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Dokumentenidentifikation DE3530960A1 05.03.1987
Titel Vorrichtung zum dreipoligen Schalten eines Lasttrennschalters mittels eines Handsprungantriebes
Anmelder Krone GmbH, 1000 Berlin, DE
Erfinder Brüggemann, Gisbert;
Matlanga, Manfred, 7140 Ludwigsburg, DE;
Glen, Jeffrey Allan, Birchgrove, AU
DE-Anmeldedatum 27.08.1985
DE-Aktenzeichen 3530960
Offenlegungstag 05.03.1987
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.03.1987
IPC-Hauptklasse H01H 33/40

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Lasttrennschalter eines Hochspannungs-Schaltfeldes mit mehreren, mittels Handsprungantriebes betätigbaren Schaltelementen.

In der Schaltgerätetechnik ist es bekannt, Hochspannungsschaltgeräte aus einzelnen Schaltkammern aufzubauen. Werden diese zusammengeschraubt und mit den aktiven Teilen, wie Kontakten, Anschlüssen und Löscheinrichtungen bestückt, so bilden sie eine funktionsfähige Einheit.

Bei Hochspannungs-Schaltfeldern sind einpolig oder dreipolig schaltbare Lastschalter bekannt.

Die üblichen dreipolig schaltbaren Lasttrennschalter bestehen in überwiegender Zahl aus den Schaltkontakten und der Lichtbogen-Löscheinrichtung, die von einem fest eingebauten Antrieb betätigt werden.

Der Antrieb wirkt auf alle drei Phasen gleichzeitig, so daß es zu einer dreipoligen Ein- oder Ausschaltung kommt.

Diese Schaltgeräte sind vorwiegend metallgekapselt, können aber auch isolierstoff-gekapselt sein.

Die DE-PS 29 07 559 zeigt einen dreipoligen Hochspannungsschalter, insbesondere Lasttrennschalter, mit drei nebeneinander angeordneten aus Isolierstoff gebildeten Schaltkammern, in denen die rohrförmige Löscheinrichtung für Einfachunterbrechung parallel zum ortsfesten Kontakt angeordnet ist und der bewegliche Kontakt in Form eines Trennmessers über eine für die Kammern gemeinsame Schaltwelle betätigt wird.

Daneben gibt es die Ausführung im wesentlichen bei isolierstoff-gekapselten Geräten, bei denen die einzelnen Phasen zeitlich nacheinander einpolig geschaltet werden.

Dafür wird ein nicht fest eingebauter Antrieb auf die jeweiligen Schaltkappen aufgesetzt, mittels des Antriebes eine Feder gespannt und damit die Schaltkappen betätigt.

Eine derartige schaltbare Hochspannungsschalteinheit ist aus der DE-PS 22 29 865 und aus dem KRONE-Prospekt KES 10 Nr. 810.102.0381.010.09 bekannt.

Da nur ein Antrieb für die gesamte Anlage benötigt wird und viele mechanische Übertragungs-Einrichtungen entfallen, sind diese Geräte sehr viel ökonomischer herzustellen als die dreipolig schaltbaren Lasttrennschalter. Sie werden deshalb bevorzugt dort eingesetzt, wo eine Fernsteuerung oder Auslösung des Schalters durch die Sicherung nicht gefordert wird und wo auf eine komplette Metall-Kapselung verzichtet werden kann.

Der Nachteil liegt vorwiegend darin, daß unter bestimmten Netzgegebenheiten das einpolige Schalten zu verhältnismäßig hohen Überspannungen infolge des Schaltvorganges führen kann.

Insbesondere in Netzen, deren Sternpunkt über Erdschluß- Löschspulen geerdet ist, kann es beim Abschalten von großen Anteilen des Netzes zu diesen Überspannungen kommen, z. B. wenn bei einem Schaltvorgang 80 oder 90% des Netzes abgeschaltet werden. In solchen Fällen kann man also gezwungen sein, einen dreipolig schaltbaren Lasttrennschalter einzusetzen, obwohl man den zusätzlichen Komfort eines solchen Gerätes gar nicht benötigt.

Andere Beschränkungen des einpoligen Schaltens können darin gesehen werden, daß z. B. angeschlossene Motoren nicht ausreichend über Motorschutz-Schalter abgesichert sind, wodurch die Geräte bei dem zwischenzeitlichen Betrieb über nur 2 Phasen beschädigt werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die aus einer einpolig schaltbaren Hochspannungsschalteinheit eine mehrpolige schaltbare Hochspannungs-Schalteinheit, herstellt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Schaltelemente der Hochspannungs-Schalteinheit über eine Isolierstoffbrücke miteinander verbunden sind und der die Schaltelemente auslösende Handsprungantrieb mit zwei gleichsinnig wirkende Federn ausgerüstet ist.

Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß mit den vorhandenen Schaltelementen und nur geringfügigen Veränderungen aus einem einpolig schaltbaren Gerät ein mehrpolig beispielsweise dreipolig schaltbares Gerät hergestellt wird. Es werden die Vorteile des dreipoligen Schaltens mit der ökonomischen Konstruktion eines einpoligen zu schaltenden Gerätes verbunden.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, daß eine nachträgliche Umrüstung bei bestehenden Geräten sehr leicht möglich ist. Es müssen lediglich die Schaltelemente und der Handsprungantrieb getauscht werden. An dem ortsfesten Teil des Gerätes sind keine Änderungen notwendig.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltung der einzelnen Maßnahmen dieser Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

So ist vorgesehen, die Rastierungsstifte der Rastierung nur in das mittlere Schaltelement einzubauen. Die äußeren beiden Schaltelemente haben im Gegensatz zum Stand der Technik keine Rastierung. Die vom Bedienenden beim Ein- oder Ausschalten zu überwindende Rastierungskraft ist damit nicht größer als beim einpoligen Schalten.

Die Rastierung hält das Metallrohr solange fest, bis die Druckfeder des Handsprungantriebes vollständig gespannt ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt; darin zeigen:

Fig. 1 das Hochspannungsschaltfeld in der Seitenansicht mit Isolierstoffbrücke,

Fig. 2 den Ausschnitt A aus Fig. 1 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 3 die Hauptansicht einer Schalteinheit mit drei Schaltelementen,

Fig. 4 die Seitenansicht einer Schalteinheit mit einer Schnittdarstellung eines Schaltelementes und des Hauptkontaktstückes,

Fig. 5 die Draufsicht auf ein Schaltelement,

Fig. 6 die Seitenansicht des Handsprungsantriebes in einer Schnittdarstellung,

Fig. 7 den feststehenden Anlagenteil des Hochspannungschaltfeldes ohne Schaltelemente,

Fig. 8 die Ansicht Z nach Fig. 7.

Die Fig. 1 zeigt im rechten Teil der Hochspannungs- Schalteinheit 63 die drei Schaltelemente 11, 12, 13, die über die Isolierstoffbrücke 10 miteinander verbunden sind.

Im unteren Bereich der Hochspannungsschalteinheit 63 sind die Anschlußklemmen 64, 65, 66 für die drei Phasen R, S, T der Starkstromkabel dargestellt. Im Inneren der Hochspannungs-Schalteinheit 63 befinden sich die weiter unten beschriebenen Schaltkontakte, die über die Schaltelemente 11, 12, 13 geschaltet werden.

Zum Betätigen der Schaltelemente 11, 12, 13 wird ein in der Fig. 6 dargestellter Handsprungantrieb auf das mittlere Schaltelement 12 aufgesetzt.

In Fig. 2 sind die Schaltelemente 11, 12 dargestellt. Das Schaltelement 12 ist von den drei übereinanderliegenden Schaltelementen 11, 12, 13 das mittlere. Nur im Schaltelement 12 ist eine Rastierung vorgesehen, damit die vom Bedienenden aufzuwendende Kraft nicht so groß wird, daß ein Überwinden der Rastierung 44 nicht mehr möglich wäre. Die Rastierung 44 besteht aus federbelasteten Stiften 45 und 46, die im Metallrohr 14 gelagert sind. Die Stifte 45 und 46 greifen in Ausnehmungen 47, 48 der Isolierstoffbuchse 74 des feststehenden Anlageteiles 78 ein. Die Fig. 3 zeigt die Hauptansicht, einer Schalteinheit 70 des Hochspannungs- Schaltfeldes 63 mit dem über eine Isolierstoffbrücke 10 verbundenen Schaltelementen 11, 12 und 13.

Bei Bedarf kann im eingeschalteten Zustand eine Spannungsprüfung mit herkömmlichen Spannungsprüfern vorgenommen werden. Dazu müssen die Schaltelemente 11, 12, 13 mit dem Handgriff 58 des Handsprungantriebes 50 in eine Position gedreht werden. Es ist notwendig, daß die Isolierstoffbrücke 10 Durchbrüche 73 aufweist, damit der Spannungsprüfer hindurchgeführt werden kann.

In der Fig. 4 sind die einzelnen Bauteile des Schaltelementes 12 näher dargestellt. Die Hauptstrombahn wird durch ein Metallrohr 14 gebildet. Im Metallrohr 14 ist eine Löschkammer 16 über eine eingeschraubte Isolierstoffbuchse 15 arretiert. Die Löschkammer 16 besteht in üblicher Weise aus einem unter Lichtbogeneinwirkung Gas abgebenden Isolierstoff.

Weiter in die Löschkammer 16 hinein reicht eine Isolierstoffbuchse 15, die beim Ausschalten als Anschlag für das am anderen Ende der Löschkammer 16 erkennbare Lastschaltkontaktstück 19 dient, das eine Hartmetallauflage 20 trägt. Am Innenumfang der Löschkammer 16 liegt eine Druckfeder 21 an, die vom Lastschaltkontaktstück 19 bis zur Isolierstoffbuchse 15 reicht, wobei sie in diese eingreift. In der Achse der Isolierstoffbuchse 15 und damit der Löschkammer 16 befindet sich eine von einem Isolierstoffrohr 22 umgebene Kuppelstange 23, in deren zum Hauptkontakt-Einführende des Metallrohres 14 weisenden Verlängerung der Rastkopf 24 zum Einrasten im weiter unten beschriebenen Last- Rastkontaktstück 35 des Hauptkontaktstückes 33 sitzt.

Zwischen dem Rastkopf 24 und der Isolierstoffbuchse 15 trägt die Kuppelstange 23 eine Isolierstoffanschlagscheibe 25, die mit einer Mutter 17 gesichert ist. Das Lastschaltkontaktstück 19 wird an seiner Umfangsfläche von unter Einwirkung der Blattfedern 26 stehenden Kontaktplättchen 27 berührt. An der dem Hauptkontakt-Einführende entgegengesetzte Seite des Lastschaltkontaktstücks 19 folgen der Löschstift 28 und die mit Gasaustrittsöffnungen 29 versehene Isolierstoffkammer 30, die von einer Isolierstoffhaube 31 umgeben sind, welche als Isolierung des Schaltelements, zur Umlenkung der Schaltgase und zum Betätigen des Schaltelements dient, wobei an ihrem äußeren Ende noch eine Raste 32 für den weiter unten beschriebenen in Fig. 6 dargestellten Handsprungantrieb 50 vorgesehen ist.

Des weiteren zeigt die Fig. 4 links das zugehörige Hauptkontaktstück 33, das einen äußeren Kontaktring 34 für die Dauerstromübertragung und ein in dessen Mitte zur Aufnahme des Rastkopfes 24 angeordnetes Last-Rastkontaktstück 35 aufweist, das von einem am Sockelende des Last-Rastkontaktstücks festgelegten Rohr 36 umgeben ist. Das Last-Rastkontaktstück 35 enthält einen Dämpfungskörper 37 und wird von einer Stellfeder 38a zusammengedrückt, die innerhalb des Rohres sitzt. In der Nähe seine Randes wird der federnde lamenierte äußere Kontaktring 34 noch von einer Ringfeder 38 zusammengedrückt. Unter dem Dämpfungskörper 37 erkennt man ferner eine Schraube 39 und Federringe 40, 41.

Wie die Fig. 4 ferner zeigt, ist die Isolierstoffhaube 31 in der Isolierstoffbrücke 10 drehbar gelagert und besitzt über das Paßstück 18 im Sektor von 90° Anschläge am oberen Rand der Isolierstoffbrücke 10. Das Paßstück 18 hält gleichzeitig das Schaltelement 12 in der Isolierstoffbrücke fest. Die Rückholfeder 75 stellt sicher, daß das Schaltelement 12 über den einen Anschlag immer die gleiche Stellung der Rastierung 44 - Fig. 2 - gewährleistet. Die Schaltelemente 11 und 13 besitzen, wie bereits zu Fig. 2 erwähnt, keine Rastierung 44. Die Schaltelemente 11 und 13 sind drehbar in einer Bohrung 77 der Isolierstoffbrücke 10 gelagert und werden durch ein Rohr 76, das über ein Paßstück 18 wiederum gehalten ist, in ihrer Lage gehalten.

Hierbei ist die Bohrung 77 für die Schaltelemente 11, 13 in der Isolierstoffbrücke 10 größer als der Durchmesser der Schaltelemente 11, 13 gewählt, somit können die außenliegenden Schaltelemente 11, 13 axial ausweichen, Verklemmungen und zu hohe Reibungen werden dadurch vermieden.

Anhand der Fig. 4 soll nun der Funktionsablauf, Einschalten, Löschphase und Bereit zum Einschalten erläutert werden:

Zustand "Ein": Der Strom fließt über die Schiene 42; fließt über den Kontaktring 34 des Hauptkontaktstückes 33 über das Metallrohr 14 zum Gegenkontakt 43.

Zustand "Löschphase": Das Schaltelement 12 wird über den in der Fig. 6 dargestellten Handsprungantrieb 50 betätigt. Nach Überwindung der Rastierung 44 verläßt das Metallrohr 14 das Hauptkontaktstück 33. Der Löschstift 28 wird über den Rastkopf 24 und die Stellfeder 38a des Hauptkontaktstückes 33 weiterhin festgehalten. Der Strom kommutiert auf das Löschsystem über den Rastkopf 24, die Kuppelstange 23, das Lastkontaktstück 19, die Kontaktplättchen 27,die Blattfedern 26 und dem Metallrohr 14 wird eine Hilfsstrombahn gebildet. Zwischen den Kontaktplättchen 27 und dem Lastkontaktstück 19 entsteht beim Ausschalten ein Lichtbogen, der im Ringspalt zwischen dem Lastkontaktstück 19 und den Löschstift 28 gelöscht wird.

Die heißen Gase können am Ende des Löschstiftes 28 über die Gasaustrittsöffnungen 29 aus der Isolierstoffkammer 30 austreten, werden von der Isolierstoffhaube 31 umgelenkt und weiter abgekühlt. Nach Verlöschen des Lichtbogens läuft das Löschsystem, von einer Druckfeder 21 getrieben, wieder in die Ausgangsstellung zurück.

Zustand "Bereit zum Einschalten": Das Schaltelement 12 ist noch in der Rastierung 44 festgehalten. Nach Betätigen des Handsprungantriebes 50 schnellt das Metallrohr 14 nach Überwindung der Rastierung 44 vor. Beim möglichen Einschalten auf einen Kurzschluß wird der Überschlag zwischen dem Hauptkontaktstück 33 und dem Metallrohr 14 eingeleitet. Fig. 5 zeigt die Draufsicht auf das Schaltelement 11, hier ist zu erkennen, daß die Isolierstoffbrücke 10 im Querschnitt U-förmig ausgebildet ist.

In Fig. 6 ist der Handsprungantrieb 50 dargestellt. Der Handsprungantrieb 50 besteht im wesentlichen aus zwei parallel geschalteten Druckfedern 53, 54, die in den Druckfederkammern 51, 52 aufgenommen und über die Platten 59, 60 mechanisch miteinander verbunden sind. Die Druckfedern werden sowohl zum Einschalten als auch zum Ausschalten benutzt. Der Handsprungantrieb 50 wird mit dem Kupplungsteil 55 in das mittlere Schaltelement 12 eingehängt. Das Kupplungsteil 55 ist mittels Druckfedern 68, 69 federnd in der Platte gelagert. Federnd gelagert ist auch der Federstift 57 über die Druckfeder 67. Anhand der Fig. 2, 4, 6, 7 und 8 wird nun die Betätigung der Schaltbrücke 10 mit dem Handsprungantrieb 50 erläutert:

Das Kupplungsteil 55 des in der Fig. 6 dargestellten Handsprungantriebes 50 wird in die Raste 32, Fig. 4 eingesteckt.

Dabei verriegelt die Hülse 56 den Handsprungantrieb 50 mit der Isolierstoffbrücke 10.

Durch die Befestigungen 71 der Isolierstoffhaube 31 wird das Einsetzen eines einpoligen Handsprungantriebes und durch die Einrichtung 72 am Kupplungsteil 55 wird die Betätigung eines einpoligen Schaltelementes verhindert.

Wie die Fig. 7 und 8 zeigen, wird nach Einstecken des Handsprungantriebes 50 die Isolierstoffbrücke 10 mit aufgesetztem Handsprungantrieb 50 in den feststehenden Anlagenteil 78 des Schaltfeldes 63 eingesteckt und bis zum festen Anschlag 79 eingeschoben.

Die Stifte 45, 46 der Rastierung 44 treffen auf den Anschlag 79, womit die Position a nach Fig. 8 eingenommen ist.

In dieser Schaltstellung kann nicht eingeschaltet werden. Die Position a stellt sicher, daß beim Einschieben die Rastierung nicht überfahren werden kann. Durch Drehen des Handgriffes 58 am Handsprungantrieb 50 um 90° wird die Rastierung in die einschaltfähige Stellung - Position b nach Fig. 8 gebracht.

Durch Spannen bzw. Drücken des Handsprungantriebes 50 wird die Isolierstoffbrücke 10 nach Erreichen einer festgelegten Kraft freigegeben und schaltet dreipolig nach Fig. 7 und Fig. 2.

Hierbei werden die Rohre 61 und 62 über die Druckfederkammern 51 und 52 geschoben, so daß sich der Handsprungantrieb 50 in seiner Gesamtlänge verkleinert darstellt.

Über die parallel geschalteten Druckfedern 53, 54 werden die gespeicherten Energien vergrößert, die beim mehrpoligen Schalten entstehenden höheren Reibungskräfte werden dadurch ausgeglichen.

Nach dem Einschaltvorgang wird der Handsprungantrieb 50 angenommen. Dazu wird die Hülse 56 zurückgezogen und das Kupplungsteil 55 aus der Raste 32 heraus gezogen.

Der Ausschaltvorgang beginnt in umgekehrter Reihenfolge. Der Handsprungantrieb 50 wird durch Ziehen am Handgriff 58 gespannt, bis die Kraft groß genug ist, um die Rastierung 44 nach Fig. 2 zu überwinden.

Ist die Isolierstoffbrücke 10 aus dem feststehenden Anlageteil 78 heraus, dreht sich das mittlere Schaltelement 12 durch die Rückholfeder 75 in die für den Einschaltvorgang notwendige Position zurück. Bezugszeichenliste 10 Isolierstoffbrücke

11, 12, 13 Schaltelemente

14 Metallrohr

15 Isolierstoffbuchse

16 Löschkammer

17 Mutter

18 Paßstück

19 Lastkontaktstück

20 Hartmetallauflage

21 Druckfeder

22 Isolierstoffrohr

23 Kuppelstange

24 Rastkopf

25 Ioslierstoffanschlagscheibe

26 Blattfedern

27 Kontaktplättchen

28 Löschstift

29 Gasaustrittsöffnung

30 Isolierstoffkammer

31 Isolierstoffhaube

32 Raste

33 Hauptkontaktstück

34 Kontaktring

35 Last-Rastkontaktstück

36 Rohr

37 Dämpfungskörper

38 Ringfeder

38a Stellfeder

39 Schraube

40, 41 Federringe

42 Schiene

43 Gegenkontakt

44 Rastierung

45, 46 Stifte

47, 48 Ausnehmungen

50 Handsprungantrieb

51, 52 Druckfederkammern

53, 54 Druckfedern

55 Kupplungsteil

56 Hülse

57 Federstift

58 Handgriff

59, 60 Platten

61, 62 Rohr

63 Hochspannungsschaltfeld

64, 65, 66 Anschlußklemmen

67, 68, 69 Druckfedern

70 Schalteinheit

71 Befestigungen

72 Einrichtung (Stift)

73 Durchbrüche

74 Isolierstoffbuchse

75 Rückholfeder

76 Rohr

77 Bohrung

78 feststehender Anlageteil

79 Anschlag


Anspruch[de]
  1. 1. Lastrennschalter eines Hochspannungsschaltfeldes mit mehreren, mittels eines Handsprungantriebes betätigbaren Schaltelementen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente (11, 12, 13) über eine Isolierstoffbrücke (10) miteinander verbunden sind und der die Schaltelemente (11, 12, 13) auslösende Handsprungantrieb (50) mit mehreren gleichsinnig wirkenden Druckfedern (53, 54) ausgerüstet ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente (11, 12, 13) drehbar in der Isolierbrücke (10) gelagert sind und ein Schaltelement, vorzugsweise das mittlere Schaltelement (12), eine Rastierung (44) aufweist.
  3. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastierung (44) aus zwei in einem Metallrohr (14) federnd gelagerten Stiften (45 und 46) besteht, die in zwei Ausnehmungen (47 und 48) eingreifen.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Befestigungen (71) von Isolierstoffhauben (31) mit der Isolierstoffbrücke (10) das Einsetzen eines einpoligen Handsprungantriebes in eine Raste (32) verhindern.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierstoffbrücke (10) Durchbrüche (73) aufweist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Handsprungantrieb (50) aus einem Kupplungsteil (55), aus zwei Platten (59, 60), angeordneten Druckfederkammern (51, 52), in denen die Druckfedern (53, 54) gelagert sind, und aus einem Handgriff (58) aufgebaut ist.
  7. 7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 6 dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsteil (55) mit einer Einrichtung (72) versehen ist, die das Betätigen eines einpoligen Schaltelementes verhindert.






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