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Dokumentenidentifikation DE3530960C2 22.09.1988
Titel Lasttrennschalter einer Hochspannungsschalteinheit
Anmelder Krone AG, 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 der Patenterteilung 22.09.1988
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.09.1988
IPC-Hauptklasse H01H 33/40
Zusammenfassung Gegenstand der Erfindung ist ein Lasttrennschalter eines Hochspannungs-Schaltfeldes, bei dem die Schaltelemente (11, 12, 13) einer Schalteinheit (70) über eine Isolierstoffbrücke (10) mechanisch miteinander verbunden sind und der die Schaltelemente (11, 12, 13) auslösende Handsprungantrieb (50), der mit zwei gleichsinnig wirkenden Druckfedern (53, 54) ausgerüstet ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf einen Lasttrennschalter einer Hochspannungsschalteinheit (Drehstromschalter) gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein Lasttrennschalter der gattungsgemäßen Art ist aus der DE-PS 22 40 492 vorbekannt. Die spezielle Ausbildung der einzelnen Schaltelemente dieses Lasttrennschalters ist in der DE-PS 22 29 865 näher beschrieben. Die einzelnen Schaltelemente des Lasttrennschalters werden mittels des Einsetz- und Abziehwerkzeuges (Handsprungantrieb) einzeln nacheinander ein- bzw. ausgeschaltet. Der Nachteil dieses einpoligen Schaltens liegt darin, daß unter bestimmten Gegebenheiten eines Versorgungsnetzes das einpolige Schalten zu verhältnismäßig hohen Überspannungen infolge des Schaltvorganges führt. Insbesondere in Versorgungsnetzen, deren Sternpunkt über Erdschluß-Löschspulen geerdet ist, kann es beim Abschalten von großen Anteilen des Versorgungsnetzes zu diesen Überspannugen kommen, z. B. wenn bei einem Schaltvorgang nur 80% oder 90% der Versorgungsleistung des Versorgungsnetzes abgeschaltet werden. Ein weiterer Nachteil des einpoligen Schaltens besteht darin, daß z. B. an das Versorgungsnetz angeschlossene, nicht ausreichend über Motorschutz-Schalter abgesicherte Elektromotoren nach dem Ausschalten einer Phase bei dem zwischenzeitlichen Betrieb über nur zwei Phasen beschädigt werden können.

Es sind zwar z. B. aus der DE-PS 29 07 559 dreipolig schaltbare Lasttrennschalter für Hochspannungsschalter vorbekannt. Diese sind jedoch von gattungsfremder Bauart.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lasttrennschalter einer Hochspannungsschalteinheit (Drehstromschalter), der gattungsgemäßen Art dahingehend weiterzubilden, daß alle drei Schaltelemente und somit alle drei Phasen des Versorgungsnetzes gleichzeitig ein- bzw. ausschaltbar sind.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1. Durch die Verbindung aller drei Schaltelemente untereinander über die Isolierstoffbrücke wird erfindungsgemäß erreicht, daß bei Betätigung nur eines der Schaltelemente, vorzugsweise des mittleren Schaltelementes, alle drei Schaltelemente gemeinsam schaltbar sind. Dabei wird die gattungsgemäß vorausgesetzte Bauart des Lasttrennschalters einer Hochspannungsschalteinheit beibehalten. Die vorhandenen Schaltelemente werden nur geringfügig geändert, so daß aus dem einpolig schaltbaren Lasttrennschalter, bei welchem alle drei Phasen nacheinander geschaltet werden müssen, ein dreipolig schaltbarer Lasttrennschalter hergestellt wird, bei welchem alle drei Phasen gleichzeitig geschaltet werden. Hierbei werden die Vorteile des an sich bebekannten dreipoligen Schaltens mit der bekannten und bewährten Konstruktion eines einpolig zu schaltenden Lasttrennschalters verbunden. Besonders vorteilhaft ist es, daß eine nachträgliche Umrüstung bereits bestehender Lasttrennschalter sehr leicht möglich ist. Es müssen lediglich die Schaltelemente ausgetauscht werden. An den ortsfesten Teilen der Hochspannungschalteinheit sind keine Änderungen erforderlich.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. So ist insbesondere vorgesehen, die Rasteinrichtung für die Schaltelemente nur in das mittlere der drei Schaltelemente einzubauen, wohingegen die beiden äußeren Schaltelemente im Gegensatz zum Stand der Technik gemäß DE-PS 22 40 492 keine Rasteinrichtung aufweisen. Die beim Ein- oder Ausschalten mittels des Einsetz- und Abziehwerkzeuges (Handsprungantrieb) zu überwindende Rastkraft ist damit nicht größer als beim einpoligen Schalten.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen näher dargestellten Ausführungsbeispieles eines Lasttrennschalters einer Hochspannungsschalteinheit (Drehstromschalter) näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 Die Hochspannungsschalteinheit (Drehstromschalter) mit eingesetztem Lasttrennschalter in der Einschaltstellung,

Fig. 2 die Vergrößerung des Details A aus Fig. 1 mit der Rasteinrichtung im mittleren Schaltelement,

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Lasttrennschalter,

Fig. 4 den in die Hochspannungsschalteinheit eingeführten, noch nicht eingeschalteten Lasttrennschalter,

Fig. 5 eine Seitenansicht des Lasttrennschalters,

Fig. 6 eine teilweise geschnittenen Seitenansicht des Einsetz- und Abziehwerkzeuges (Handsprungantrieb),

Fig. 7 die Hochspannungsschalteinheit mit einer Prinzipdarstellung des mit der Rasteinrichtung versehenen mittleren rohrförmigen Schaltelements,

Fig. 8 eine prinzipielle Stirnansicht gemäß Pfeil Z in Fig. 7.

Die in Fig. 1 dargestellte Hochspannungsschalteinheit 63 entspricht in ihrem Grundaufbau der Hochspannungsschalteinheit gemäß DE-PS 22 40 492. Die Hochspannungsschalteinheit 63 besitzt drei Schaltelemente 11, 12, 13, die über die Isolierstoffbrücke 10 miteinander verbunden sind. Die Hochspannungschalteinheit 63 trägt auf seiner Unterseite drei Anschlußklemmen 64, 65, 66 für die drei Phasen R, S, T eines Hochspannungs-Drehstromnetzes. Diese sind im Innern des Gehäuses über Stromschienen 42 mit je einem Hauptkontaktstück 33 verbunden, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Zum Betätigen der Schaltelemente 11, 12, 13 wird ein in der Fig. 6 dargestelltes Werkzeug 50 (Handsprungantrieb) auf das mittlere Schaltelement 12 aufgesetzt, wie später noch näher erläutert werden wird.

In Fig. 2 sind die Schaltelemente 11, 12 als Vergrößerung des Details A aus Fig. 1 dargestellt. Nur im mittleren der drei Schaltelemente 11, 12, 13 ist eine Rasteinrichtung 44 vorgesehen. Die Rasteinrichtung 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 der Hochspannungsschalteinheit 63 ein.

Die Fig. 3 zeigt die Draufsicht auf die Hochspannungsschalteinheit 63 mit den über eine Isolierstoffbrücke 10 verbundenen Schaltelementen 11, 12 und 13. Zur Spannungsprüfung mit herkömmlichen Spannungsprüfern sind in der Isolierstoffbrücke 10 Öffnungen 73 vorgesehen, in die der nicht dargestellte Spannungsprüfer einsteckbar ist.

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 gasabgebenden Isolierstoff. In die Löschkammer 16 hinein reicht eine Isolierstoffbuchse 15, die beim Ausschaltvorgang 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 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 Umfangfläche von unter Einwirkung der Blattfedern 26 stehenden Kontaktplättchen 27 berührt. An der dem Hauptkontakt-Einführende entgegengesetzten Seite des Lastschaltkontaktstückes 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 eine Raste 32 für das Werkzeug 50 (Handsprungantrieb) vorgesehen ist, welches noch näher erläutert werden wird.

Darüber hinaus zeigt die Fig. 4 das 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 seines Randes wird der laminierte äußere Kontaktring 34 von einer Ringfeder 38 zusammengedrückt. Unter dem Dämpfungskörper 37 sind darüber hinaus eine Schraube 39 und Federringe 40, 41 vorgesehen.

Die Isolierstoffhaube 31 ist in der Isolierstoffbrücke 10 drehbar gelagert und sitzt über das Paßstück 18 im Sektor von 90 Grad Anschläge am oberen Rand. Das Paßstück 18 hält gleichzeitig das Schaltelement 12 in der Isolierstoffbrücke fest. Wie bereits erwähnt, besitzen die Schaltelemente 11 und 13 keine Rasteinrichtung. Die Schaltelemente 11 und 13 sind drehbar in einer Bohrung 77 der Isolierstoffbrücke 10 gelagert und werden in ihrer Lage durch ein Rohr 76 gehalten, das über ein Paßstück 18 gehalten ist. Die Bohrungen 77 der Isolierstoffbrücke 10 für die Schaltelemente 11, 13 sind größer als der Durchmesser der Schaltelemente 11, 13, somit können die Schaltelemente 11, 13 oxial ausweichen. Verklemmung und zu hohe Reibungen werden dadurch vermieden. Der Funktionsablauf, Einschalten, Löschphase und bereit zum Einschalten, wird nun anhand der Fig. 4 näher erläutert:

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 das in der Fig. 6 dargestellte Werkzeug 50 betätigt. Nach Überwindung der Rasteinrichtung 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 dem 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 umgelegt 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 Rasteinrichtung 44 festgehalten. Nach Betätigen des Werkzeuges 50 schnellt das Metallrohr 14 nach Überwindung der Rasteinrichtung 44 vor. Beim möglichen Einschalten auf einen Kurzschluß wird der Überschlag zwischen dem Hauptkontaktstück 33 und dem Metallrohr 14 eingeleitet.

In Fig. 5 ist eine Seitenansicht auf das Schaltelement 11 dargestellt, wobei zu erkennen ist, daß die Isolierstoffbrücke 10 im Querschnitt U-förmig ausgebildet ist.

In Fig. 6 ist das Werkzeug 50 (Handsprungantrieb) dargestellt. Das Werkzeug 50 besteht im wesentlichen aus zwei parallel geschalteten Druckfedern 53, 54, die jeweils in zwei Hülsen 51, 61; 52, 62 aufgenommen und über zwei Platten 59, 60 mechanisch miteinander verbunden sind. Die Druckfedern 53, 54 werden sowohl zum Einschalten als auch zum Ausschalten benutzt. Das Werkzeug 50 wird mit dem Kupplungsteil 55 in das mittlere Schaltelement 12 eingehängt. Das Kupplungsteil 55 ist mittels Druckfedern 68, 69 federnd in der Platte 59 gelagert. Über eine Druckfeder 67 ist ein Federstift 57 gelagert.

Anhand der Fig. 2, 4, 6, 7 und 8 wird nun die Betätigung der Isolierstoffbrücke 10 mit dem Werkzeug 50 erläutert. Das Kupplungsteil 55 des in der Fig. 6 dargestellten Werkzeuges 50 wird in die Raste 32 eingesteckt. Dabei verriegelt die Hülse 56 des Werkzeuges 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 45 die Betätigung eines einpoligen Schaltelementes verhindert.

Wie die Fig. 7 und 8 zeigen, wird nach Einstecken des Werkzeuges 50 die Isolierstoffbrücke 10 in den feststehenden Anlagenteil 78 der Hochspannungsschalteinheit 63 eingesteckt und bis zum festen Anschlag 79 eingeschoben. Die Stifte 45, 46 der Rasteinrichtung 44 treffen auf den Anschlag 79, womit die Position A nach Fig. 8 eingenommen ist. In dieser Schaltstellung kann kein Einschaltvorgang durchgeführt werden. Die Position A stellt sicher, daß beim Einschieben die Rasteinrichtung nicht überwunden werden kann. Durch Drehen des Handgriffes 58 am Werkzeug 50 um 90 Grad wird die Rasteinrichtung 44 in die einschaltfähige Stellung - Position B nach Fig. 8 - gebracht. Durch Spannen bzw. Drücken des Werkzeuges 50 wird die Isolierstoffbrücke 10 nach Erreichen einer festgelegten Kraft freigegeben und schaltet dreipolig nach Fig. 7 und Fig. 2. Hierbei werden die Hülsen 61 und 62 über die Hülsen 51 und 52 teleskopartig geschoben, so daß sich das Werkzeug 50 in seiner Gesamtlänge verkleinert.

Durch die parallel geschalteten Druckfedern 53, 54 wird die Druckkraft vergrößert, die beim mehrpoligen Schalten entstehenden höheren Reibungskräfte werden dadurch ausgeglichen.

Nach dem Einschaltvorgang wird das Werkzeug 50 (Handsprungantrieb) abgenommen. Dazu wird die Hülse 56 zurückgezogen und das Kupplungsteil 55 aus der Raste 32 entfernt.

Der Ausschaltvorgang beginnt in umgekehrter Reihenfolge. Das Werkzeug 50 wird durch Ziehen am Handgriff 58 gespannt, bis die Kraft groß genug ist, um die Rasteinrichtung 44 zu überwinden. Ist die Isolierstoffbrücke 10 aus dem feststehenden Anlageteil 78 herausgezogen, wird das mittlere Schaltelement 12 unter Wirkung der Rückstellfeder 75 in die Ausgangslage (Position C) zurückgedreht.


Anspruch[de]
  1. 1. Lasttrennschalter einer Hochspannungsschalteinheit (Drehstromschalter), aus drei, jeweils zwei elektrische Kontakte verbindenden, mit einer Rasteinrichtung versehenen Schaltelementen, die mittels eines Einsetzund Abziehwerkzeuges (Handsprungantrieb) einund ausschaltbar sind, dadurch gekennzeichnet,

    daß die drei Schaltelemente (11 bis 13) mittels einer Isolierstoffbrücke (10) miteinander verbunden sind,

    daß die drei Schaltelemente (11 bis 13) in ihrer Achsrichtung formschlüssig (Paßstücke (18)) mit der Isolierstoffbrücke (10) verbunden und drehbar in der Isolierstoffbrücke (10) gelagert sind,

    daß nur das mittlere Schaltelement (12) mit der Rasteinrichtung (44) versehen ist und

    daß bei Betätigung des mittleren Schaltelementes (12) mittels des Werkzeuges (50) alle drei Schaltelemente (11 bis 13) gemeinsam schaltbar sind.
  2. 2. Lasttrennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mittlere Schaltelement (12) mit einer an der Isolierstoffbrücke (10) angreifenden Rückstellfeder (75) versehen ist.
  3. 3. Lasttrennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Befestigungsschrauben (71) der Schaltelemente (11 bis 13) für Keile (18) das Einsetzen eines Werkzeuges für einpoliges Schalten verhindern.
  4. 4. Lasttrennschalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Isolierstoffbrücke (10) Öffnungen (73) zur Durchführung von Spannungsprüfern zu jedem der drei Spannungselemente (11 bis 13) ausgebildet sind.
  5. 5. Lasttrennschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, der mit einem Werkzeug (Handsprungantrieb) (50) aus einem Handgriff (58), aus zwei ineinander greifende Hülsen (51, 61) mit in diesen angeordneten Druckfedern (53, 54) und aus einem Kupplungsteil (50) betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Federenergie des Werkzeuges (50) beim Einschalt- und Abschaltvorgang den mit einer eingebauten Druckfeder (53) versehenen zwei Hülsen (51, 61) zwei weitere ineinander greifende Hülsen (52, 62) parallel geschaltet sind.
  6. 6. Lasttrennschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsteil (55) des Werkzeuges (50) mit einem achsparallelen Stift (72) versehen ist, der ein Einhängen des Kupplungsteiles (55) in ein Schaltelement für einpoliges Schalten verhindert.






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