Trennschalter für Hochspannungsanlagen

Abstract

 Bei einem Trennschalter (1) für Hochspannungsanlagen mit einem druckgasgefüllten, geerdeten metallischen Gehäuse (2) ist in einem der hohlen Schaltstücke (5, 6) ein federbelasteter Abreißschaltstift (9) vorgesehen. Dieser ist endseitig mit einer Aussparung (10) versehen, in welche eine im anderen Schaltstück (5, 6) befindliche drehbar gelagerte Klinke (15) bei der Einschaltstellung eingreift. Bei der Ausschaltbewegung bleibt der Abreißschaltstift (9) in Kontakt mit der Klinke (15) gegenüber dem beweglichen Schaltstück (5) zurück. Die Klinke (15) gibt mechanisch gesteuert den Abreißschaltstift (9) bei einer bestimmten Stellung des beweglichen Schaltstückes (5) frei. Der Abreißschaltstift (9) wird dann durch die Feder (11) mit einer gegenüber der Bewegung des beweglichen Schaltstückes (5) größeren Geschwindigkeit in das hohle Schaltstück (5) zurückgeführt. Ein eventuell auftretender Lichtbogen zwischen Klinke (15) und Abreißschaltstift (9) wird dadurch auch bei einem langsam angetriebenen Trennschalter (1) schnell gelöscht.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Trennschalter für Hochspannungsanlagen mit einem metallischen, geerdeten und mit isolierendem Medium hoher Durchschlagsfestigkeit gefülltem Gehäuse und mit hohlen Schaltstücken, von denen eines einen federbelasteten Abreißschaltstift enthält, der bei Beginn der Ausschaltbewegung des Schaltstückes gegenüber diesem, in Kontakt zum anderen Schaltstück, zurückbleibt.

[0002] Ein derartiger Trennschalter ist aus der DE-AS 16 15 898 bekannt. Bei dem bekannten Trennschalter ist das metallische Gehäuse insbesondere mit SF₆ gefüllt. Beide Schaltstücke des Trennschalters werden von einem Antrieb bewegt, um in der einen Endstellung entweder in Eingriff miteinander zu gelangen oder in der anderen Endstellung eine bei der gegebenen Spannung genügend große Trennstrecke zu bilden. Jedes Schaltstück ist hohl ausgebildet und im Innern des einen Schaltstückes ist ein Abreißschaltstift angeordnet, den eine Feder in Einschaltrichtung vorzuschieben sucht. Weiterhin ist in Verbindung mit dem Abreißschaltstift eine Pumpvorrichtung vorhanden, die beim Einschalten den Abreißschaltstift in seiner Bewegung hemmt, so daß er gegenüber dem ihn umgebenden Schaltstück verzögert wird. Hat er jedoch, nach dem Schaltstück, in Einschaltstellung den Kontakt zum anderen Schaltstück erreicht, so hält die Feder diesen Kontakt auch bei Beginn der Ausschaltbewegung des Schaltstückes aufrecht. Da die Pumpvorrichtung bei der Ausschaltbewegung durch den bewegten Schaltstück mitgenommen wird, pumpt diese durch das hohle Schaltstück zur Spitze des Abreißschaltstiftes das Isoliermedium, insbesondere SF6 so daß bei der Freigabe des anderen Schaltstückes durch den Abreißschaltstift ein eventuell entstehender Lichtbogen durch Umspülung mit dem Isoliermedium schnell gelöscht wird. Der bekannte Trennschalter ist also in der Lage, auch gewisse geringe Lasten zu schalten.

[0003] Metallgekapselte, .druckgasisolierte Trennschalter werden im allgemeinen aus wirtschaftlichen Gründen mit einem verhältnismäßig langsamen Antrieb für die Schaltstücke versehen. Deshalb werden sie möglichst nicht unter Last geschaltet, weil beim Auftreten eines Lichtbogens wegen der langsamen Ausschaltbewegung die Gefahr besteht, daß, insbesondere bei höheren Nennspannungen, der Lichtbogen auswandert, zur geerdeten Metallkapselung überschlägt und somit einen Erdschluß bildet. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen metallgekapselten, druckgasisolierten Trennschalter mit sich langsam bewegenden Schaltstücken zu schaffen, bei dem Lichtbögen geringer Stromstärke ohne Schaden auftreten können. Derartige Lichtbögen treten z. B. beim Ausschalten von unbelasteten Transformatoren auf.

[0004] Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Trennschalter der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß die beiden hohlen Schaltstücke von Feldelektroden umgeben sind, daß der Abreißschaltstift endseitig mit einer Aussparung versehen ist, in welche eine im anderen Schaltstück befindliche Klinke bei der Einschaltstellung eingreift, daß die Klinke mechanisch gesteuert den Abreißschaltstift bei einer bestimmten Stellung des beweglichen Schaltstückes freigibt und daß die Feder den Abreißschaltstift mit einer gegenüber der Bewegung des beweglichen Schaltstückes größeren Geschwindigkeit in das hohle Schaltstück zurückführt.

[0005] Durch das Vorsehen einer mechanisch gesteuerten Klinke gelangt der Abreißschaltstift in der Einschaltstellung in eine feste Verbindung zum anderen Schaltstück. Diese wird auch am Anfang der Ausschaltbewegung beibehalten, so daß der Stromkontakt solange nicht unterbrochen wird, bis das sich verhältnismäßig langsam bewegende Schaltstück eine genügend große Trennstrecke gebildet hat. Bei dieser beginnenden Ausschaltbewegung nimmt das bewegliche Schaltstück über die Feder den Abreißschaltstift und die Klinke mit, wobei die Feder gespannt wird. Dann gibt die Klinke an einer vorher bestimmten Stellung des beweglichen Schaltstückes den Abreißschaltstift frei und die Feder führt den Abreißschaltstift mit einer gegenüber der Bewegung des beweglichen Schaltstückes größeren Geschwindigkeit in das hohle Schaltstück zurück. Entsteht hierbei wegen des Vorhandenseins einer geringen Last ein Ausschaltlichtbogen, so wird dieser infolge der hohen Geschwindigkeit mit der Abreißschaltstift und Klinke auseinandergezogen werden, schnell unterbrochen und hat nicht mehr die Gelegenheit zur geerdeten Kapselung auszuwandern.

[0006] Da der Abreißschaltstift und die Klinke im Ruhezustand, d, h. in Ausschaltstellung, im Innern der Feldelektrode liegen, wird das elektrische Feld in der Trennstecke durch sie nicht verändert.

[0007] Es ist besonders vorteilhaft, für die mechanische Steuerung der Klinke einen ein- und feststellbar ausgebildeten Anschlag im Innern der Feldelektrode vorzusehen, der die Klinke zur Freigabe des Abreißschaltstiftes bewegt. Dadurch kann frei gewählt werden, an welcher Stellung sich das bewegliche Schaltstück befinden soll, wenn die Klinke den Abreißschaltstift freigibt.

[0008] Die Form der Klinke kann in zweckmäßiger Weise als Winkelhebel gewählt werden, der um einen Drehpunkt beweglich ist. Einen besseren mechanischen Eingriff an dem Abreißschaltstift erreicht man, wenn die Klinke zangenartig ausgebildet ist.

[0009] Im folgenden sei die Erfindung noch anhand der in den Fig. 1 bis 6 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Figuren zeigen jeweils, schematisch dargestellt, einen Längsschnitt durch einen Trennschalter. Dabei zeigen die Fig. 1 bis 4 ein und denselben Trennschalter in verschiedenen Stellungen, d. h. Fig. 1 zeigt die Ausschaltstellung, die Fig. 2 zeigt die Einschaltstellung und die Fig. 3 und 4 zeigen verschieden gewählte Stellungen für die Freigabe des Abreißschaltstiftes. In der Fig. 5 und in der Fig. 6 sind jeweils konstruktiv abweichend gestaltete Ausführungsbeispiele dargestellt.

[0010] Der Trennschalter 1 liegt in einem rohrförmigen, metallischen, geerdeten Gehäuse 2, das an den Stirnseiten durch konisch ausgebildete Durchführungsisolatoren 3 abgeschlossen ist, die den mittig angeordneten rohrförmigen Leiter 4 tragen. Das Gehäuse 2 ist mit unter Überdruck stehenden SF₆gefüllt.

[0011] Um das elektrische Feld zwischen dem geerdeten Gehäuse 2 und den hohlen Schaltstücken 5, 6 zu vergleichmäßigen, sind sowohl das bewegliche Schaltstück 5 als auch das stehende Schaltstück 6 von abschirmenden Feldelektroden 7 umgeben. Auch der Antrieb 8 für das bewegliche Schaltstück 5 ist im .Innern der Feldelektrode 7 angeordnet. Im Innern des beweglichen Schaltstückes 5 liegt ein Abreißschaltstift 9, der endseitig mit einer durch eine Abdrehung auf kleineren Durchmesser gebildeten Aussparung 10 versehen ist. Der Abreißschaltstift 9 wird durch eine Feder 11 in seiner Ruhelage gehalten. In dieser ist er völlig von dem beweglichen Schaltstück 5 umgeben und steht nicht aus diesem hervor. Im Innern der gegenüberliegenden Feldelektrode 7 mit dem stehenden Schaltstück 6 ist ein Zylinder 12 vorgesehen, in dem ein Kolben 13 gleitet. Dieser Kolben 13 trägt, drehbar mit dem Lager 14 angeordnet, die aus einem Winkelhebel bestehende Klinke 15, die in einen Haken ₁6 ausläuft. Die Klinke 15 wird ebenfalls von einer Feder 17 so in ihrer Ruhlage gehalten, daß sie, in Ausschaltstellung, nicht über das stehende Schaltstück 6 hinausragt. Weiterhin ist zwischen dem Kolben 13 und der Klinke 15 noch eine Rückholfeder 18 vorgesehen, welche die Klinke 15 nach einer Drehung wieder in die Ruhelage zurückzieht. Der kurze Hebelansatz 19 benachbart zum Lager 14 ragt durch einen Schlitz im Zylinder 12 hindurch. In seinem möglichen Hubweg ist ein ein- und feststellbarer Anschlag 20 vorhanden, der über den Hebelansatz 19 eine Drehbewegung der Klinke 15 auslöst.

[0012] Fig. 1 zeigt die Ausschaltstellung des Trennschalters 1, in der sich der Abreißschaltstift 9 mit dem beweglichen Schaltstück 5 und auch die Klinke 15 in Ruhestellung befinden. In Fig.2 ist dagegen die Einschaltstellung des Trennschalters 1 dargestellt. In dieser Einschaltstellung steht das bewegliche Schaltstück 5 in Eingriff mit dem stehenden Schaltstück 6. Die Klinke 15 befindet sich noch in Endstellung, sie ragt aber in das hohle bewegliche Schaltstück 5 hinein und greift mit ihrem Haken 16 in die Aussparung 10 des Abreißschaltstiftes 9 ein, so daß zusätzlich zur Hauptstrombahn vom Leiter 4 über das bewegliche Schaltstück 5, das stehende Schaltstück 6, der Feldelektrode 7 zum Leiter 4 eine Hilfsstrombahn über den Abreißschaltstift 9 und die Klinke 15 geschaffen ist.

[0013] Beim Ausschalten des Trennschalters 1 (siehe Fig. 3 oder 4) bewegt der langsam schaltende Antrieb 8 zunächst das hohle bewegliche Schaltstück 5 soweit zurück, daß seine Verbindung zum stehenden Schaltstück 6 unterbrochen wird und eine genügend große Trennstrecke entsteht, während der Abreißschaltstift 9 in Eingriff mit der Klinke 15 bleibt, so daß jetzt ein eventuell vorhandener Strom allein über die Hilfsstrombahn fließt. Durch die Ausschaltbewegung spannt sich die Feder 11, die den Abreißschaltstift 9 belastet, ebenso wie die Feder 17 der Klinke 15, da die Klinke 15 vom Abreißschaltstift solange mitgenommen wird, bis ihr Hebelansatz 19 gegen den Anschlag 20 stößt. Dieser bewirkt eine Drehbewegung der Klinke 15, wodurch der Haken 16 aus der Aussparung 10 im Abreißschaltstift 9 heraustritt und diese freigibt. Durch die gespannten Federn 11 und 17 bewegen sich die Klinke 15 und der Abreißschaltstift 9 mit der mehrfachen Geschwindigkeit des beweglichen Schaltstückes 5 auseinander, so daß ein eventuell zwischen der Klinke 15 und dem Abreißschaltstift 9 gezündeter Lichtbogen schnell gelöscht wird.

[0014] Der Zeitpunkt der Freigabe des Abreißschaltstiftes 9 durch die Klinke 15 kann durch Einstellung des Anschlag ges 20 ganz genau bestimmt werden. Bei der in Fig. 3 gezeigten Stellung des Anschlages 20 befindet sich die Klinke 15 im Augenblick der Freigabe noch innerhalb der Feldelektrode 7. Dagegen ist die Klinke 15 bei der in Fig. 4 gezeigten Stellung des Anschlages 20 von dem Abreißschaltstift 9 bereits in die freie Trennstrecke gezogen und gibt erst dort den Abreißschaltstift 9 frei. Die Rückholfeder 18 führt die Klinke 15 nach ihrer Drehung wieder in die Ruhestellung zurück.

[0015] Fig. 5 zeigt ein leicht abgeändertes Ausführungsbeispiel des Trennschalters 1, für gleiche Teile sind die gleichen Bezugszahlen behalten. Hier ist der Abreißschaltstift 9 mit seiner Feder 11 im Zylinder 12 in der Feldelektrode 7 des stehenden Schaltstückes 6 angeordnet. Die Klinke 15 ist dagegen zusammen mit der Rückholfeder 18 im Innern des beweglichen Schaltstückes 5 fest, jedoch über das Lager 14 drehbar, angeordnet. Auch hier ragt der Winkelansatz 19 durch einen Schlitz im hohlen beweglichen Schaltstück 5 hinaus, so daß er bei der Ausschaltbewegung gegen einen Anschlag 20 innerhalb der Feldelektrode 7 laufen und somit .die Drehbewegung zur Freigabe des Abreißschaltstiftes 9 auslösen kann.

[0016] Fig. 6 zeigt wiederum die Klinke 15 innerhalb der das stehende Schaltstück umgebenden Feldelektrode 7. Sie ist auf dem im Zylinder 12 gleitenden Kolben 13 über das Lager 14 drehbar angeordnet. Die Klinke 15 ist mit zwei Zangenarmen 21, 22 versehen, zwischen denen die Rückholfeder 18 liegt. Sie ist außerdem durch die Feder 17 belastet. Beim Anschalten des Trennschalters 1 greifen die beiden Zangenarme 21, 22 von beiden Seiten in die Aussparung 10 des Abreißschaltstiftes 9. Dadurch ist die mechanische Verbindung zwischen dem Abreißschaltstift 9 und der Klinke 15 verbessert. Auch hier läuft jeder Zangenarm 21, 22 zu einem Hebelansatz 23, 24 aus, der jeweils gegen einen Anschlag 20 läuft, wenn die Freigabe des Abreißschaltstiftes 9 ausgelöst werden soll,

Ansprüche

1. Trennschalter für Hochspannungsanlagen mit einem metallischem, geerdeten und mit isolierendem Medium hoher Durchschlagsfestigkeit gefülltem Gehäuse und mit hohlen Schaltstücken, von denen eines einen federbelasteten Abreißschaltstift enthält, der bei Beginn der Ausschaltbewegung des Schaltstückes gegenüber diesem, im Kontakt zum anderen Schaltstück, zurückbleibt, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden hohlen Schaltstücke (5,6) von Feldelektroden (7) umgeben sind, daß der Abreißschaltstift (9) endseitig mit einer Aussparung (10) versehen ist, in welche eine im anderen Schaltstück (5,6) befindliche drehbar gelagerte Klinke (15) bei der Einschaltstellung eingreift, daß die Klinke (15) mechanisch gesteuert den Abreißschaltstift (9) bei einer bestimmten Stellung des beweglichen Schaltstückes (5) freigibt und daß die Feder (11) den Abreißschaltstift (9) mit einer gegenüber der Bewegung des beweglichen Schaltstückes (5) größeren Geschwindigkeit in das hohle Schaltstück (5) zurückführt.

2. Trennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Klinke (15) auf einem Kolben (13) angeordnet ist, der in einen Zylinder (12) innerhalb der Feldelektrode (7) gleitet und durch eine Feder (17) in seine Endlage gedrückt ist, in der die Klinke (15) im Innern der Feldelektrode (7) liegt.

3. Trennschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß ein ein- und feststellbarer Anschlag (20) im Innern der Feldelektrode (7) die Klinke (15) zur Freigabe des Abreißschaltstiftes (9) bewegt.

4. Trennschalter nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Klinke (15) aus einem um einem Drehpunkt (14) beweglichen Winkelhebel besteht.

5. Trennschalter nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Klinke (15) zangenartig ausgebildet ist.

Zeichnung