeweils bekannt, im Innenraum des Vakuumschaltgehäuses dem Schaltleistungskontaktpaar ein weiteres Kontaktpaar zur Führung des Dauerstroms parallelzuschalten; dabei öffnet das Dauerstromkontakt paar beim Ausschalten zuerst, und es schließt zuerst beim Einschalten.

Aus der EP 00 92 205 A2 ist es bekannt, einem Vakuumschalter einen kompletten SF₆-Schalter zur Führung des Dauerstroms parallelzuschalten; in diesem Fall öffnet der SF₆-Schalter beim Ausschalten gegenüber dem Vakuumschalter verzögert.

Aus der GB-PS 12 27 833 ist es bekannt zur Erhö hung der inneren Spannungsfestigkeit zwei Kontaktpaare in Reihe zu schalten. Dabei bleibt aber das Problem der Kontakterwärmung bei der Führung großer Dauerströme sowie der Stromwärmeablesung noch ungelöst.

Aufgabe

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den gattungsge mäßen Vakuumschalter derart zu verbessern, daß die Spannungsfestigkeit erhöht wird, der Kontaktwiderstand verklei nert wird, das Stromwärmeableitvermögen der Kontaktanordnung vergrößert wird und ein herkömmlicher Vakuumschalter einfach nachrüstbar wird.

Die gestellte Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen kennzeichnenden Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.

Erzielbare Vorteile

Aus den Mehrzweckschaltstücken konventioneller Vakuum schalter werden durch die Erfindung Lichtbogenschaltstücke, und diese lassen sich für ihre spezielle Funktion technologisch optimieren.

Die Schaltstücke außerhalb des Vakuums dienen speziell der Dauer- und Kurzzeitstromführung und können für diese Funk tion ebenfalls optimiert werden.

Außerhalb des Vakuumschaltgehäuses steht für die Dauerstrom schaltstücke genügend Konstruktionsraum zur Verfügung; daher bereitet es keine Schwierigkeiten, ihre Querschnitte ausrei chend zu bemessen. Übermäßige Stromwärmeverluste entstehen a priori nicht und aufwendige Wärmeabführkörper erübrigen sich.

Das äußere Kontaktsystem läßt sich unschwer so gestalten, daß der Kontaktdruck elektrodynamisch verstärkt wird; auf eine aufwendige Kompensation der elektrodynamischen Kontaktabhebekräfte kann verzichtet werden.

Durch die vorstehend genannten Maßnahmen wird der Einbau von Vakuumschaltern auch für große Dauerströme in kerami sche oder metallische Kapselungen ermöglicht.

Doppelschaltraum-Vakuumschalteinheiten mit erfindungsgemäß ausgeführten Dauer- und Lichtbogenstromkontakten sowie mit axialer Magnetfeldeinwirkung auf den Schaltlichtbogen, insbesondere gemäß der älteren Anmeldung DE-OS 34 22 958, stellen zuverlässige und wirtschaftliche Bausteine dar für mehr fach unterbrechende Schalterpole sehr hoher Nennspannungen:
z. B. für einen nur aus drei Doppelschaltraumgehäusen zu je rund 90 kV Nennspannung aufgebauten 245 kV Schalterpol mit einem Nennkurzschluß ausschaltstrom von mindestens 40 kA.

Ausführungsbeispiel

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 Zusammenstellungszeichnung des Schaltgehäuses; Längsschnitt durch die Dauerstromschaltstücke.

Fig. 2 Längsschnitt durch das um 90 Grad gedrehte Schalt gehäuse mit Ansicht des Lichtbogenschaltstück- Antriebs.

Innerhalb eines nicht dargestellten mit Isoliergas gefüll ten Druckbehälters ist mindestens ein Schaltgehäuse A an geordnet. In diesem Schaltgehäuse befinden sich links von der Mittellinie die bewegbaren Schaltstücke im ausgeschal teten Zustand und rechts davon im eingeschalteten.

Das Schaltgehäuse wird gebildet von dem Metallzylinder 1 und den an seinen Stirnwänden befestigten Durchführungs isolatoren 2, 3 mit den Abschlußscheiben 4, 5. In die zentralen Öffnungen der Abschlußscheiben sind Lagerkörper 6, 7 eingesetzt zur Führung der bewegbaren Stromleiter bolzen 8, 9.

An jedem der beiden Schaltstücke ist je eine Stirnseite der gestrichelt angedeuteten Faltenbälge 10, 11 angelötet. Die beiden anderen Stirnseiten sind mit je einer Endplatte 4, 5 des Schaltgehäuses vakuumdicht verbunden.

Gegenüber den bewegbaren Kontakten befinden sich die fest stehenden Kontakte 14, 15 vorteilhaft ausgeführt nach der Lehre der älteren Anmeldung DE-OS 34 22 958.

Die erfindungsgemäß außerhalb des Schaltgehäuses angeord neten Dauer- und Kurzzeitstromschaltstücke umgeben es sym metrisch mit feststehenden und bewegbaren Hohlzylindersek toren.

Das feststehende Dauerstromschaltstück 16 ist mit seiner horizontalen Verbindungsplatte 17 auf der Abschlußscheibe 4 des Durchführungsisolators 2 befestigt. Aus dieser Platte ragen die Profile 18 hervor für den Anschluß der Enden des Strombands 19; es verbindet elektrisch das fest stehende Schaltstück mit dem bewegbaren Stromleiterbolzen 8. An seiner Stirnseite trägt der Stromleiterbolzen eine gabelförmige Struktur 10 zur beweglichen Lagerung je eines Hebelendes von zwei gleicharmigen Kraft- Umlenk hebeln 21. Oberhalb der Gabelstruktur begrenzt der Bügel 22 gegebenenfalls auch dämpfend den Schalthub.

Zu beiden Seiten der Verbindungsplatte 17 befinden sich als feststehende Kontaktkörper die Hohl zylindersektoren 29.

Die Zylindersektoren 23 des bewegbaren Dauerstromschalt stücks 24 gleiten auf den Lagerkörpern 25, die an den Enden des Verbindungskörpers 26 angeordnet sind. Die Zylindersektoren 23 des bewegbaren Schaltstücks ver bindet der Flachkörper 27; gleichzeitig dient er als Mit nehmer des unteren bewegbaren Schaltstücks 9, 13 während des Ausschaltens. In der Stirnzone der bewegbaren Hohlzylin dersektoren sind Kontaktfinger 28 angebracht. Im einge schalteten Zustand - rechts von der Mittellinie zu sehen - geben diese Finger an dem feststehenden Schaltstücksektoren 29 Kontakt.

Die elektrische Verbindung von dem unteren be wegbaren Stromleiterbolzen 9 zu der die bewegbaren Dauerstrom-Schaltstückteile tragenden Platte 27 stellt das Stromband 30 her; es ist zu diesem Zweck an den Pro filstücken 31 auf der Verbindungsplatte und an der Traverse (32) auf dem Stromleiterbolzen befestigt. Diese Traverse bildet bereits ein Element des Antriebssystems für das obere bewegbare Schaltstück 8, 12.

Die Profilkörper 31 tragen auch den Steg 33, der sich nach unten zu einer Lasche ausdehnt. In der Öse dieser La sche greift das nicht dargestellte Verbindungselement zu dem gleichfalls nicht dargestellten Schalterantrieb an.

Von den Profilkörpern 31 führen nach außen Tragschienen 34 für die Antriebsstange 35, um bei einer Mehrfach unterbrechung zwei oder drei, hier nicht mehr dargestellte Vakuumschaltvorrichtungen antreiben zu können.

Da es bei der erfindungsgemäßen Anordnung weder heiße noch kalte Schaltgase gibt, brauchen diese Antriebsstangen nicht aus hitzebeständigem Isolierstoff zu bestehen.

In Fig. 2 ist durch das im Vergleich zu Fig. 1 um 90 Grade gedrehte Schaltgehäuse A ein Längsschnitt geführt; so wird das Antriebssystem der bewegbaren Lichtbogenschaltstücke 8, 12 und 9, 13 sichtbar. Links von der Mittellinie be finden sie sich im ausgeschalteten Zustand, rechts davon im eingeschalteten.

Die Ausschalt-Antriebskraft beginnt zu wirken, sobald der Mitnehmer 27 an dem bewegbaren Dauerstromschaltstück auf die Traverse 32 an dem unteren bewegbaren Licht bogenschaltstück 9, 13 auftrifft. Durch die Isolierstangen 36 wird sie den Außenarmen der gleicharmigen Umlenkhebel 21 zugeführt. Diese Hebel sind in dem Aufsatz 37 schwenk bar gelagert. Ihre Innenarme übertragen die Antriebskraft symmetrisch und damit ohne Querkräfte auf den oberen beweg baren Stromleiterbolzen 8. Zur Begrenzung und Dämpfung des Ausschalthubes ist ein Anschlagbügel 22 vorgesehen; er dient auch als Basis für das Anschlußstück 38.

Hinzuweisen wäre noch darauf, daß bei dem erfindungsgemäßen Antrieb der beiden bewegbare Lichtbogenschaltstücke vorteil hafterweise die äußere Antriebskraft nur an einem von ihnen anzugreifen braucht: dem Schalterhauptantrieb stellt sich das Schaltgehäuse so dar, als ob darin nur ein bewegbares Schaltstück zu betätigen wäre.

Aus den Fig. 1 und 2 geht deutlich hervor, daß während einer Ausschaltung der bewegbaren Dauerstromschaltkontakt 28 vor den Lichtbogenkontakten 12, 13 öffnet.

Erst nach Durchteilen eines etwas längeren Schaltwegs als der Schaltstrecke zwischen einem Lichtbogenschaltstückpaar wird das untere bewegbare Lichtbogenschaltstück vom Dauerstromschalt stück mitgenommen.

Bei einer Einschaltung betätigt der Druck des äußeren Iso liergases die bewegbaren Lichtbogenschaltstücke, sobald sie vom eingeschalteten Dauerstromschaltstück freigegeben werden. Die Druckangriffsfläche beträgt rund 30 cm².

Wählt man für das Isoliergas SF₆ einen absoluten Druck von 2,5 bar - dabei verflüssigt sich dieses Isoliergas erst bei rund minus 50 Grad Celsius - so ergibt sich eine Einschaltkraft von 750 N. Die vorliegende Anordnung verfügt über genügend Freiheitsgrade, um die Einschaltkraft bestimmten sich erst während der Ent wicklung ergebenden Konsstruktionsentscheidungen anpassen zu können.

Nach dem Schließen der Lichtbogenschaltstücke erreicht das bewegbare Dauerstromschaltstück nach einem Weg, der etwas länger ist als eine Schaltstrecke im Vakuum, die Einschalt position. Dadurch ist auch ein praktisch lichtbogenfreies Einschalten der Dauerstromschaltstücke gewährleistet.

Claims

1. Vakuumschalter

- mit einem Schaltgehäuse (A) aus elektrisch isolierendem oder elektrisch leitendem Werkstoff,
- mit zwei räumlich parallel zueinander angeordneten Schaltstückpaaren aus je einem feststehenden und einem bewegbaren Kontaktstück,
- wobei beim Einschalten zunächst das erste Schaltstück paar schließt und im geschlossenen Zustand von dem zweiten Schaltstückpaar elektrisch kurzgeschlossen wird und
- beim Ausschalten das zweite Schaltstückpaar zuerst öffnet und
- wobei zwischen den zweiten Schalt stücken im geöffneten Zustand mindestens dieselbe Spannungsfestigkeit besteht wie zwischen den geöffneten ersten Schaltstücken,
- mit Isolierdurchführungen für die Strom- und Spannungszuleitungen zu den Schalt stücken bei Schaltgehäusen aus elektrisch leitendem Werkstoff,
- mit einem Faltenbalg zur gasdichten Zuführung der Schaltkraft an ein zu bewegendes Schaltstück,
- mit einer Vorrichtung zur Erzeugung der Schaltkraft und ihrer Zuleitung an das Schaltgehäuse,

dadurch gekennzeichnet,

- daß zu den ersten und zweiten Schaltstückpaaren ein oder mehrere Schaltstückpaare in Serie geschaltet sind,
- daß das oder die zweiten Schaltstückpaare außerhalb des Schaltgehäuses (A) angeordnet sind,
- daß die Zahl des oder der äußeren Schaltstückpaare (16, 24) gegenüber der Zahl der inneren Schaltstückpaare (12, 14, 13, 15) um mindestens eins vermindert ist.

2. Vakuumschalter nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) der Schalterantrieb wirkt auf ein äußeres bewegbares Schaltstück (24) ein;
b) das äußere bewegbare Schaltstück betätigt ein inneres bewegbares Schaltstück (9, 13);
c) dieses innere bewegbare Schaltstück betätigt über ein Schaltgestänge (36) das weitere innere bewegbare Schaltstück (8, 12).

3. Vakuumschalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen den inneren bewegbaren Schaltstücken (8, 12, 9, 13) eine mechanische Kopplung hergestellt ist, und
daß ein Schalterantrieb nur auf eines der beiden Schaltstücke (z. B. 9, 13) einwirkt.

4. Vakuumschalter nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Kopplung zwischen den inneren bewegbaren Schaltstücken (8, 12, 9, 13) im wesentlichen symmetrisch ausgebildet ist.