Hochspannungsschalter und dessen Verwendung

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungsschalter mit wenigstens einem beweglichen Kontakt, auf welchen in der Einschaltstellung eine Vorspannung in Ausschaltrichtung wirkt sowie mit einer Vorrichtung zur Verriegelung des beweglichen Kontaktes in der Einschaltstellung, wobei die Verriegelung durch Detonation einer Sprengladung lösbar ist, und eine Verwendung desselben.

[0002] Ein Hochspannungsschalter der eingangs genannten Art ist aus Fig. 6 der CH-A-321 671 bekannt. Beim bekannten Schalter wird ein beweglicher Kontakt durch eine Feder in Auschaltrichtung vorgespannt. Durch Detonation eines Sprengauslösers wird eine den Schalter in eingeschalteter Stellung haltende Verriegelung gelöst, und der bewegliche Kontakt wird durch die Wirkung der sich entspannenden Feder in Ausschaltrichtung bewegt. Der bei der Detonation auftretende Druck bewirkt ferner über eine Kolben-Zylinder-Anordnung die Beblasung der Schaltstrecke. Nach jeder Ausschaltung des Schalters muss dieser spannungsfrei geschaltet, danach manuell in Einschaltstellung gebracht und mit einer neuen Verriegelung versehen werden. Zuletzt wird dann ein neuer Sprengauslöser eingebaut und anschliessend die Netzspannung wieder zugeschaltet.

[0003] Das bei einem derartigen Schalter stets erforderliche manuelle Nachladen, wirkt sich störend auf den Netzbetrieb aus, da jede Abschaltung eine längere Stillegung des abgeschalteten Netzteiles zur Folge hat.

[0004] Ein Hochspannungsschalter ähnlich der eingangs genannten Art ist aus der Fig. 3 der FR-A-1 535 272 bekannt. Beim bekannten Schalter werden die beweglichen Kontakte durch mit Druckgas beaufschlagte Kolben-Zylinder-Anordnungen in Einschaltrichtung vorgespannt. Durch Detonation eines Sprengauslösers wird eine den Schalter in ausgeschalteter Stellung haltende Verriegelung gelöst und die beweglichen Kontakte werden durch die Wirkung des die Kolben-Zylinder-Anordnungen beaufschlagenden Druckgases in Einschaltrichtung bewegt. Nach jeder Einschaltung kann dieser Schalter wieder ausgeschaltet werden. Danach wird er spannungsfrei geschaltet, das Druckgas wird aus dem gesamten Schalter entfernt und erst dann kann eine neue Verriegelung mit Sprengauslöser eingebaut werden. Nach dem erneuten Füllen mit Druckgas und dem Zuschalten der Netzspannung ist der bekannte Schalter wieder betriebsbereit.

[0005] Beim Einsatz von einem derartigen Schalter behindern die mit dem manuellen Nachladen verbundenen Arbeiten den Netzbetrieb.

[0006] Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung, wie sie im Anspruchen 1 gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, einen Hochspannungsschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher nach einer Ausschaltung und dem folgenden Einschalten mindestens eine weitere Ausschaltung durchführen kann, ohne dass dazwischen manuelle Eingriffe am Schalter nötig sind, und eine Verwendung eines solchen Schalters anzugeben.

[0007] Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass mit einem derartigen Hochspannungsschalter ausgestattete Netze bezüglich Stromüberlastung weniger aufwendig dimensioniert werden müssen. Ein in Reihe zu einem derartigen Hochspannungsschalter geschalteter Leitungsschalter braucht demnach nur für kleine Abschaltleitungen ausgelegt zu sein, da er lediglich die normalen Betriebsschaltungen auszufüren hat.

[0008] Besonders vorteilhaft wirkt sich aus, dass der Hochspannungsschalter nach erfolgter Ausschaltung stromlos wieder einschaltet und danach wieder voll ausschaltfähig ist, ohne dass ein manuelles Nachladen notwendig ist.

[0009] Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert.

[0010] Es zeigt:

Fig. 1 eine beispielsweise erfindungsgemässe Ausgestaltung des Halbperioden-Hochspannungsschalters,

Fig. 2 einen teilweisen Schnitt durch die Löschkammer des Halbperioden-Hochspannungsschalters,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine in Fig. 1 nur vereinfacht dargestellte Drehvorrichtung,

Fig. 4 den Schnitt IV-IV aus Fig. 3,

Fig. 5 einen Schnitt durch die in Fig. 1 nur symbolisch dargestellte Drehvorrichtung mit einem Vorbindungsteil,

Fig. 6 den Schnitt VI-VI aus Fig. 5,

Fig. 7 eine beispielsweise Verwendung des HalbperiodenHochspannungsschalters in einer Schaltanlage und

Fig. 8 eine andere Verwendung des erfindungsgemässen Halbperioden-Hochspannungsschalters.

[0011] Fig. 1 zeigt die Gesamtanordnung des erfindungsgemässen Halbperioden-Hochspannungsschalters 1. In dieser Zeichnung ist ein teilweisem Schnitt ein fester Kontakt 2 und ein beweglicher Kontakt 3 gezeigt, die sich in einer Löschkammer 1' befinden, wobei in einem weiteren Schnitt eine Isolationskapselung 4 und eine Isolierstange 5 gezeigt sind. Im unteren Teil der Fig. 1 sind schematisch weitere Funktionsteile des Halbperioden-Hochspannungsschalters gezeigt. Ein hochdruckbehälter 6 ist über ein Nachfüllventil 7 mit einer Vorrichtung 8 mit einem Einschaltkolben verbunden. Ein Verbindungsteil 9 führt zu einer Drehvorrichtung 10, deren Fortsetzung eine Vorrichtung 11 mit einem Ausschaltkolben ist. Die Detailausführungen der Einzelteile werden anhand folgender Zeichnungen näher erläutert.

[0012] Die Bezugsziffern bezeichnen in allen Zeichnungen dieselben Teile.

[0013] In Fig. 2 ist ein Schnitt durch einen Teil einer Löschkammer 1' dargestellt. Der feste Kontakt 2 ist mit einem Kontaktkörper 12 versehen. Der bewegliche Kontakt 3 weist einen Kontaktkörper 13 auf. Der feste Kontakte 2 enthält einen Gleitkontakt 14, der bewegliche Kontakt 3 einen Gleitkontakt 15. Zwischen den Kontaktkörpern 12 und 18 ist eine Dichtung 16 befestigt. Der Kontaktkörper 13 ist mit einer Abschirmung 17 versehen. - Der Kontaktkörper 12 wird in seine Kontaktlage mit einer zylindrischen Druckfeder 19 gedrückt, wobei eine weitere zylindrische Druckfeder 20 dem Kontaktkörper 18 zugeordnet ist. Der feste Kontakt 2 wird durch eine Stromführung 21 mit einem nicht dargestellten Anschlusskontakt verbunden. Der Gleitkontakt 15 weist eine Stromführung 22 auf, in der eine ringförmige Dichtung 24 gelagert ist. Der bewegliche Kontakt 3 enthält weiter einen Verbindungsstern 23, der mit der Isolierstange 5 verbunden ist. Die Halterung des Verbindungssternes 23 wird mittels zweier Ringe 25 durchgeführt.

[0014] In Fig. 3 ist die Vorrichtung 11 und teilweise die Drehvorrichtung 10 aus Fig. 1 näher erläutert. In einem Zylindergehäuse 26 ist ein Ausschaltkolben 27 verschiebbar gelagert. Dieser Ausschaltkolben 27 ist mit einer Kolbenstange 28 verbunden und mit einem Dichtungsring 29 versehen, der in einer Nut 30 gelagert ist. Die Kolbenstange 28 ist mit einer sternförmigen Halterung 31 geführt. Im unteren Teil der Fig. 3 ist eine Eingriffsscheibe 32 der Drehvorrichtung 10 dargestellt. Um die Konstruktion dieser Eingriffsscheibe 32 besser zu verstehen, sollte man auch den in Fig. 4 gezeigten Schnitt IV-IV betrachten. Die Eingriffsscheibe 32 ist mit einem Stössel 33 versehen, der den Ausschaltkolben 27 berührt. Der Stössel 33 ist in zwei Führungsringen 34 geführt. Die Eingriffsscheibe 32 ist mit zwei Bohrungen 35 versehen. In Fig. 3 ist wegen der Uebersichtlichkeit nur eine Trennschraube 36 gezeichnet. Die Lage der übrigen Trennschrauben 36 ist aus Fig. 4 sichtbar. In der Eingriffsscheibe 32 sind mehrere Kippsegmente 37 drehbar mittels Lagerbolzen 39 befestigt. Die Trennschrauben 36 sind mit Distanzhülsen 38 versehen. Unter den Trennschrauben 36 ist ein Schutzblech 40 befestigt, das die Aufgabe hat, das Herausfallen der unteren Teile der Trennschrauben 36 zu verhindern. Mit der Bezugsziffer 41 ist die Mutter der Trennschraube 36 bezeichnet, wobei diese Mutter 41 mit einer Tellerfeder 42 unterstützt ist. Die Drehvorrichtung 10 ist mit einem Zylindergehäuse 43 versehen, wobei sowohl das Zylindergehäuse 43 als auch das Zylindergehäuse 26 mit entsprechenden schiebenförmigen Platten wegen der Einfachheit einstückig gezeichnet sind. Es ist selbstverständlich, dass sie aus Montagegründen aus mehreren Teilen bestehen. Wie in der Fig. 4 gut sichtbar ist, weist die Eingriffsscheibe 32 hakenförmige Teile 44 auf, in denen Ausnehmungen 45 für die Abstützung gegenüber den Trennschrauben 36 ausgebildet sind.

[0015] Die Fig. 5 zeigt im Schnitt eine beispielsweise Ausgestalltung des Verbindungsteiles 9 aus Fig. 1. wobei in dieser Fig. 5 auch die Eingriffsscheibe 32 aus den Fig. 3 und 4 vereinfacht gezeigt ist. In einer Hülse 46 der Drehvorrichtung 10 ist ein Bolzen 48 gelagert. Die Hülse 46 ist mit zwei Tragarmen 46' gehalten, die auch in dem in Fig. 6 gezeigten Schnitt VI-VI gut sichtbar sind. Die Hülse 46 ist mit einer kulissenartigen Ausnehmung 47 versehen, die eine Schlinge bildet. In diese kulissenartige Ausnehmung 47 greift eine Rolle 49 ein, die drehbar im Bolzen 48 gelagert ist. Der Bolzen 48 trägt eine Platte 50, die mit zwei Zapfen 51 versehen ist. Diese Zapfen 51 dienen zum Eingreifen in die Bohrungen 35 der Eingriffsscheibe 32. Im unteren Teil der Fig. 5 ist ein Einschaltkolben 52 gezeigt, der mit einem Einschaltsstössel 53 verbinden ist. Dieser Einschaltstössel 53 weist eine ringförmige Nut 54 auf, in welche zwei nur symbolisch gezeichnete Fixierbolzen 55 eingreifen, die im Bolzen 48 eingepresst sind und die Drehbewegung des Bolzens 48 gegenüber dem Einschaltstössel 53 erlauben. Die Vorrichtung 8 mit dem Einschaltkolben 52 ist mit einem Zylindergehäuse 56 versehen, in dem eine Bohrung 57 ausgeführt ist. Der Einschaltkolben 52 wird mit einer Druckfeder 58 gegenüber dem Zylindergehäuse 56 abgestützt.

[0016] Fig. 6 zeigt den Schnitt VI-VI aus der Fig. 5. In dieser Fig. sieht man gut die Lage der Rolle 49 in der Kulissenartigen Ausnemung 47 der Hülse der Drehvorrichtung 10.

[0017] In den Fig. 7 und 8 sind zwei Beispiele für die Verwendung des erfindungsgemässen Hochspannungsschalters 1 gezeigt. Mit der Bezugsziffer 59 sind Leitungsschalter bezeichnet, mit 60 Transformatoren, mit 61 Sammelschienen und mit 62 Leitungen. Wie aus der Fig. 7 ersichtlich, ist je ein Halbperioden-Hochspannungsschalter 1 in Serie mit einem Lietungsschalter 59 eingeschaltet, wobei diese Serienschaltung über je einen Transformator 60 die zuständige Sammelschiene 61 speist. Die beispielsweise Schaltung gemäss Fig. 8 zeigt eine Variante, bei der der erfindungsgemässe Halbperioden-Hochspannungsschalter 1 in Serie mit je einem Leistungsschalter 59 direkt in die Leitungen 62 in der Schaltanlage geschaltet ist.

[0018] Der für die schnelle Wirkungsweise des Erfindungsgemässen Halbperioden-Hochspannungsschalters 1 wichtigste Bestandteil wird durch die Trennschrauben 36 in diesem Beispiel in Zusammenarbeit mit der Eingriffsscheibe 32 massgebend. Die Trennschrauben sind an sich bekannt. Es sind Schrauben, die über eine nicht dargestellte Zündsteuerung einen Auslöseimpuls erhalten, wobei sie in der Sollzone abgesprengt werden und sich in den Halterungen vernieten.

[0019] Die Funktionsweise des Halbperioden-Hochspannungsschalters ist praktisch schon aus den Zeichnungen und aus deren Beschreibung sichtbar.

[0020] Beim Ausschalten des Halbperioden-Hochspannungsschalters 1 ist die Funktionsweise wie folgt: Wenn ein Auslösesystem einen Fehlerstrom detektiert, der einen vorgegebenen Schwellenwert überschreiten wird, gibt es einen Auslöseimpuls auf die die vorgespannte Kolbenstange 28 haltende Trennschraube 36. Bei Verwendung von mehreren Trennschrauben 36 in einer vorrichtung überträgt die Zündsteuerung den Auslöseimpuls auf die Trennschraube bzw. die Tennschrauben 36, die gerade im Eingriff mit der Eingriffsscheibe 32 sind. Die Trennschraube 36 wird abgesprengt und löst die mechanische Verbindung zwischen dem Zylindergehäuse 43 der Drehvorrichtung 10 und der Eingriffsscheibe 32. Im äusseren Teil der Löschkammer 1' befindet sich gasgemisch SFJ N₂, das durch die Schaltersäule aus dem Hochdruckbehälter 6 in die Löschkammer 1' eingedrungen ist. Nachdem die Trennschraube 366 abgesprengt wurde, beschleunigt der Ausschaltkoblen 27 unter der Wirkung des ständig anstehenden Gasgemisch-Druckes die beweglichen Kontakte 3. Die Dichtung 16 in der Löschkammer 1' öffnet und gibt den Druck auf die Kontakte 12, 13 frei. Nach Kontakttrennung wird der Lichtbogen scharf beblasen und im Null-Durchgang gelöscht. Der in der folge öffnende Leistungsschalter 59 übernimmt die Isolation.

[0021] Die stromlose Einschaltung des Halbperioden- Hochspannungsschalters 1 folgt sofort auf die Ausschaltung. Das Nachfüllventil 7 des Hochdruckbehälters 6 wird geöffnet und das in die Schaltersäule einströmende SF_B/N₂-Gemisch strömt unter den Einschaltkolben 52 und bewegt diesen in der Einschaltrichtung. Der Einschaltkolben 52 nimmt den Bolzen 48 der Drehvorrichtung 10 mit. Die mit den Zapfen 51 fixierte Eingriffsscheibe 32 wird ebenfalls mitgenommen und am Ende der Bewegung in einer intakten Trennschraube 36 verriegelt. Gleichfalls mitgenommen und in Einschaltrichtung bewegt werden der Ausschaltkolben 27 und die damit fest verbunden Elemente: die Isolierstange 5 und die beweglichen Kontakte 3. Wenn der Druck in dem Hochspannungsschalter 1 wieder seinen Nennwert erreicht hat, wird das Nachfüllventil 7 abgeschlossen und der Halbperioden-Hochspannungsschalter 1 ist wieder für eine Ausschaltung bereit.

[0022] Es ist selbstverständlich, dass der Erfindungsgegenstand auf das in der Zeichnung Dargestellte nicht beschränkt ist. So kann z.B. nur eine Trennschraube 36 verwendet werden, die jedoch nach jedem Aus- und Einschalten ausgewchselt werden muss. dieser Nachteil wird teilweise dadurch kompensiet, dass die Konstruktion der Aus-und Einschaltvorrichtung vereinfacht werden kann. Der Erfindungsgegenstand ist auch für andere Schalterarten geeignet, als dargestellt.

Ansprüche

1. Hochspannungsschalter mit wenigstens einem beweglichen Kontakt (3), auf welchen in der Einschaltstellung eine Vorspannung in Ausschaltrichtung wirkt sowie mit einer Vorrichtung zur Verriegelung des beweglichen Kontaktes (3) in der Einschaltstellung, wobei die Verriegelung durch Detonation einer Sprengladung lösbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsvorrichtung mindestens zwei Trennschrauben (36) aufweist, von denen eine erste Trennschraube (36) die Verriegelung des beweglichen Kontaktes (3) in der Einschaltstellung bewirkt und eine zweite Trennschraube (36) die Verriegelung des beweglichen Kontaktes (3) nach einer auf eine Ausschaltung erfolgenden erneuten Einschaltung.

2. Hochspannungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsvorrichtung in Wirkverbindung mit einer Drehvorrichtung (10) steht, in deren Zylindergehäuse (43) die mindestens zei Trennschrauben (36) befestigt sind und eine Eingriffsscheibe (32) drehbar gelagert ist, die mit Ausnehmunghen (45) zum Abstützen auf die Trennschrauben (36) versehen ist, und dass die Eingriffsscheibe (32) trennbar mit einem Bolzen (48) der Drehvorrichtung verbunden ist, wobei dieser Bolzen (48) mit einer kulissenartigen drehführung (47, 49) versehen und mit einem Einschaltkolben (52) verbunden ist.

3. Hochspannungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennschrauben (36) in dem Zylindergehäuse (43) der Drehvorrichtung (10)) in derselben Entfernung von der Drehachse befestigt sind.

4. Hochspannungsschalter nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Trennschraube (36) sowohl im Zylindergehäuse (43) der Drehvorrichtung (10) als auch in der Eingriffsscheibe (32) befestigt ist.

5. Hochspannungsschalter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennschrauben (36) und die Ausnehmungen (45) der Eingriffsscheibe (32) in der Richtung der Drehachse in zwei oder mehreren Stufen ausgeführt sind.

6. Hochspannungsschalter nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die kulissenartige Drehführung (47,49) durch eine im Bolzen (48) drehbar angeordnete Rolle (49) gebildet ist, die in eine kullisssenartige Ausnehmung (47) in der inneren Wand der Hülse (46) der Drehvorrichtung (10) eingreift, wobei die Ausnehmung (47) eine Schlinge bildet.

7. Verwendung des Hochspannungsschalters nach einem der Ansprüche 1 bis 6 als Halbperioden-Hochspannungsschalter in Serie mit wenigstens einem Leistungsschalter (59) in einer Schaltanlage (Fig. 7 und 8).

Revendications

1. Disjoncteur à haute tension avec au moins un contact mobile (3), sur lequel, en position de fermeture, agit un tension préalable dans le sens de l'ouverture, ainsi qu'avec un dispositif de verrouillage du contact mobile (3) dans sa position de fermeture, le verrouillage pouvant être débloqué par la détonation d'une charge explosive, caractérisé en ce que le dispositif de verrouillage comprend au moins deux vis de séparation (36), dont une première vis de séparation (36) provoque le verrouillage du contact mobile (3) dans la position de fermeture et dont une deuxième vis de séparation (36) assure le verrouillage du contact mobile (3) après un nouvel enclenchement survenant après un déclenchement.

2. Disjoncteur à haute tension suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de verrouillage se trouve en liaison opérationnelle avec un dispositif rotatif (10), dans le corps cylindrique (43) duquel snt fixées les au moins deux vis de séparation (36) et où est également logé un disque d'attaque (32) rotatif qui est pourvu de creux (45) destinés à prendre appui sur les vis de séparation (36), et en ce que le disque d'attaque (32) est relié de façon amovible à un boulon (48) du dispositif rotatif, ce boulon (48) étant pourvu d'un guide rotatif (47, 49) à coulisse et étant attaché à un piston d'enclenchement (52).

3. Disjoncteur à haute tension suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les vis de séparation (36) sont fixées dans le corps cylindrique (43) du dispositif rotatif (10) à la même distance de l'axe de rotation. -

4. Disjoncteur à haute tension suivant une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la première vis de séparation (36) est fixée aussi bien dans le corps de cylindre (43) du dispositif rotatif (10) que dans le disque d'attaque (32).

5. Disjoncteur à haute tension suivant une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les vis de séparation (36) et les creux (45) du disque d'attaque (32) sont réalisés en deux ou plusieurs étages dans la direction de l'axe de rotation.

6. Disjoncteur à haute tension suivant une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le guide rotatif à coulisse (47, 49) est formé par un galet (49) rotatif monté dans le boulon (48), galet qui s'engage dans une cavité (47) à coulisse ménagée dans la paroi intérieure de la douille (46) du dispositif rotatif (10), la cavité (47) formant une boucle.

7. Utilisation du disjoncteur à haute tension suivant une des revendications 1 à 6 comme disjoncteur à haute tension à demi-période en série avec au moins un disjoncteur de puissance (59) dans une installation de commutation (Fig. 7 et 8).

Claims

1. High-voltage switch comprising at least one moving contact (3) which, in its switched-on position, is acted upon by an initial tension in the switched-off direction, and a device for latching the moving contact (3) in the switched-on position, in which arrangement the latching can be released by detonating an explosive charge, characterised in that the latching device is provided with at least two separating screws (36), of which a first separating screw (36) effects the latching of the moving contact (3) in the switched-on position and a second separating screw (36) effects the latching of the moving contact (3) after a new switching-on action following a switching- off action.

2. High-voltage switch according to Claim 1, characterised in that the latching device is effectively connected to a rotating device (10) in the cylindrical housing (43) of which at least two of the separating screws (36) are mounted and an engagement disc (32) is rotatably supported which is provided with recesses (45) for supporting it on the separating screws (36), and that the engagement disc (32) is separably connected to a bolt (48) of the rotating device, in which arrangement this bolt (48) is provided with a crank-like rotation guide (47, 49) and is connected to a switching-on piston (52).

3. High-voltage switch according to Claim 2, characterised in that the separating screws (36) are mounted in the cylindrical housing (43) of the rotating device (10) at the same distance from the axis of rotation.

4. High-voltage switch according to one of claims 2 or 3, characterised in that the first separating screw (36) is mounted both in the cylindrical housing (43) of the rotating device (10) and in the engagement disc (32).

5. High-voltage switch according to one of Claims 2 to 4, characterised in that the separating screws (36) and the recesses (45) in the engagement disc (32) are constructed in two or more steps in the direction of the axis of rotation.

6. High-voltage switch according to one of Claims 2 to 5, characterised in that the crank-like rotation guide (47, 49) is formed by a roller (49) which is arranged to be rotatable in the bolt (48) and which engages a crank-like recess (47) in the inside wall of the sleeve (46) of the rotating device (10), in which arrangement the recess (47) forms a loop.

7. Application of the high-voltage switch according to claims 1 to 6 as a half-period high-voltage switch in series with at least one circuit breaker (59) in a switching system (Figures 7 and 8).

Zeichnung