TECHNISCHES GEBIET
[0001] Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem elektrischen Schaltgerät gemäss dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
STAND DER TECHNIK
[0002] Die Erfindung nimmt dabei Bezug auf einen Stand der.Technik, wie er sich beispielsweise
aus der Offenlegungsschrift DE-A1-42 10 545 ergibt. In dieser Veröffentlichung ist
als elektrisches Schaltgerät ein Winkeltrenner für eine metallgekapselte gasisolierte
Hochspannungsschaltanlage beschrieben, mit zwei in der isoliergasgefüllten Metallkapselung
angeordneten und längs einer Achse miteinander kontaktierbaren oder voneinander trennbaren
Schaltstücken mit jeweils einem stiftförmigen, axial erstreckten Vorzündkontakt, welcher
bei einem beider Schaltstücke als Nachlaufkontakt ausgebildet ist, und mit einem den
Vorzündkontakt eines feststehenden beider Schaltstücke koaxial umgebenden Festkontakt
und einem an einem beweglichen beider Schaltstücke vorgesehenen Laufkontakt, welcher
in der Einschaltposition mit dem Festkontakt einen Dauerstrompfad bildet.
[0003] Bei diesem Trenner bewegt sich der bewegliche Kontakt nach der Beschleunigungsphase
sowohl in Ausschaltrichtung als auch in Einschaltrichtung mit annähernd konstanter
Geschwindigkeit.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
[0004] Der Erfindung, wie sie in den unabhängigen Patentansprüchen definiert ist, liegt
die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Schaltgerät anzugeben, welches benutzerfreundlicher
ausgebildet ist und welches ein erhöhtes Schaltvermögen aufweist, zudem wird ein Verfahren
zu seinem Betrieb angegeben.
[0005] Es ist besonders vorteilhaft, dass die Schaltbewegungen des Schaltgeräts an die physikalischen
Anforderungen des jeweiligen Schaltvorgangs angepasst werden können, sodass dessen
Schaltvermögen verbessert, bzw. die durch den Schaltvorgang hervorgerufenen Beeinflussungen
des Netzes minimiert werden.
[0006] Das elektrische Schaltgerät ist versehen mit mindestens zwei auf einer Achse beabstandet
angeordneten Kontaktträgern, mit mindestens einem entlang dieser Achse beweglichen
als Schaltstift ausgebildeten Kontakt, der im eingeschalteten Zustand des Schaltgeräts
den Abstand zwischen den mindestens zwei Kontaktträgern elektrisch leitend überbrückt,
mit einem den beweglichen Kontakt beaufschlagenden Antrieb, der von einer übergeordneten
Anlagenleittechnik angesteuert wird. Der mindestens eine bewegliche Schaltstift ist
während des mindestens eines Schaltvorgangs mit mindestens zwei unterschiedlichen
Geschwindigkeiten bewegbar, und mindestens eine der mindestens zwei Geschwindigkeiten
ist optimal an die jeweiligen, für den betreffenden Schaltvorgang massgebenden, physikalischen
Gegebenheiten angepasst.
[0007] Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung und die damit erzielbaren Vorteile werden
nachfolgend anhand der Zeichnung, welche lediglich einen möglichen Ausführungsweg
darstellt, näher erläutert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
[0008] Es zeigen:
Fig.1 einen Schnitt durch ein Gehäuse eines erfindungsgemässen elektrischen Schaltgeräts,
Fig.2 einen vereinfachten Schnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen
elektrischen Schaltgeräts,
Fig.3 eine schematische Darstellung eines Verlaufs einer Ausschaltbewegung eines Kontakts
eines erfindungsgemässen elektrischen Schaltgeräts, und
Fig.4 eine schematische Darstellung eines Verlaufs der Kontaktgeschwindigkeit beim
Ausschalten eines Kontakts eines erfindungsgemässen elektrischen Schaltgeräts.
[0009] Bei allen Figuren sind gleich wirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Alle für das unmittelbare Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Elemente
sind nicht dargestellt.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
[0010] Als elektrisches Schaltgerät wird zunächst ein Trenner betrachtet. Die Fig.1 zeigt
einen Schnitt durch ein schematisch dargestelltes Gehäuse 1 dieses Trenners. Das Gehäuse
1 wird in der Regel mit einem Isoliergas unter Druck gefüllt, besonders geeignet ist
hierfür Schwefelhexafluorid (SF
6). Die Sichtkanten des Gehäuses 1 sind, der besseren Anschaulichkeit halber, lediglich
angedeutet. Dieses Gehäuse 1 wird in der Regel gemeinsam mit den übrigen Kapselungsteilen
einer metallgekapselten gasisolierten Schaltanlage auf Erdpotential gelegt. Das Gehäuse
1 weist zwei in einer Ebene liegende Achsen 2,3 auf, die sich unter einem Winkel α
schneiden. Der Winkel α wird in der Regel als rechter Winkel ausgebildet, für besondere
Anwendungen sind jedoch auch vom rechten Winkel abweichende Winkel vorstellbar. In
der Regel wird das Gehäuse 1 druckdicht aus einer Aluminiumlegierung gegossen. Das
Gehäuse 1 weist mindestens vier kreisrunde Öffnungen 4,5,6 und 7 auf, die mit Flanschen
8,9,10 und 11 versehen sind. Dabei ist der Öffnung 4 der Flansch 8, der Öffnung 5
der Flansch 9, der Öffnung 6 der Flansch 10 und der Öffnung 7 der Flansch 11 zugeordnet.
Die Öffnungen 4,5,6 und 7 sind so angeordnet, dass sie im Zentrum durch die Achsen
2,3 durchdrungen werden, und zwar durchdringt die Achse 2 die Öffnungen 4 und 6 und
die Achse 3 die Öffnungen 5 und 7. Die Flansche 8,9,10 und 11 weisen Flächen auf,
die senkrecht zu den jeweiligen Achsen 2,3 angeordnet sind.
[0011] Die Öffnung 4 ist hier durch einen scheibenförmig ausgebildeten Isolator 12 verschlossen,
der eine elektrisch leitende Eingussarmatur 13 aufweist. Die Eingussarmatur 13 ist
mit einem Leiter 14 verschraubt. Der Isolator 12 wird mittels eines Aussenrings 15
gehalten, in den Nuten eingelassen sind für die Aufnahme von nicht dargestellten Dichtungsringen.
Der Aussenring 15 ist aus zwei gleich ausgebildeten metallischen, elektrisch leitenden
Ringen zusammengesetzt. Der Isolator 12 und der Aussenring 15 werden durch einen mit
dem Flansch 8 verschraubten Anschlussflansch 16 eines Nachbargehäuses 17 in Position
gehalten. Die Öffnung 5 ist hier durch einen Deckelflansch 18 verschlossen. Zwischen
dem Deckelflansch 18 und dem Flansch 9 ist ein Aussenring 15 montiert, der die nötigen,
nicht dargestellten Dichtungsringe, aufnimmt. Es ist jedoch auch möglich, auf diesen
Aussenring 15 zu verzichten und dafür die Auflagefläche des Deckelflansches 18 oder
die Auflagefläche des Flansches 9 mit einer Nut für die Aufnahme eines Dichtungsrings
zu versehen. Der Deckelflansch 18 ist mit einem Stutzen 19 versehen, der mittels einer
verschraubten Abdeckung 20 druckdicht verschlossen ist. In den Deckelflansch 18 bzw.
in die Abdeckung 20 können gegebenenfalls eine Berstscheibe und auch Anschlüsse für
die Gasversorgung des Gehäuses 1 eingebaut werden.
[0012] Die Öffnung 6 ist hier durch einen scheibenförmig ausgebildeten Isolator 12 verschlossen,
der eine elektrisch leitende Eingussarmatur 13 aufweist. Die Eingussarmatur 13 ist
mit einem Leiter 21 verschraubt. Der Isolator 12 wird aussen mittels eines Aussenrings
15 gehalten, in den Nuten eingelassen sind für die Aufnahme von nicht dargestellten
Dichtungsringen. Der Isolator 12 und der Aussenring 15 werden durch einen mit dem
Flansch 10 verschraubten Anschlussflansch 22 eines Nachbargehäuses 23 in Position
gehalten. Die Öffnung 7 ist hier durch einen Deckelflansch 18 verschlossen. Zwischen
dem Deckelflansch 18 und dem Flansch 11 ist ein Aussenring 15 montiert, der die nötigen,
nicht dargestellten Dichtungsringe, aufnimmt. Es ist jedoch auch möglich, auf diesen
Aussenring 15 zu verzichten und dafür die Auflagefläche des Deckelflanschs 18 oder
die Auflagefläche des Flanschs 11 mit einer Nut für die Aufnahme eines Dichtungsrings
zu versehen. Der Deckelflansch 18 ist mit einem Stutzen 19 versehen, der mittels einer
verschraubten Abdeckung 20 druckdicht verschlossen ist.
[0013] Das Gehäuse 1 und die oben beschriebenen Verschlussteile umschliessen einen Innenraum
24, in den die mit Hochspannung beaufschlagten Aktivteile von elektrischen Schaltgeräten,
hier sind dies, wie bereits erwähnt, die Aktivteile eines Trenners, eingebaut werden
können. Die Abdeckungen 20 können für den Einbau der unterschiedlichsten, bei metallgekapselten
gasisolierten Schaltanlagen eingesetzten Zusatzgeräte verwendet werden. Das Gehäuse
1 kann auch mit zusätzlichen Stutzen versehen werden, die für den Einbau von Sensoren
und Sichtfenstern zur optischen Kontrolle der Trennerstellung verwendet werden können.
In der Fig.1 ist im Zentrum des Gehäuses 1 ein Sichtfenster 25 vorgesehen, welches
in einen zylindrisch ausgebildeten Stutzen eingebaut ist, dessen Mittelachse senkrecht
zu der Ebene verläuft, in welcher die Achsen 2 und 3 liegen, und welche zudem genau
durch den Schnittpunkt der Achsen 2 und 3 geht. In die gegenüber liegende Wand des
Gehäuses 1 ist an der genau gleichen Stelle ein gleich ausgebildetes Sichtfenster
vorgesehen. Die Trennstelle aller Trennervarianten ist in dem Gehäuse 1 jeweils so
zentral angeordnet, dass sie durch das oben beschriebene Sichtfenster 25 kontrollierbar
ist.
[0014] Die Fig.2 zeigt einen vereinfachten Schnitt durch eine schematisch dargestellte erste
Ausführungsform eines als Trenner für metallgekapselte gasisolierte Hochspannungsschaltanlagen
ausgebildeten elektrischen Schaltgeräts in ausgeschaltetem Zustand. Dieser Trenner
ist als Längstrenner ausgebildet, wie er beispielsweise im Verlauf von metallgekapselten
gasisolierten Sammelschienen vorgesehen wird. Die Leiter 14 und 21 stellen hier die
jeweiligen Enden der auf Hochspannungspotential liegenden Sammelschienenabschnitte
dar. Der Leiter 14 ist mit der metallischen Eingussarmatur 13 des linken Isolators
12 verschraubt. Auf der dem Leiter 14 abgewandten Seite der Eingussarmatur 13 ist
ein dielektrisch günstig ausgebildetes elektrisch leitendes Winkelverbindungsstück
26 angeschlossen, welches eine um einen Winkel β gegen die Achse 2 geneigte Anschlussfläche
aufweist. Der Winkel β weist hier den Wert 30° auf, es sind jedoch, entsprechend der
Geometrie des Gehäuses 1, auch andere Werte des Winkel β vorstellbar, ein Winkelbereich
von 25° bis 35° für diesen Winkel β lässt sich in der Regel sinnvoll realisieren.
Die geneigte Anschlussfläche ist mit einem zylindrisch ausgebildeten Zwischenstück
27 verschraubt. Die der Anschlussfläche entgegengesetzte Seite des Zwischenstücks
27 ist mit einem Kontaktträger 28 verschraubt. Das Zwischenstück 27 erstreckt sich
entlang einer Achse 29, die in der gleichen Ebene liegt wie die Achsen 2 und 3 und
die gegenüber der Achse 2 um den Winkel β geneigt ist. Der Kontaktträger 28 ist dielektrisch
günstig ausgebildet, er ist aus Metall gefertigt. In den Kontaktträger 28 ist ein
zylindrisch ausgebildeter Gegenkontakt 30 eingelassen, der als feststehende Vorzündelektrode
des Trenners dient. In den Kontakträger 28 sind zudem Spiralkontakte 31 eingelassen,
die bei geschlossenem Trenner die Stromführung übernehmen. Der Gegenkontakt 30 erstreckt
sich in Richtung der Achse 3, welche zugleich die zentrale Achse des Gegenkontakts
30 bildet.
[0015] Der Leiter 21 ist mit der metallischen Eingussarmatur 13 des rechten Isolators 12
verschraubt. Auf der dem Leiter 21 abgewandten Seite der Eingussarmatur 13 ist ein
dielektrisch günstig ausgebildetes elektrisch leitendes Winkelverbindungsstück 26
angeschlossen, welches eine um einen Winkel β gegen die Achse 2 geneigte Anschlussfläche
aufweist. Es wird darauf geachtet, dass diese beiden Winkel β stets den gleichen Wert
aufweisen. Dieser Winkel β weist demnach hier ebenfalls den Wert 30° auf. Die geneigte
Anschlussfläche ist mit einem zylindrisch ausgebildeten Zwischenstück 27 verschraubt.
Die der Anschlussfläche entgegengesetzte Seite des Zwischenstücks 27 ist mit einem
Kontaktträger 32 verschraubt. Das Zwischenstück 27 erstreckt sich entlang einer Achse
33, die in der gleichen Ebene liegt wie die Achsen 2 und 3 und die gegenüber der Achse
2 um den Winkel β geneigt ist. Die Achse 33 verläuft parallel zur Achse 29.
[0016] Der Kontaktträger 32 ist dielektrisch günstig ausgebildet, er ist aus Metall gefertigt.
In den Kontaktträger 32 sind Spiralkontakte 34 für die Stromführung eingelassen. Im
Zentrum des Kontaktträgers 32 ist der bewegliche Trennerkontakt 35 angeordnet. Der
bewegliche Trennerkontakt 35 ist zylindrisch ausgebildet, seine Achse fällt mit der
Achse 3 zusammen. Der bewegliche Trennerkontakt 35 weist einen Schaltstift 36 auf,
der von einem rohrförmig ausgebildeten Kontaktrohr 37 umschlossen ist. Beim Einschalten
des Trenners macht das Kontaktrohr 37 nach dem Schaltstift 36 Kontakt mit den Spiralkontakten
31 des Kontaktträgers 28, beim Ausschalten des Trenners löst sich zuerst das Kontaktrohr
37 von den Spiralkontakten 31 des Kontaktkörpers 28, der Schaltstift 36 löst sich
erst danach vom Gegenkontakt 30. Eine Isolierstange 38, die durch einen Antrieb 39
betätigt wird, setzt den beweglichen Trennerkontakt 35 in Bewegung. Der Antrieb 39
ist auf dem oberen Stutzen 19 befestigt. Der Antrieb 39 weist einen drehzahlgesteuerten
Gleichstrommotor auf, dessen Rotor mit Permanentmagneten bestückt ist. Die Steuerbefehle
für den drehzahlgesteuerten Gleichstrommotor werden von einer übergeordneten, nicht
dargestellten Anlagenleittechnik generiert. Die Isolierstange 38 wird druckdicht aus
dem Gehäuse 1 herausgeführt. Die Isolierstange 38 wird vom drehzahlgesteuerten Gleichstrommotor
her über ein Hebelgetriebe bewegt, und als druckdichte Durchführung wird in der Regel
eine Drehdurchführung verwendet. Die dem Antrieb 39 zugewandte Seite des beweglichen
Trennerkontakts 35 ist mittels einer dielektrisch günstig ausgebildeten Abschirmung
40 aus einem elektrisch leitenden Material abgedeckt. Der bewegliche Trennerkontakt
35 erstreckt sich entlang der Achse 3, welche zugleich die zentrale Achse dieses Kontakts
bildet. Die Spiralkontakte 34 umschliessen das Kontaktrohr 37 und verbinden es elektrisch
leitend mit dem Kontaktträger 32.
[0017] Im eingeschalteten Zustand des Trenners fliesst der Strom vom Leiter 14 durch die
Eingussarmatur 13, das Winkelverbindungsstück 26, das Zwischenstück 27, den Kontaktträger
28, die Spiralkontakte 31, das Kontaktrohr 37, die Spiralkontakte 34, den Kontaktträger
32, das Zwischenstück 27, das Winkelverbindungsstück 26 und die Eingussarmatur 13
in den Leiter 21.
[0018] Die Fig.3 zeigt eine schematische Darstellung des Verlaufs der Ausschaltbewegung
s des Schaltstifts 36 in Abhängigkeit von der Zeit t. Die Bewegung des Kontaktrohrs
37, welches für die Führung des Nennstroms vorgesehen ist, wird hier nicht weiter
betrachtet. Im Augenblick T
0 erhält der geschlossene Trenner einen Ausschaltbefehl. Kurz danach, im Augenblick
T
1 beginnt die Ausschaltbewegung des Schaltstifts 36. Der Antrieb 39 beschleunigt den
Schaltstift 36 immer stärker bis im Augenblick T
2 die Kontakttrennung zwischen dem Schaltstift 36 und dem Gegenkontakt 30 erfolgt.
Der Schaltstift 36 wird noch weiter beschleunigt bis er seine Maximalgeschwindigkeit
erreicht. Diese Maximalgeschwindigkeit liegt bei diesem Trenner beispielsweise im
Bereich um 300 mm/sec, meistens jedoch etwas oberhalb von 300 mm/sec, besonders bewährt
hat sich die Geschwindigkeit von 330 mm/sec. Kurz nach dem Erreichen dieser Maximalgeschwindigkeit
wird der Schaltstift 36 wieder abgebremst, sodass er sich ab dem Augenblick T
3 mit einer kleineren Geschwindigkeit weiter in Ausschaltrichtung bewegt, diese Geschwindigkeit
liegt im Bereich um 50 mm/sec. Ab dem Augenblick T
4 wird der Schaltstift 36 jedoch wieder stärker beschleunigt, und zwar auf eine Geschwindigkeit
von etwa 300 mm/sec. Kurz vor dem Erreichen der Ausschaltstellung wird der Schaltstift
36 dann wieder abgebremst und läuft dann im Augenblick T
5 in die definitive Ausschaltstellung ein.
[0019] Die Fig.4 zeigt eine schematische Darstellung des Verlaufs der Geschwindigkeit v
des Schaltstifts 36 in Abhängigkeit von der Zeit t beim Ausschalten des Trenners.
Diese Darstellung zeigt die im Zusammenhang mit Fig.3 beschriebenen drei wesentlichen
Geschwindigkeitsbereiche A, B und C des Schaltstifts 36 ebenfalls. Der Bereich A umfasst
den Zeitabschnitt zwischen T
2 und T
3 der Bereich B umfasst den Zeitabschnitt zwischen T
3 und T
4 und der Bereich C umfasst den Zeitabschnitt zwischen T
4 und T
5.
[0020] Die vergleichsweise hohe Maximalgeschwindigkeit im Bereich A bringt den Vorteil mit
sich, dass für die in diesem Bereich A infolge von sogenannten "loop current-Schaltungen"
möglicherweise auftretenden Rückzündungen nur eine vergleichsweise kurze Zeitspanne
verbleibt. Infolge dieser vorteilhaften Begrenzung der möglichen Anzahl Rückzündungen
und der damit verbundenen Reduzierung des Abbrands wird die Lebensdauer des Schaltstifts
36 und des Gegenkontakts 30 vorteilhaft verlängert, was eine deutlich erhöhte Verfügbarkeit
des Trenners zur Folge hat. Als "loop current-Schaltungen" werden bei einer Schaltanlage,
die mit einem Doppel- oder Mehrfachsammelschienensystem versehen ist, die mit Hilfe
des Trenners vorgenommenen betrieblichen Umschaltungen unter Last von einem Sammelschienensystem
auf ein anderes verstanden.
[0021] Die vergleichsweise kleine Geschwindigkeit im Bereich B bringt den Vorteil mit sich,
dass beim Ausschalten von kapazitiven Strömen nach dem Durchlaufen dieses Bereichs
B lediglich eine vergleichsweise geringe "trapped charge" in der metallgekapselten
gasisolierten Hochspannungsanlage verbleibt. Als "trapped charge" werden auf den Aktivteilen
der Hochspannungsanlage verbliebene kapazitive Restladungen bezeichnet. Diese Restladungen
werden durch im Bereich B auftretende Rückzündungen zwischen dem Gegenkontakt 30 und
dem Schaltstift 36 zu einem beträchtlichen Teil abgebaut. Diese Restladungen beeinflussen
auch die Grösse der transienten Überspannungen, d.h. je kleiner diese Restladungen
sind, desto kleiner sind auch die Werte der zu erwartenden transienten Überspannungen.
Die Geschwindigkeit des Schaltstiftes 36 sollte jedoch im Bereich B wiederum nicht
so langsam sein, dass die Anzahl der in diesem Bereich auftretenden Rückzündungen
allzu gross wird, da jede dieser Rückzündungen entsprechende Ausgleichsvorgänge und
damit auch unerwünschte steile Spannungsspitzen (VFT, very fast transients) verursacht.
[0022] Im Bereich C wird der Schaltstift 36 dann nochmals auf eine vergleichsweise hohe
Geschwindigkeit beschleunigt, um zu erreichen, dass so schnell wie möglich die Position
des Schaltstifts 36 erreicht wird, die der vollen Trennstrecke entspricht, d.h. dieser
Distanz zwischen Schaltstift 36 und Gegenkontakt 30, die jeder der in der betreffenden
metallgekapselten gasisolierten Schaltanlage auftretenden Spannungsspitze standhält.
Im Zeitpunkt T
5 hat der Schaltstift 36 seine definitive Ausschaltposition erreicht, sein gesamter
Ausschalthub ist zurückgelegt.
[0023] Beim Einschalten des Trenners wird durch die durch den Antrieb 39 betätigte Isolierstange
38 der bewegliche Trennerkontakt 35 entlang der Achse 3 auf den feststehenden Gegenkontakt
30 zu bewegt. Eine gegebenenfalls durch Restladungen und/oder durch eine zwischen
dem Kontaktträger 32 und dem Kontaktträger 28 anliegende betriebsfrequente Spannung
hervorgerufene Vorzündung zwischen dem Schaltstift 36 und dem feststehenden Gegenkontakt
30 wird durch den Trenner einwandfrei beherrscht. Eine Ausweitung des Vorzündlichtbogens
hin zur Wand des Gehäuses 1 kann, bedingt durch die geometrische Anordnung der Trenneraktivteile,
nicht auftreten. Der Antrieb 39 des Trenners ist so ausgelegt, dass er in jedem möglichen
Betriebsfall die bewegliche Kontaktanordnung 35 sicher in die vorgesehene Einschaltstellung
bewegt, sodass stets eine einwandfreie Stromführung über das dafür vorgesehene Kontaktrohr
37 und die Spiralkontakte 31 und 34 gewährleistet ist. Bei einem Trenner wird beim
Einschalten in der Regel eine möglichst grosse Geschwindigkeit des Schaltstifts 36
während des gesamten Einschaltvorgangs angestrebt, die an sich ebenfalls mögliche
Abstufung der Einschaltbewegung wird bei diesem elektrischen Schaltgerät nicht genutzt,
da sie physikalisch nicht sinnvoll wäre.
[0024] Dieses hier für einen Trenner eingesetzte Antriebsprinzip, welches den Bewegungsverlauf
des Schaltstifts 36 den physikalischen Gegebenheiten, denen Trennerschaltvorgänge
unterworfen sind, optimal anpasst, kann natürlich auch, entsprechend modifiziert,
für andere Schaltgeräte und andere Schaltvorgänge verwendet werden. Dabei sind vor
allem Leistungsschalter mit ungleichförmigen Kontaktbewegungen vorstellbar, insbesondere
ist es auch vorstellbar, dass abhängig von der vorzunehmenden Schalthandlung, unterschiedliche
Kontaktbewegungen vorgesehen werden. Bei der Abschaltung kleiner induktiver Ströme
könnte beispielsweise bei einem Blaskolbenschalter die Ausschaltbewegung so langsam
ablaufen, dass die Beblasung des Lichtbogens so sanft erfolgt, dass ein Abreissen
des Lichtbogens vor dem Nulldurchgang ausgeschlossen ist, sodass keine durch das Abreissen
verursachte Überspannungen auftreten können, Schutzmassnahmen gegen derartige Überspannungen
bräuchten deshalb nicht vorgesehen werden, eine wesentliche Verbilligung der Schaltanlage,
in welcher dieser Leistungsschalter eingesetzt wird, wäre die vorteilhafte Folge.
Bei einer Leistungsabschaltung würde der gleiche Blaskolbenschalter jedoch mit einer
vergleichsweise grossen Kontaktgeschwindigkeit arbeiten, um in einer der üblichen
Kolben-Zylinder-Anordnung in kürzester Frist den für die Beblasung des Lichtbogens
nötigen Blasdruck zu erzeugen.
[0025] Die Bewegungsabläufe von Schaltgeräten an die physikalischen Gegebenheiten der entsprechenden
Schalthandlungen anzupassen ist in allen Bereichen der Verteilung der elektrischen
Energie vorteilhaft, also auf allen Spannungsebenen, in Freiluft- und gekapselten
Schaltanlagen und auch in Gleich- und Wechselstromnetzen. Es könnten bei der optimalen
Anpassung der Kontaktbewegung auch die Einflüsse unterschiedlicher Isolier- und/oder
Löschmedien, beispielsweise von flüssigen oder gasförmigen Medien, sehr einfach berücksichtigt
werden.
BEZEICHNUNGSLISTE
[0026]
- 1
- Gehäuse
- 2,3
- Achsen
- 4,5,6,7
- Öffnungen
- 8,9,10,11
- Flansche
- 12
- Isolator
- 13
- Eingussarmatur
- 14
- Leiter
- 15
- Aussenring
- 16
- Anschlussflansch
- 17
- Nachbargehäuse
- 18
- Deckelflansch
- 19
- Stutzen
- 20
- Abdeckung
- 21
- Leiter
- 22
- Anschlussflansch
- 23
- Nachbargehäuse
- 24
- Innenraum
- 25
- Sichtfenster
- 26
- Winkelverbindungsstück
- 27
- Zwischenstück
- 28
- Kontaktträger
- 29
- Achse
- 30
- Gegenkontakt
- 31
- Spiralkontakte
- 32
- Kontaktträger
- 33
- Achse
- 34
- Spiralkontakte
- 35
- beweglicher Trennerkontakt
- 36
- Schaltstift
- 37
- Kontaktrohr
- 38
- Isolierstange
- 39
- Antrieb
- 40
- Abschirmung
- α, β
- Winkel
- s
- Weg
- t
- Zeit
- v
- Geschwindigkeit
- A,B,C
- Bereiche
1. Elektrisches Schaltgerät mit mindestens zwei auf einer Achse (3) beabstandet angeordneten
Kontaktträgern (32,28), mit mindestens einem entlang dieser Achse (3) beweglichen
Kontakt (Schaltstift 36), der im eingeschalteten Zustand des Schaltgeräts den Abstand
zwischen den mindestens zwei Kontaktträgern (32,28) elektrisch leitend überbrückt,
mit einem den beweglichen Kontakt beaufschlagenden Antrieb (39), der von einer übergeordneten
Anlagenleittechnik ansteuerbar ausgelegt ist, dadurch gekennzeichnet,
- dass der mindestens eine bewegliche Kontakt (Schaltstift 36) während mindestens
eines Schaltvorgangs mit mindestens zwei unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegbar
ist, und
- dass mindestens eine der mindestens zwei Geschwindigkeiten optimal an die jeweiligen,
für den betreffenden Schaltvorgang massgebenden, physikalischen Gegebenheiten angepasst
ist.
2. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- dass als Antrieb (39) ein Elektromotor vorgesehen ist.
3. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
- dass als Elektromotor ein drehzahlgesteuerter Gleichstrommotor vorgesehen ist.
4. Elektrisches Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
- dass als elektrisches Schaltgerät ein Trenner mit einem beweglichen Kontakt, welcher
als Schaltstift (36) ausgebildet ist, vorgesehen ist, wobei die Ausschaltbewegung
des Schaltstifts (36) in drei Bereichen (A,B,C) jeweils unterschiedliche Geschwindigkeiten
aufweist.
5. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
- dass im ersten Bereich (A) eine Maximalgeschwindigkeit von über 300 mm/sec, insbesondere
jedoch 330 mm/sec, vorgesehen ist,
- dass im an den ersten anschliessenden zweiten Bereich (B) eine Geschwindigkeit im
Bereich um 50 mm/sec vorgesehen ist, und
- dass im an den zweiten anschliessenden dritten Bereich (C) eine Geschwindigkeit
im Bereich um 300 mm/sec vorgesehen ist.
6. Elektrisches Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
- dass als elektrisches Schaltgerät ein Leistungsschalter vorgesehen ist.
7. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
- dass der Antrieb (39) durch die übergeordnete Anlagenleittechnik so erregt wird,
dass der mindestens eine bewegliche Kontakt des Leistungsschalters, abhängig vom bevorstehenden
Schaltfall, mit entsprechend angepasster Geschwindigkeit oder mit mindestens zwei
unterschiedlichen Geschwindigkeiten den diesem Schaltfall entsprechenden Hub durchläuft.
8. Elektrisches Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
- dass als elektrisches Schaltgerät ein Erdungstrenner, ein Schnellerder oder ein
Lastschalter vorgesehen ist.
9. Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Schaltgeräts, mit mindestens zwei auf einer
Achse (3) beabstandet angeordneten Kontaktträgern (32,28), mit mindestens einem entlang
dieser Achse (3) beweglichen Kontakt (Schaltstift 36), der im eingeschalteten Zustand
des Schaltgeräts den Abstand zwischen den mindestens zwei Kontaktträgern (32,28) elektrisch
leitend überbrückt, mit einem den beweglichen Kontakt beaufschlagenden Antrieb (39),
der von einer übergeordneten Anlagenleittechnik angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet,
- dass sich der mindestens eine bewegliche Kontakt (Schaltstift 36) während mindestens
eines Schaltvorgangs mit mindestens zwei unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegt,
und
- dass mindestens eine der mindestens zwei Geschwindigkeiten optimal an die jeweiligen,
für den betreffenden Schaltvorgang massgebenden, physikalischen Gegebenheiten angepasst
ist.