DE19736708C1 - Electrical high voltage switch - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Hochspan nungsschalter mit einer Kontaktanordnung, die zwei Kontakt stücke aufweist, von denen wenigstens eines mittels eines An triebes antreibbar ist und mit einer Kolben-Zylinder-Anord nung und mit einer Kolben-Zylinder-Anordnung, welche einen ersten Kompressionskolben, einen zweiten Kompressionskolben und einen feststehenden Zylinder aufweist, zur Erzeugung ei ner auf den Lichtbogen einwirkenden Löschmittelströmung.The invention relates to an electrical high voltage Switch with a contact arrangement, the two contact has pieces, of which at least one by means of an is driven and with a piston-cylinder arrangement tion and with a piston-cylinder arrangement, which one first compression piston, a second compression piston and has a fixed cylinder for generating egg extinguishing agent flow acting on the arc.
Aus der OS-DE 19 66 973 ist ein derartiger elektrischer Schalter bekannt. Dieser weist zwei hohl ausgebildete Kon taktstücke, von denen eines bewegbar ist und ein antreibbares Überbrückungskontaktstück auf. Mittels einer Kolben-Zylinder- Anordnung wird während eines Ausschaltvorgangs eine auf einen Lichtbogen einwirkende Löschmittelströmung erzeugt. Vorwie gend wird SF6-Gas als Löschmittel verwendet. Ein Teil der Kolben-Zylinder-Anordnung ist starr mit dem antreibbaren Überbrückungskontaktstück verbunden und mit diesem gemeinsam bewegbar. Der andere Teil der Kolben-Zylinder-Anordnung ist mittels eines Getriebes mit dem Antrieb verbunden und mit diesem gegensinnig zur Antriebsbewegung des Überbrückungskon taktstücks bewegbar. Durch die gegensinnige Bewegung von Kol ben und Zylinder der Kolben-Zylinder-Anordnung wird während eines Ausschaltvorgangs eine hohe Kompression des Löschgases erreicht, wodurch eine starke Löschmittelströmung zur Löschung des Lichtbogens erzeugt werden kann.Such an electrical switch is known from OS-DE 19 66 973. This has two hollow con pieces, one of which is movable and a drivable bridging contact piece. An extinguishing agent flow acting on an arc is generated by means of a piston-cylinder arrangement during a switch-off process. SF 6 gas is mainly used as an extinguishing agent. Part of the piston-cylinder arrangement is rigidly connected to the drivable bridging contact piece and can be moved together with it. The other part of the piston-cylinder arrangement is connected to the drive by means of a gear and can be moved in opposite directions to the drive movement of the contact piece of the bridge. Due to the opposite movement of the piston and cylinder of the piston-cylinder arrangement, a high compression of the extinguishing gas is achieved during a switch-off process, as a result of which a strong flow of extinguishing agent can be generated to extinguish the arc.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Kompressionsvorgang des Löschgases während des Ausschaltvor gangs in elektrischen Hochspannungsschaltern weiter zu ver bessern und den konstruktiven Aufwand zu verringern. The present invention is based on the object Compression process of the extinguishing gas during the switch off in electrical high-voltage switches improve and reduce the design effort.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der zweite Kompressionskolben mittels einer mit dem antreibbaren Kontaktstück verbundenen Kulisse und eines von dieser ange triebenen ortsfest gelagerten Hebels gegensinnig zur Aus schaltbewegung des Antriebes bewegbar ist.The object is achieved in that the second compression piston by means of one that can be driven Contact piece connected backdrop and one of these driven stationary lever in opposite directions switching movement of the drive is movable.
Die Aufgabe kann auch erfindungsgemäß dadurch gelöst werden, daß der zweite Kompressionskolben mittels einer mit ihm ver bundenen ersten Zahnstange, eines ortsfest gelagerten Zahnra des und einer mit einem antreibbaren Kontaktstückträger ver bundenen zweiten Zahnstange antreibbar ist.According to the invention, the object can also be achieved by that the second compression piston by means of a ver tied first rack, a stationary rack and one with a drivable contact piece carrier tied second rack is driven.
Hierdurch wird erreicht, daß mittels nur einer, den Antrieb und das bewegliche Kontaktstück verbindenden Schaltstange so wohl das bewegliche Kontaktstück, als auch beide Teile der Kolben-Zylinder-Anordnung gleichzeitig bewegt werden können. Hierdurch entfällt die Konstruktion einer aufwendigen mecha nischen Vorrichtung, die die gegensinnige Bewegung des einen Teils der Kolben-Zylinder-Anordnung vom Antrieb des Schalters ableitet.This ensures that by means of only one, the drive and the movable contact piece connecting switching rod so probably the movable contact piece, as well as both parts of the Piston-cylinder arrangement can be moved simultaneously. This eliminates the need for a complex mecha African device that the opposite movement of the one Part of the piston-cylinder arrangement from the drive of the switch derives.
Durch die Gestaltung der Relativbewegung des ersten, starr mit dem antreibbaren Kontaktstück verbundenen Kompressions kolbens und des zweiten, vom antreibbaren Kontaktstück beweg baren Kompressionskolbens, kann der Löschgasdruck den Erfor dernissen des Ausschaltvorgangs angepaßt werden.By designing the relative movement of the first, rigid compression connected to the drivable contact piece piston and the second, moved by the drivable contact piece compressible piston, the extinguishing gas pressure can increase the be adapted to the switching-off process.
Mittels einer Kulisse und eines von dieser angetriebenen ortsfest gelagerten Hebels kann eine einfache und robuste Vorrichtung realisiert werden, die die Ausschaltbewegung des antreibbaren Kontaktstücks nutzt, um den zweiten Kompressi onskolben gegensinnig dazu anzutreiben. By means of a backdrop and one driven by it Fixed lever can be a simple and sturdy Device can be realized, the off movement of the drivable contact piece uses the second compressor to drive the piston in opposite directions.
Die Verwendung von mindestens drei Antriebselementen, d. h. Kulissen und ortsfest gelagerten Hebeln, verhindert eine Schrägstellung des ringförmigen zweiten Kompressionskolbens während einer Bewegung.The use of at least three drive elements, i. H. Scenes and fixed levers prevents one Inclination of the ring-shaped second compression piston during a movement.
Bei der Ausgestaltung der Erfindung mittels Zahnstangen und eines Zahnrades ist eine weitere einfache Möglichkeit gege ben, um die gegensinnige Bewegung des zweiten Kompressions kolbens mittels der Ausschaltbewegung des antreibbaren Kon taktstücks zu realisieren. Mittels eines Antriebes mit Zahn rädern und Zahnstangen lassen sich außerdem wesentlich länge re Hübe erreichen als bei einem Antrieb des zweiten Kompres sionskolbens mittels Kulissen und ortsfest gelagerten Hebeln.In the embodiment of the invention by means of racks and a gear is another easy option ben to the opposite movement of the second compression piston by switching off the drivable Kon to realize clock. Using a toothed drive wheels and racks can also be considerably longer more strokes than when driving the second compress sions pistons by means of scenery and fixed levers.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß eine der Antriebsseite zugewandte Stirnwand eines Heizraumes mit konstantem Volumen den ersten Kompressionskolben bildet.In a further advantageous embodiment of the invention can be provided that one facing the drive side Front wall of a boiler room with constant volume the first Compression piston forms.
Hierdurch wird eine einfache und kostengünstige Realisierung des Schalters mit der erfindungsgemäßen Kompressionsvorrich tung und einem hiermit konstruktiv verbundenen Heizraum er reicht.This is a simple and inexpensive implementation of the switch with the compression device according to the invention device and a boiler room connected to it enough.
Vorteilhaft kann auch vorgesehen sein, daß der zweite Kom pressionskolben ein Mehrfunktionsventil aufweist.It can also be advantageously provided that the second com pressure piston has a multi-function valve.
Das Mehrfunktionssventil erfüllt während eines Ausschaltvor gangs die Funktion eines Überdruckventils, d. h. es begrenzt den Löschgasdruck im Kompressionszylinder. Während eines Ein schaltvorgangs dient es als Einlaßventil, wodurch Löschgas in den Kompressionszylinder hineinströmen kann.The multi-function valve fulfills during a switch-off the function of a pressure relief valve, d. H. it limits the extinguishing gas pressure in the compression cylinder. During an on switching process, it serves as an inlet valve, causing extinguishing gas in can flow into the compression cylinder.
Vorteilhaft kann auch vorgesehen sein, daß der zweite Kom pressionskolben mittels einer mit dem antreibbaren Kontakt stück verbundenen Kulisse und eines von dieser angetriebenen ortsfest gelagerten Hebels antreibbar ist.It can also be advantageously provided that the second com pressure piston by means of a with the drivable contact piece connected backdrop and one driven by this stationary lever is drivable.
Anhand einer Zeichnung ist im folgenden ein Ausführungsbei spiel der Erfindung beschrieben und die Wirkungsweise erläu tert.An example is given below with the aid of a drawing Game of the invention described and the mode of operation explains tert.
Die obere Hälfte der Fig. 1 zeigt den elektrischen Hochspan nungsschalter mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung im einge schalteten Zustand, während die untere Hälfte den elektri schen Hochspannungsschalter im ausgeschalteten Zustand zeigt.The upper half of FIG. 1 shows the electrical high-voltage switch with the device according to the invention in the switched-on state, while the lower half shows the electrical high-voltage switch in the switched-off state.
Die Fig. 2 zeigt den elektrischen Hochspannungsschalter mit einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung. Fig. 2 shows the high voltage electrical switch with an additional device according to the invention.
Wie in der Fig. 1 dargestellt, weist der elektrische Hoch spannungsschalter eine aus Isoliermaterial bestehende äußere Kapselung 1 auf, in der ein Schaltrohr 2 konzentrisch ange ordnet ist. Durch das Schaltrohr 2 ist ein antreibbarer, rohrförmig und hohl ausgebildeter Kontaktstückträger 3 durch geführt. Ein feststehendes, stiftförmiges Schaltstück 4 steht dem antreibbaren Kontaktstück 19 axial gegenüber und wird mit diesem im Einschaltzustand des elektrischen Hochspannungs schalters in Eigriff gebracht.As shown in FIG. 1, the electrical high voltage switch has an outer casing 1 made of insulating material, in which a switching tube 2 is arranged concentrically. Through the switching tube 2 a drivable, tubular and hollow contact piece carrier 3 is performed. A fixed, pin-shaped contact piece 4 is axially opposite the drivable contact piece 19 and is brought into engagement with it in the switched-on state of the electrical high-voltage switch.
Eine Kolben-Zylinder-Anordnung 5, 6, 7 weist einen festste henden, hohl ausgebildeten Kompressionszylinder 5, einen er sten Kompressionskolben 6 und einen zweiten Kompressionskol ben 7 auf. Der Kompressionszylinder 5 schließt sich unmittel bar an das Schaltrohr 2 an. Der erste Kompressionskolben 6 bildet eine Stirnwand eines Heizraumes 8 und ist fest mit dem antreibbaren Kontaktstück 19 verbunden und gemeinsam mit die sem von einem Antrieb 9 bewegbar. Der zweite Kompressionskol ben 7 ist auf der Antriebsseite eines Kompressionsraumes 20, gegenüber dem ersten Kompressionskolben 6 angeordnet. Dieser weist ein Mehrfunktionsventil 10 mit einem Überdruckventil 11 und einem Nachfüllventil 12 auf.A piston-cylinder arrangement 5 , 6 , 7 has a fixed standing, hollow compression cylinder 5 , he most compression piston 6 and a second compression piston 7 ben. The compression cylinder 5 connects immediately to the switching tube 2 . The first compression piston 6 forms an end wall of a heating chamber 8 and is fixedly connected to the drivable contact piece 19 and can be moved together with the sem by a drive 9 . The second compression piston ben 7 is arranged on the drive side of a compression chamber 20 , opposite the first compression piston 6 . This has a multi-function valve 10 with a pressure relief valve 11 and a refill valve 12 .
An die antriebsseitige Stirnwand des zweiten Kompressionskol bens 7 ist eine Stange 13 mit ihrem ersten Ende angelenkt. Diese ist mit ihrem zweiten Ende an einen ortsfest schwenkbar gelagerten zweiarmigen Hebel 14 angelenkt. Mittels des Hebels 14 wird die Stange 13 betätigt, wodurch der zweite Kompressi onskolben 7 von seiner Position verschoben werden kann. Der Hebel 14 ist an einer Halterung 15 gelagert, die an der In nenwand des Schaltrohres 2 befestigt ist. Der Kontaktstück träger 3 weist an seinem Umfang eine Ausformung 16 auf, die eine Kulisse bildet, die während einer Ausschaltbewegung den Hebel 14 ausschwenkt, wodurch die Stange 13 betätigt wird und der zweite Kompressionskolben 7 entgegen der Bewegung des Kontaktstücks 19 verschoben wird. Eine Rückholfeder 17 ist ir der Nähe des Gelenks 18 angeordnet und bringt nach einem Ein schaltvorgang den Hebel 14, die Stange 13 und den zweiten Kolben 7 in die in der Figur im Einschaltzustand dargestellte Position zurück.At the drive end wall of the second compression piston 7 , a rod 13 is articulated with its first end. This is hinged at its second end to a fixedly pivotable two-armed lever 14 . By means of the lever 14 , the rod 13 is actuated, whereby the second compression piston 7 can be moved from its position. The lever 14 is mounted on a bracket 15 which is attached to the inner wall of the switching tube 2 . The contact piece carrier 3 has on its periphery a formation 16 which forms a backdrop that pivots the lever 14 during a switch-off movement, whereby the rod 13 is actuated and the second compression piston 7 is moved against the movement of the contact piece 19 . A return spring 17 is arranged near the joint 18 and, after a switching operation, brings the lever 14 , the rod 13 and the second piston 7 back into the position shown in the figure in the switched-on state.
Fließt während des Ausschaltvorgangs ein hoher Strom, so ent steht ein starker Lichtbogen zwischen den Kontaktstücken 19, 4. Im Ausschaltvorgang bewegt der Antrieb 9 das antreibbare Kontaktstück 19 in Richtung der Ausschaltstellung (in der un teren Hälfte der Figur dargestellt). Der erste Kompressions kolben 6 wird gemeinsam mit dem antreibbaren Kontaktstück 19 bewegt, wodurch sich das Volumen im Kompressionszylinder 5 verringert und gleichzeitig der Löschgasdruck im Kompressi onszylinder 5 ansteigt. Im Heizvolumen 8 wird im Falle eines hohen Ausschaltstromes und eines entsprechend starken Licht bogens sehr heißes Löschgas unter hohem Druck gespeichert. Somit kann kein Löschgas vom Kompressionsvolumen 20 in das Heizvolumen 8 strömen. Das erwärmte Löschgas strömt vom Heiz volumen 8 auf dem Lichtbogen zu, wodurch dieser im Stromnull durchgang gelöscht werden kann.If a high current flows during the switch-off process, a strong arc arises between the contact pieces 19 , 4. In the switch-off process, the drive 9 moves the drivable contact piece 19 in the direction of the switch-off position (shown in the lower half of the figure). The first compression piston 6 is moved together with the drivable contact piece 19, thereby reducing the volume in the compression cylinder 5 and simultaneously increases the pressure in the extinguishing gas Kompressi onszylinder. 5 In the heating volume 8 , very hot quenching gas is stored under high pressure in the event of a high breaking current and a correspondingly strong arc. Thus, no extinguishing gas can flow from the compression volume 20 into the heating volume 8 . The heated quenching gas flows from the heating volume 8 on the arc, whereby this can be extinguished at zero current.
Im Falle eines schwachen Lichtbogens strömt das Löschgas vom Kompressionszylinder 5 in das Heizvolumen 8 und von hier auf den Lichtbogen zu, um diesen im Stromnulldurchgang zu lö schen.In the event of a weak arc, the quenching gas flows from the compression cylinder 5 into the heating volume 8 and from here to the arc in order to extinguish it in the zero current passage.
Während der Ausschaltbewegung des antreibbaren Kontaktstücks 19 wird außerdem der zweite Kompressionskolben 7 gegensinnig zur Antriebsbewegung bewegt, wodurch sich das Kompressionsvo lumen 20 weiter verringert und ein zusätzlicher Druckanstieg des Löschgases im Kompressionszylinder 5 erreicht wird. Hier durch wird zusätzlich die Löschgasströmung erhöht und es wird ein hoher Löschgasdruck während der Ausschaltbewegung früher erreicht, wodurch der Lichtbogen besser gelöscht wird.During the disconnection movement of the drivable contact piece 19 also, the second compression piston 7 is moved in the opposite direction to the driving movement, whereby the Kompressionsvo lumen 20 is further reduced and an additional increase in pressure of the quenching gas is achieved in the compression cylinder. 5 Here, the extinguishing gas flow is additionally increased and a high extinguishing gas pressure is reached earlier during the switch-off movement, as a result of which the arc is extinguished better.
Die in der Fig. 2 dargestellte weitere erfindungsgemäße Vor richtung weist ein Zahnrad 22, eine erste Zahnstange 21 und eine zweite Zahnstange 23 auf.The further device according to the invention shown in FIG. 2 has a gear 22 , a first rack 21 and a second rack 23 .
Während eines Ausschaltvorgangs wird mittels der Bewegung der zweiten Zahnstange 23, die fest mit dem antreibbaren Kontakt stückträger 3 verbunden ist, das Zahnrad 22 gedreht, wodurch die erste Zahnstange 21 und der zweite Kompressionskolben 7 gegensinnig zur Antriebsbewegung bewegt werden.During a switch-off process, the gear 22 is rotated by means of the movement of the second rack 23 , which is firmly connected to the drivable contact piece carrier 3 , whereby the first rack 21 and the second compression piston 7 are moved in opposite directions to the drive movement.
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