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Dokumentenidentifikation DE3237966C2 27.10.1988
Titel Hochspannungs-Trennschalter, insbesondere Einsäulen-Trennschalter für große Kurzschlußströme
Anmelder Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH, 6000 Frankfurt, DE
Erfinder Kriechbaum, Karl, Dr.-Ing., 3500 Kassel, DE
DE-Anmeldedatum 13.10.1982
DE-Aktenzeichen 3237966
Offenlegungstag 19.04.1984
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 27.10.1988
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.10.1988
IPC-Hauptklasse H01H 31/36
Zusammenfassung Hochspannungs-Trennschalter, insbesondere Einsäulen-Trennschalter für große Kurzschlußströme, mit Hauptkontaktstücken, die an den oberen Enden von zangenförmigen, um vorgegebene Gelenkpunkte beweglichen Trennerholmen angeordnet sind, und mit an einer Hochspannungsleitung befestigten Gegenkontaktstücken. Die unteren Enden der zangenförmigen Trennerholme sind an einem Basisteil angelenkt. Die Bewegung der Trennerholme wird bei der Führung eines Kurzschlußstromes durch mechanische Mittel beeinflußt, und zwar verrasten die mechanischen Mittel die Trennerholme in der Position maximaler Näherung zunächst formschlüssig und lösen anschließend die Verrastung selbsttätig, zeitabhängig und in Abhängigkeit von der Rückstellkraft der Trennerholme.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Hochspannungs-Trennschalter gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Die eingangs genannten Trennschalter weisen allgemein bekannte zangenartige Kontaktgaben auf. Das heißt, die Kontaktstellen werden durch Hauptkontaktstücke, die an den oberen Enden von zangenfömigen, um vorgegebene Gelenkpunkte beweglichen Trennerholmen angeordnet sind, und durch an einer Hochspannungsleitung befestigte Gegenkontaktstücke gebildet. Die unteren Enden der zangenförmigen Trennerholme sind an einem Basisteil, auch Scherengehäuse genannt, angelenkt, wobei im allgemeinen die unteren Teile der Trennerholme ein zusätzliches Kniegelenk mit Ringkontakt aufweisen. Das Basisteil ist auf einem Porzelanstützer befestigt.

Bei Trennschaltern der eingangs genannten Art, insbesondere bei Einsäulen- Hochspannungstrennschaltern ziehen sich bei großen Kurzschlußströmen die Trennerholme wegen des in gleicher Richtung fließenden Stromes an. Da die Schere selbst ein schwingungsfähiges Gebilde ist, schwingen die Kniegelenke weiter aufeinander zu als es der Position entspricht, die die kurzschlußstrombedingte Kraft stationär verursacht. Die Folge dieses Verhaltens ist ein Zurückschwingen, was zu einer schädlichen Verminderung der Kontaktkraft führt. Dieser Effekt wird verstärkt durch einen unsymmetrischen Kurzschlußstrom, der eine vergleichsweise große Kraft erzeugt, die, bezogen auf die Periodendauer der Eigenschwingung der Schere schnell auf die Kraft zurückgeht, die der symmetrische Strom erzeugt. Die Verminderung der Kontaktkraft kann zu einer Überbeanspruchung der Kontaktstellen führen. Es kommt zum Spratzen und damit zu einer Zerstörung der Versilberung. Das freiwerdende Kupfer ist gegenüber der Oxidation nicht geschützt. Eine thermische Überlastung der Kontaktstelle durch den Betriebsstrom ist die Folge.

Aus der DE-AS 11 45 256 ist ein Hochspannungsscherentrennschalter bekannt, bei dem zwischen den Scherenbasispunktwellen ein Hebelsystem angeordnet ist, das die Scherenbasispunktwellen in der "Ein"-Stellung fest arretiert.

Bei dieser Ausgestaltung sind Schwingungen innerhalb des Spiels der Verriegelung möglich, welche durch die Schwingungsfähigkeit der Trennerholme, insbesondere im Bereich ihrer Kniegelenke, verstärkt wird. Ein Zurückschwingen der Trennerholme mit einer Veminderung der Kontaktkraft wird hierdurch zwar begrenzt, jedoch nicht verhindert.

Weiterhin ist aus der DE 81 15 552 U1 ein Hochspannungsscherentrennschalter bekannt, der in den Kniegelenken der Trennerholme eingebaute Dämpfungsvorrichtungen, zum Beispiel Reibflächen, aufweist. Durch solche Dämpfungsvorrichtungen wird jedoch die Schwingungsfähigkeit nicht in ausreichendem Maß vermindert und die Leichtgängigkei der Kniegelenke beeinträchtigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochspannungs-Trennschalter zu schaffen, bei dem die Schwingungen der Trennerholme bei der Führung eines Kurzschlußstromes wirkungsvoll unterbunden werden, wodurch ein Zurückschwingen der Trennerholme bzw. der Kniegelenke verhindert wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 13 beschrieben.

Der besondere Vorteil der Erfindung ist in der Schaffung eines von Schwingungen und Kontakttrennungen freien Trennschalters zu sehen, der keiner Zerstörung der Versilberung und keiner thermischen Überlastung seiner Kontaktstellen ausgesetzt ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau eines Trennschalters in Seitenansicht, und

Fig. 2 mechanische Mittel zum formschlüssigen Verrasten und selbsttätigen Lösen der Verrastung von zwei Trennerholmen eines Trennschalters.

In Fig. 1 sind an einem Basisteil 1, vorzugsweise einem Scherengehäuse zwei Trennerholme 2 und 3 mit ihrem unteren Ende mitels nicht bezeichneter Gelenke drehbeweglich angelenkt. Das Basisteil 1 ist auf einem zeichnerisch nicht dargestellten Porzellanstützer befestigt, der über einen Tragstiel oder dergleichen auf dem Erdboden ruht. Die Trennerholme 2 und 3 sind zangenförmig ausgebildet und über ein Gelenk 4 drehbeweglich miteinander verbunden. Zwischen dem Gelenk 4 und dem Basisteil 1 weist jeder Trennerholm 2 bzw. 3 ein Kniegelenk 5 bzw. 6 mit zugehörendem, nicht gezeigtem Ringkontakt auf. An den oberen, über das Gelenk 4 hinausragenden Enden ist an jedem Trennerholm 2 bzw. 3 ein Hauptkontaktstück 7 bzw. 8 befestigt, die mit einem an einer Hochspannungsleitung befestigten Gegenkontaktstück 9 zusammenwirken.

Im Bereich der Kniegelenke 5 und 6 ist jeweils ein Teil der in Fig. 2 dargestellten mechanischen Mittel befestigt, und zwar an dem Trennerholm 2 ein Bolzen 10 und an dem Trennerholm 3 eine Hülse 11. Bolzen 10 und Hülse 11 verrasten in der Position maximaler Näherung der Trennerholme 2 und 3 formschlüssig, wobei die Verrastung selbsttätig, zeitabhängig und in Abhängigkeit von der Rückstelkraft der Trennerholme 2 und 3 gelöst wird.

Aus Fig. 2 ist zu entnehmen, daß der Bolzen 10 über eine Stange 12, vorzugsweise eine elastische Stange aus z. B. glasverstärktem Epoxidharz und eine Befestigungsvorrichtung, die nicht bezeichnet und nicht in Einzelheiten dargestellt ist, an dem Trennerholm 2 aus Fig. 1 befestigt ist. Der Bolzen 10 hat vorzugsweise eine zylinderförmige Ausbildung und weist an seinem Umfang eine Reihe von Sägezähnen 13 auf.

An dem aus Fig. 2 nicht ersichtlichen Trennerholm 3 ist ein beispielsweise rohrfömiger Körper 14 befestigt, der in seinem in der Nähe des Bolzens 10 liegenden Bereich einen Einlauftrichter 15 aufweist. Der Einlauftrichter kann aus einem Kunststoff mit kleinem Reibungskoeffizienten hergestellt sein und zur Aufnahme von zwei als Entriegelungselemente dienenden schiefen Ebenen 16 herangezogen werden. Im Innenraum des Körpers 14 ist die Hülse 11 axial verschiebbar angeordnet, wobei die Verschiebbarkeit der Hülse 11 durch einen an dem Außendurchmesser der Hülse 11 befestigten Gleitlagerring 17 der im Innenraum des Körpers 14 gleitet, und einen an der Hülse 11 befestigten Kolben 18, der in einem Zylinder 19 läuft, sichergestellt ist.

Der Kolben 18 ist an dem dem Kolben 10 abgewandten Ende der Hülse 11 angeordnet, während der Zylinder 19 mit der Innenwandung des Körpers 14 in mechanisch fester Verbindung steht. Vorzugsweise ist der Zylinder 19 mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Der Kolben 18 ist von einer Durchlaßbohrung 20 für die Hydraulikflüssigkeit durchsetzt, wobei die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 18 im Zylinder 19 z. B. durch eine Veränderung des Durchmessers der Durchlaßbohrung 20 einstellbar ist. In seiner gezeichneten Ruhestellung wird der Kolben 18, und damit auch die Hülse 11, durch eine Rückstellfeder 21 gehalten, die sich zwischen dem Gleitlagerring 17 und dem Einlauftrichter 15 befindet.

Die Hülse 11 weist an ihrem dem Kolben 18 entgegengesetzten Ende Rasten 22 auf, die federnd ausgebildet sind und mit den Sägezähnen 13 des Bolzen 10 als Verriegelungselemente zusammenwirken. Die Hülse 11 ist teilweise geschlitzt, so daß federde Lamellen 23 vorhanden sind, auf denen, an deren Enden die Rasten 22 mechanisch befestigt sind. Eine andere Befestigungsmöglichkeit ist beispielsweise mit federnden Zungenelementen möglich, die an einem ihrer Enden die Rasten tragen und mit ihren anderen Enden an der Hülse befestigt sind.

Bei einer Annäherung der in Fig. 1 dargestellten Trennerholme 2 und 3 im Bereich ihrer Kniegelenke 5 und 6 tritt der Bolzen 10 in die Hülse 11 ein, die Bewegung wird durch die Vorrichtung nicht verzögert; aber in der Position maximaler Annäherung verrastet ein Sägezahn 13 des Bolzens 10 mit den federnden Rasten 22 der Hülse 11, so daß eine Bewegung in Öffnungsrichtung verhindert wird. Dadurch wird der mit der Annäherung verbundene große Kontaktdruck beibehalten, was sich auf die Stromtragfähigkeit sehr positiv auswirkt. Unter der Rückstellkraft der Trennerholme 2 und 3 wird nun der Kolben 18 im Zylinder 19 aus seiner Ruhestellung bewegt. Nach einigen Zentimetern Hub werden die Lamellen 23 mit den Rasten 22 auf die schiefe Ebene 16 nach außen bewegt, dadurch wird die Verbindung gelöst, die Holme 2, 3 des Trenners gehen in ihre Ruheposition zurück. Die Kontaktkraftverminderung erfolgt nach mindestens 1 Sekunde nach Auftreten des Kurzschlusses. Über die Feder 21 wird die Rückstellung der Hülse 11 in die Ausgangsposition bewirkt. Um sicherzustellen, daß der Bolzen 10 auch bei dem Auftreten von unsymmetrischen Stromkräften die Hülse 11 sicher findet, ist der Einlauftrichter 15 vorgesehen, der vorzugsweise aus einem Kunststoff mit einem kleinen Reibungskoeffizienten ausgeführt ist, z. B. DELRIN. Der Einlauftrichter 15 wird mit einem solchen Durchmesser ausgeführt, daß der Bolzen 10 eine Führung erfährt. Der Bolzen mit seiner zylinderförmigen Ausbildung wird im Inneren der Hülse 11 geführt. Beide Maßnahmen dienen dazu, eine einwandfreie Verriegelung sicherzustellen. Der Bolzen 10 wird vorzugsweise abgerundet, z. B. als Halbkugel ausgeführt.

Die Federung der Rastlamellen 22, 23 kann auch durch eine Fremdfederung ausgeführt werden. Die Sägezähne 13 zur Verrastung können auch an den federnden Lamellen 23 angebracht werden, in diesem Fall weist dann der Bolzen nur eine Rastnut auf.


Anspruch[de]
  1. 1. Hochspannungs-Trennschalter, insbesondere Einsäulen-Trennschalter für große Kurzschlußströme, mit Hauptkontaktstücken, die an den oberen Enden von zangenförmigen, um vorgegebene Gelenkpunkte bewegliche Trennerholmen angeordnet sind, und mit an einer Hochspannungsleitung befestigten Gegenkontaktstücken, wobei die unteren Enden der zangenförmigen Trennerholme an einem Basisteil angelenkt sind und die Bewegung der Trennerholme bei der Führung eines Kurzschlußstromes durch mechanische Mittel derart beeinflußt wird, daß der Trennerschalter in der eingeschalteten Position verrastet wird und daß die Verrastung wieder gelöst werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennerholme (2, 3) im Zustand kurzschlußbedingter maximaler Annäherung gegeneinander dadurch verrastet werden, daß an einem Trennerholm (2) ein Bolzen (10) und an dem anderen Trennerholm (3) eine Hülse (11) befestigt sind, daß der Bolzen (10) bei einer Annäherung der beiden Trennerholme (2, 3) derart in die Hülse (11) eingreift, daß bei maximaler Näherung der Trennerholme (2, 3) an dem Bolzen (10) und der Hülse (11) angeordnete Verriegelungselemente (13, 22) ineinander eingreifen, und daß die Verrastung dadurch wieder gelöst wird, daß die Hülse (11) an ihrem dem Bolzen (10) abgewandten Ende einen Kolben (18) aufweist, der in einem Zylinder (19) mit vorgegebener Geschwindigkeit verschiebbar ist, und daß unter der Rückstellkraft der Trennerholme (2, 3) die Hülse (11) zusammen mit dem Kolben (18) aus der Ruhelage in eine Position bewegbar ist, in der die Verriegelung zwischen Bolzen (10) und Hülse (11) gelöst wird und die Hülse (11) mit dem Kolben (18) in die Ruhelage zurückführbar ist.
  2. 2. Hochspannungstrennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (18) in einem mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Zylinder (19) verschiebbar angeordnet und von einer Durchlaßbohrung (20) für die Hydraulikflüssigkeit durchsetzt ist.
  3. 3. Hochspannungs-Trennschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens (18) in Zylinder (19) durch die Durchlaßbohrung (20) einstellbar ist.
  4. 4. Hochspannungs-Trennschalter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückstellung des Kolbens (18) zusammen mit der Hülse (11) in seine Ruhelage durch eine Rückstellfeder (21) erfolgt.
  5. 5. Hochspannungs-Trennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (10) auf seinem Umfang mindestens einen Sägezahn (13) aufweist, und daß die Hülse (11) Rasten (22) besitzt, die federnd ausgebildet sind und mit den Sägezähnen (13) zusammenwirken.
  6. 6. Hochspannungs-Trennschalter nach Anspruch 1, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (11) teilweise derart geschlitzt ausgeführt ist, daß federnde Lamellen (23) vorhanden sind.
  7. 7. Hochspannungs-Trennschalter nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch die Anordnung der Rasten (22) an den federnden Lamellen (23) der Hülse (11).
  8. 8. Hochspannungs-Trennschalter nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gkennzeichnet, daß zur Entriegelung der Sägezähne (13) und Rasten (22) mindestens eine schiefe Ebene (16) vorgesehen ist, die in einen vorgegebenen Abstand von der Hülse (11) in Ruhestellung entfernt an dem die Hülse (11) aufnehmenden Trennerholm (3) befestigt ist.
  9. 9. Hochspannungs-Trennschalter nach Anspruch 1, 4, 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Eintrittsöffnung der Hülse (11) für den Bolzen (10) ein Einlauftrichter (15) angeordnet ist.
  10. 10. Hochspannungs-Trennschalter nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen Einlauftrichter (15) aus Kunststoff mit kleinem Reibungskoeffizienten.
  11. 11. Hochspannungs-Trennschalter nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Einlauftrichter (15) die schiefen Ebenen (16) befestigt sind.
  12. 12. Hochspannungs-Trennschalter nach Anspruch 1, 5 oder 10, gekennzeichnet durch einen über eine elastische Stange (12) mit dem Trennerholm (2) verbundenen Bolzen (10).
  13. 13. Hochspannungs-Trennschalter nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine glasfaserverstärkte Epoxid-Stange (12).






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