ITMI972795A1

ITMI972795A1 - HIGH VOLTAGE CURRENT SWITCH

Info

Publication number: ITMI972795A1
Authority: IT
Inventors: Costante Piazza; Libero Sfondrini
Original assignee: Abb Adda S P A
Priority date: 1997-12-17
Filing date: 1997-12-17
Publication date: 1999-06-17
Also published as: EP0924728A2; DE69836952T2; IT1296880B1; DE69836952D1; EP0924728B1; EP0924728A3

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione è relativa ad un interruttore per correnti ad alta tensione. The present invention relates to a switch for high voltage currents.

Come è noto, l 'azionamento degli interruttori per correnti ad alta tensione deve essere effettuato in modo rapido e tempestivo. Per soddisfare tale esigenza, l 'impiego di attuatori diretti d1 tipo elettromeccanico comporterebbe dispositivi con dimensionamento inaccettabile; si fa perciò generalmente ricorso a sistemi di accumulo du energia meccanica in cui l ' immagazzinamento viene effettuato in qualche centinaio di secondi . L'ut i l i zzo di tale energia ha luogo successivamente con erogazione della durata di alcune decine di millisecondi . As is known, the actuation of the switches for high voltage currents must be carried out quickly and promptly. To meet this need, the use of electromechanical direct actuators would involve devices with unacceptable sizing; therefore recourse is generally made to mechanical energy storage systems in which storage is carried out in a few hundred seconds. The use of this energy takes place subsequently with delivery lasting a few tens of milliseconds.

Questa soluzione comporta comunque l 'impiego di dispositivi complessi , costosi ed ingombranti , che non possono essere integrati con 1 poli dì interruttore che devono azionare. In particolare, se l 'energia viene accumulata in molle di acciaio, aventi massa elevata, non è possibile collegare tali molle di rettiamente all 'equipaggio mobile del polo dell 'interruttore perchè la loro massa limiterebbe sensibilmente la velocità ed i tempi di manovra dell 'interruttore, penalizzando in modo inaccettabile le prestazioni . However, this solution involves the use of complex, expensive and bulky devices, which cannot be integrated with the switch poles which they must operate. In particular, if the energy is accumulated in steel springs, having a high mass, it is not possible to connect these springs rectly to the mobile device of the circuit-breaker pole because their mass would significantly limit the speed and the operating times of the switch. switch, unacceptably penalizing performance.

In tali situazioni si deve fare ricorso a meccanismi di amplificazione di corsa interposti fra la molla e la parte mobile dell ' interruttore che complicano ulteriormente i meccanismi di comando e rendono praticamente impossibile la sua integrazione con il polo dell interruttore. In such situations it is necessary to resort to travel amplification mechanisms interposed between the spring and the moving part of the circuit-breaker which further complicate the control mechanisms and make it practically impossible to integrate it with the circuit-breaker pole.

Riguardo ai poli degli interruttori, nella tecnica tradizionale forti limitazioni derivano dall'impiego di isolatori in porcellana. Questa soluzione comporta necessariamente l'impiego di due isolatori in porcellana muniti di flange in alluminio (cementate in modo complesso all'isolatore), contenenti rispettivamente la camera di interruzione e l'asta di manovra isolante, il tutto assemblato mediante piastre e coperchi costosi e ingombranti. With regard to the poles of the switches, in the traditional technique strong limitations derive from the use of porcelain insulators. This solution necessarily involves the use of two porcelain insulators equipped with aluminum flanges (cemented in a complex way to the insulator), containing respectively the interruption chamber and the insulating operating rod, all assembled by means of expensive plates and covers and bulky.

Compito precipuo del presente trovato è quindi quello di realizzare un interruttore per correnti ad alta tensione che permetta di eliminare i complicati meccanismi di amplificazione di corsa necessari a trasmettere il movimento alle parti mobili del polo dell'interruttore. The aim of the present invention is therefore to provide a switch for high voltage currents which allows to eliminate the complicated travel amplification mechanisms necessary to transmit movement to the moving parts of the switch pole.

Nell'ambito di questo compito, uno scopo del presente trovato è quello di realizzare un interruttore per correnti ad alta tensione che consenta di ridurre l'energia necessaria a trasmettere il movimento ai contatti mobili dell'interruttore stesso, in modo da migliorarne le prestazioni in termini di rapidità e tempestività degli interventi. Within this aim, an object of the present invention is to provide a switch for high voltage currents which allows to reduce the energy necessary to transmit the movement to the moving contacts of the switch itself, so as to improve its performance in terms of speed and timeliness of interventions.

Un altro scopo del presente trovato è quello di realizzare un interruttore per correnti ad alta tensione con un polo avente minor numero di componenti, peso ridotto, e a parità di livello di isolamento, dimensioni minori. Another object of the present invention is to provide a switch for high voltage currents with a pole having fewer components, reduced weight, and with the same insulation level, smaller dimensions.

Non ultimo scopo del presente trovato è quello di realizzare un interruttore per correnti ad alta tensione di elevata affidabilità, con tempi di collaudo ridotti, di relativamente facile realizzazione ed a costi competitivi. Not least object of the present invention is to provide a switch for high voltage currents of high reliability, with reduced testing times, relatively easy to manufacture and at competitive costs.

Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito sono raggiunti da un interruttore per correnti ad alta tensione comprendente un isolatore a colonna, almeno una camera di interruzione posta all'interno di detto isolatore e contenente contatti fissi e contatti mobili, detti contatti mobili essendo collegati a mezzi di attuazione per l'apertura e chiusura dell'interruttore, caratterizzato dal fatto di comprendere due molle, una di apertura e una di chiusura, in materiale isolante, posizionate all'interno di detto isolatore, e mezzi d1 comando dell'interruttore solidali con la base di detto isolatore. This task, as well as these and other purposes which will become clearer hereinafter, are achieved by a switch for high voltage currents comprising a column insulator, at least one breaking chamber located inside said insulator and containing fixed contacts and moving contacts, called mobile contacts being connected to actuation means for opening and closing the circuit-breaker, characterized in that they comprise two springs, one for opening and one for closing, in insulating material, positioned inside said insulator, and control means of the switch integral with the base of said insulator.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di forme di realizzazione preferite, ma non esclusive dell'interruttore secondo il trovato, illustrate a titolo indicativo e non limitativo negli uniti disegni, in cui: Further characteristics and advantages of the invention will become clearer from the description of preferred but not exclusive embodiments of the switch according to the invention, illustrated by way of non-limiting example in the accompanying drawings, in which:

le figure 1, 2 e 3 rappresentano una prima forma di realizzazione dell'interruttore secondo il trovato; e Figures 1, 2 and 3 show a first embodiment of the switch according to the invention; And

la figura 4 rappresenta una seconda forma di realizzazione dell'interruttore secondo il trovato. Figure 4 shows a second embodiment of the switch according to the invention.

Con riferimento ora in dettaglio alle figure 1,2 e 3, l'interruttore secondo il trovato comprende un polo costituito da un isolatore 4,da contatti fissi 1 e da contatti mobili 2. Una presa 3 per la distribuzione dell'energia elettrica fuoriesce dall'isolatore stesso e sostiene un porta contatto mobile 10 tramite una flangia intermedia 11. With reference now in detail to Figures 1, 2 and 3, the circuit-breaker according to the invention comprises a pole consisting of an insulator 4, fixed contacts 1 and moving contacts 2. A socket 3 for the distribution of electrical energy emerges from the the insulator itself and supports a movable contact holder 10 by means of an intermediate flange 11.

All'interno dell'isolatore 4 del polo sono posizionati mezzi elastici opportunamente costituiti da due molle 6 e 7, rispettivamente di apertura e chiusura, in materiale isolante. Vantaggiosamente, la molla di apertura 6 ha un'estremità collegata ad un'asta mobile di manovra 5, anch'essa in materiale isolante, che attuando i contatti mobili 2 permette l'apertura e la chiusura dell'Interruttore, e l'altra estremità fissata alla flangia 11, La molla di chiusura 7 ha un'estremità accoppiata a mezzi di supporto scorrevoli 12,che sono collegati tramite un tubo 13 a mezzi di comando 8. dell'interruttore, e l'altra estremità collegata alla flangia 11. In particolare, il tubo 13 è accoppiato all'asta di manovra 5 mediante mezzi di aggancio 16 fissati sul tubo 13 e aventi un nottolino che si impegna in una fessura ricavata nell'asta 5. Inside the insulator 4 of the pole are positioned elastic means suitably constituted by two springs 6 and 7, respectively for opening and closing, in insulating material. Advantageously, the opening spring 6 has one end connected to a movable operating rod 5, also made of insulating material, which by actuating the movable contacts 2 allows the circuit-breaker to open and close, and the other end fixed to the flange 11, the closing spring 7 has one end coupled to sliding support means 12, which are connected by means of a tube 13 to control means 8. of the switch, and the other end connected to the flange 11. In in particular, the tube 13 is coupled to the operating rod 5 by means of coupling means 16 fixed on the tube 13 and having a pawl which engages in a slot formed in the rod 5.

I mezzi di comando 8 dell'interruttore, secondo la presente forma di realizzazione, comprendono un motorlduttore 31, una vite senza fine 36, due elettroagganci 34 e 35, e due mezzi di aggancio 19 e 20, e sono direttamente collegati alla flangia 9 dell'isolatore 4 tramite la flangia 14. In tal modo essi risultano solidali con la base dell'isolatore 4. The control means 8 of the switch, according to the present embodiment, comprise a motor 31, a worm 36, two electro-couplings 34 and 35, and two coupling means 19 and 20, and are directly connected to the flange 9 of the the insulator 4 through the flange 14. In this way they are integral with the base of the insulator 4.

Partendo dalle condizioni di figura 1 di interruttore aperto e molla di chiusura 7 carica,ossia in trazione, l'eccitazione dell'elettromagnete 35 libera l'aggancio 19: in tal modo la molla di chiusura 7 è libera di muoversi e trascina verso l'alto il tubo 13 il quale essendo accoppiato all'asta di manovra 5 mediante i mezzi di aggancio 16, nel suo movimento verso l'alto trascina anche l'asta 5 che attuando i contatti mobili 2 chiude l'interruttore e carica, comprimendola, la molla di apertura 6 ad essa solidale. Starting from the conditions of figure 1 of circuit-breaker open and closing spring 7 charged, i.e. in traction, the excitation of the electromagnet 35 frees the coupling 19: in this way the closing spring 7 is free to move and drags towards the the tube 13 which, being coupled to the operating rod 5 by means of the coupling means 16, also drags the rod 5 in its upward movement which, by actuating the mobile contacts 2, closes the switch and loads, by compressing it, the opening spring 6 integral with it.

A fine manovra, come illustrato in figura 3, il nottolino dei mezzi di aggancio 16 viene liberato dal fine corsa 17 e l'asta di manovra 5 si aggancia suimezzi di aggancio 20: in tal modo il meccanismo di apertura è reso indipendente da quello di chiusura. At the end of the maneuver, as illustrated in Figure 3, the pawl of the coupling means 16 is released from the limit switch 17 and the operating rod 5 engages on the coupling means 20: in this way the opening mechanism is made independent from the opening mechanism. closure.

Il motoriduttore 31 si avvia per effetto del fine corsa 32 e può ricaricare la molla di chiusura 7, che a fine carica si aggancia sui mezzi di aggancio 19; la ruota del motoriduttore si svincola dalla vite senza fine 36, il motoriduttore si arresta per effetto del fine corsa 33. The gearmotor 31 starts due to the effect of the limit switch 32 and can reload the closing spring 7, which, at the end of the loading, hooks onto the coupling means 19; the gearmotor wheel is released from the worm screw 36, the gearmotor stops as a result of the limit switch 33.

L'apertura dei contatti , che può essere effettuata se necessario anche durante la fase di ricarica della molla di chiusura, ha luogo eccitando l elettromagnete 34. In questo modo si liberano i mezzi di aggancio 20 e la molla di apertura 6 scaricandosi , spinge verso il basso l 'asta 5 che apre i contatti . The opening of the contacts, which can be carried out if necessary also during the recharging phase of the closing spring, takes place by energizing the electromagnet 34. In this way the coupling means 20 are released and the opening spring 6, by discharging itself, pushes towards at the bottom the rod 5 which opens the contacts.

Con l 'Interruttore secondo il trovato, è possibile effettuare la manovra di apertura-chiusura-apertura rapida con la seguente sequenza. With the circuit-breaker according to the invention, it is possible to carry out the rapid opening-closing-opening operation with the following sequence.

Partendo da una condizione operativa di interruttore chiuso e molle di chiusura e apertura cariche si ha che: Starting from an operating condition with circuit-breaker closed and closing and opening springs charged, we have that:

eccitando l 'elettromagnete 34 si liberano i mezzi di aggancio 20; la molla di apertura 6, essendo ora libera di muoversi , si estende spingendo verso il basso l 'asta di manovra 5 che apre l 'interruttore e si aggancia sull 'aggancio 16. In tale situazione l interruttore è aperto con molla di apertura 6 scarica e molla di chiusura 7 carica. by energizing the electromagnet 34, the coupling means 20 are released; the opening spring 6, now being free to move, extends by pushing down the operating rod 5 which opens the circuit-breaker and hooks onto the coupling 16. In this situation, the circuit-breaker is open with the opening spring 6 discharged and closing spring 7 charged.

Eccitando l 'elettromagnete 35 si liberano i mezzi di aggancio 19 e l ' interruttore, come precedentemente descritto, si chiude. In tale situazione la molla di apertura è carica e l 'asta isolante 5 è agganciata ai mezzi di aggancio 20. By energizing the electromagnet 35, the coupling means 19 are released and the switch, as previously described, closes. In this situation the opening spring is loaded and the insulating rod 5 is hooked to the hooking means 20.

Ri eccitando l 'elettromagnete 34 l ' interruttore si riapre. By re-energizing the electromagnet 34, the switch reopens.

Contatti ausiliari 18 dell ' isolatore vengono commutati ad ogni manovra. Auxiliary contacts 18 of the isolator are switched at each operation.

Con riferimento ora alla figura 4 viene descritta una seconda forma di realizzazione dell'interruttore secondo il trovato. Anche in tale forma di realizzazione le molle di apertura e chiusura, ora indicate con 3 e 4, sono contenute nell'isolatore 5 del polo dell'interruttore e sono realizzate in materiale isolante. In particolare, la molla di apertura 3 ha un'estremità fissata ad una flangia 30 e l'altro fissata ad un'asta isolante 50 che attuando i contatti mobili 2 permette l'apertura e la chiusura dell'interruttore; la molla di chiusura 4 ha anch'essa un'estremità fissata alla flangia 30 mentre l'altra è collegata ad un sistema biella 61 e leva 62. With reference now to Figure 4, a second embodiment of the switch according to the invention is described. Also in this embodiment the opening and closing springs, now indicated with 3 and 4, are contained in the insulator 5 of the circuit breaker pole and are made of insulating material. In particular, the opening spring 3 has one end fixed to a flange 30 and the other fixed to an insulating rod 50 which, by actuating the movable contacts 2, allows the circuit breaker to open and close; the closing spring 4 also has one end fixed to the flange 30 while the other is connected to a connecting rod 61 and lever 62 system.

I mezzi di comando in tale forma di realizzazione comprendono due elettroagganci 40 e 41 ed un motoriduttore 42. The control means in this embodiment comprise two electro-couplings 40 and 41 and a gearmotor 42.

Partendo dalla situazione illustrata in figura 4, di Interruttore aperto,molla di chiusura 4 carica (compressa) e molla di apertura 3 scarica, 1'eccitazione dell'elettroaggancio 40 sblocca la catena cinematica 62, 61, 4. La molla di chiusura 4 si scarica ed estendendosi spinge la leva 62 che, tramite la biella 63 e le leve 64 e 65, trascina verso l'alto l'asta 50 che provoca la chiusura dei contatti e la carica (a compressione) della molla di apertura 3. Starting from the situation illustrated in Figure 4, with circuit-breaker open, closing spring 4 charged (compressed) and opening spring 3 discharged, the excitation of the electro-coupling 40 releases the kinematic chain 62, 61, 4. The closing spring 4 is unloads and extending pushes the lever 62 which, by means of the connecting rod 63 and the levers 64 and 65, drags the rod 50 upwards which causes the contacts to close and the opening spring 3 to be loaded (by compression).

Alla fine della manovra di chiusura, la leva 64 si aggancia all'elettroaggancio 41; nel contempo la leva 66 svincola la leva 64 dalla leva 62 rendendo il meccanismo di apertura indipendente da quello di chiusura. Il motoriduttore 42 può quindi ricaricare la molla di chiusura 4. A fine carica la molla 4 si aggancia all elettroaggancio 40 e il motoriduttore 42 si svincola dalla leva 62 mediante un dispositivo di svincolo 43. At the end of the closing maneuver, the lever 64 engages the electro-coupling 41; at the same time the lever 66 releases the lever 64 from the lever 62 making the opening mechanism independent from the closing one. The gearmotor 42 can then reload the closing spring 4. At the end of the loading, the spring 4 is hooked to the electro-coupling 40 and the gearmotor 42 is released from the lever 62 by means of a release device 43.

L'apertura dei contatti , che può essere effettuata se necessario anche durante la fase di ricarica della molla di chiusura, ha luogo eccitando l ' elettroaggancio 41 che sgancia la leva 64. La molla di apertura 3, non più vincolata, si scarica spingendo, l 'asta 50 che provoca l 'apertura dei contatti . The opening of the contacts, which can be carried out if necessary also during the recharging phase of the closing spring, takes place by energizing the electro-coupling 41 which releases the lever 64. The opening spring 3, no longer constrained, is discharged by pushing, rod 50 which causes the contacts to open.

Secondo tale forma di reai izzazione, è possibile effettuare la manovra di apertura-chiusura-apertura rapida con la seguente sequenza: partendo da una condizione di interruttore e molle di chiusura 4 e apertura 3 cariche e secondo quanto precedentemente descritto, si ha: According to this form of realization, it is possible to carry out the rapid opening-closing-opening maneuver with the following sequence: starting from a condition of circuit breaker and closing springs 4 and opening 3 charged and according to what previously described, we have:

l llettroaggancio 41 sgancia la leva 64: la molla di apertura 3 s1 scarica consentendo l 'apertura dell 'Interruttore; The latch 41 releases the lever 64: the opening spring 3 s1 discharges allowing the circuit-breaker to open;

la leva 64 si aggancia sulla biella 63; the lever 64 engages on the connecting rod 63;

Γ elettroaggancio 40 libera la leva 62, la molla 4 si scarica e consente la chiusura dell 'Interruttore e la ricarica della molla di apertura 3; nel contempo la leva 64 si svincola dalla biella 63. Γ electro-coupling 40 releases the lever 62, the spring 4 discharges and allows the switch to close and the opening spring 3 to be reloaded; at the same time the lever 64 is released from the connecting rod 63.

l 'elettroaggancio 41 sgancia la leva e l ' interruttore si riapre. the electric hook 41 releases the lever and the switch reopens.

Un ulteriore vantaggio dell 'Interruttore secondo il trovato consiste nel fatto che l 'isolatore del polo è realizzato in un unico pezzo in materiale composito rivestito con materiale polimerico. Ciò consente quindi di ridurre il numero dei componenti del polo, il suo peso, e a parità di livello di isolamento, le dimensioni . A further advantage of the switch according to the invention consists in the fact that the pole insulator is made in a single piece of composite material coated with polymeric material. This therefore makes it possible to reduce the number of pole components, its weight, and the dimensions of the same insulation level.

L'interruttore così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti , tutte rientranti nell 'ambito del concetto inventivo; inoltre tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti. The switch thus conceived is susceptible of numerous modifications and variations, all of which are within the scope of the inventive concept; furthermore, all the details can be replaced by other technically equivalent elements.

In pratica, i materiali, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica. In practice, the materials, as well as the dimensions, may be any according to the requirements and the state of the art.

Claims

CLAIMS 1. Switch for high voltage currents comprising a column insulator, at least one breaking chamber located inside said insulator and containing fixed contacts and moving contacts, said moving contacts being connected to actuation means for opening and closing the switch, characterized in that it comprises first and second elastic means, respectively for opening and closing, in insulating material, positioned inside said insulator, and control means for the switch integral with the base of said insulator.

2. Switch according to claim 1, characterized in that said first and second elastic means comprise a first and a second spring, respectively for opening and closing.

3. High voltage current switch according to claim 1 characterized in that the opening spring works by compression and the closing spring works by traction.

4. Switch for high voltage currents according to one or more of the preceding claims, characterized in that the opening spring is connected to an insulating rod for actuating the moving contacts for opening the switch, said rod being also connected to the spring closure by means of a tube and hooking means for closing the circuit breaker, said hooking means being fixed to the tube and comprising a pawl which engages in a slot formed in the insulating rod.

5. High voltage current switch according to one or more of the preceding claims, characterized in that said control means of the switch comprise means for hooking / unhooking said actuation means, said hooking / unhooking means being operated by two electromagnets.

6. Switch for high voltage currents according to claim 2, characterized in that said springs both work in compression.

7. High voltage current switch according to claim 6, characterized in that the opening spring is connected to an insulating rod for actuating the moving contacts for opening the switch, the closing spring being also connected to said rod through connecting rod means and lever means for closing the circuit breaker.

8. Circuit breaker for high voltage currents according to claim 7, characterized in that the control means of the circuit breaker comprise two electric hooks for hooking / unhooking said actuation means.

9. Switch for high voltage currents according to one or more of the preceding claims, characterized in that said control means of the switch comprise a motor for recharging the closing spring.

10. Switch for high voltage currents according to one or more of the preceding claims, characterized in that the insulator is made in a single piece of composite material having a tubular shape.

11. Switch for high voltage currents according to claim 10 characterized in that said insulator is coated with polymeric material.