DE3127678A1

DE3127678A1 - Hochspannungs-leistungsschalter

Info

Publication number: DE3127678A1
Application number: DE19813127678
Authority: DE
Inventors: Gerhard 6905 Schriesheim Körner; Horst Ing.(grad.) 6450 Hanau Plettner
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1981-07-14
Filing date: 1981-07-14
Publication date: 1983-02-10
Also published as: JPS5819828A; US4458120A; CA1178634A; CH659540A5

Description

BROWN,BOVERI & CIE AKTIENGESELLSCHAFT Mannheim 1. Juni I98I

ZPT/Pil-Ft/Ht Mp.-Nr. 589/8I

"HochspannunKS-Leistungsschalter"

Die Erfindung betrifft einen Hochspannungs-Leistungsschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Leistungsschalter erzeugen die Löschgasströmung dadurch, daß ein Kolben relativ zu einem Zylinder oder umgekehrt ein Zylinder relativ zu einem feststehenden Kolben zusammen mit dem beweglichen Schaltstück bewegt wird, so daß der Raum zwischen dem Kolben und dem Zylinder komprimiert und so das darin befindliche Gas zur Erzeugung der Lichtbogen-Löschgasströmung verdichtet wird.

Aus der US-PS 3 331 935 ist ein SF6-Leistungsschalter be-

kanntgeworden, der einen Zylinder aufweist, der zusammen mit der Blasdüse bei einem Ausschaltvorgang über einen Kolben .gezogen wird, derart, daß der Raum unterhalb der Blasdüse und oberhalb des Kolbens verkleinert wird, so daß das Gas in diesem Raum komprimiert und dem Lichtbogen zur Löschung des Lichtbogens zugeführt wird. Der Kolben ist als beweglicher Kolben ausgeführt, der durch den Druck einer Feder entgegen der Ausschaltrichtung beaufschlagt wird. Im eingeschaltelten Zustand ist der Kolben von einer Klinkenaordnung in Einschaltstellung festgehalten und wird zu Beginn einer Ausschalthandlung freigegeben, so daß der Kolben zusätzlich zur Verkleinderung des Raumes, in dem sich das Löschgas befindet, beiträgt. Durch die zusätzliche Verkleinerung des Löschgasraumes wird - wenn man zusätzliche Steuerventile in beweglichen Kolben vorsieht - der Druck gegenüber dem Falle deutlich erhöht, wenn der Kolben feststehend ist. Der Antrieb des Kolbens erfolgt unabhängig von dem Antrieb für das bewegliche Schaltstück. Bei dieser Anordnung ist eine besondere Klinkenanordnung und eine exakte Justierung der Druckfeder erforderlich, damit sich der Kolben in ausreichend synchroner Bewegung zusammen mit dem beweglichen Schaltstück und dem Zylinder verstellt. Eine derartige Anordnung ist kompliziert und die Montage dauert wegen der Justierung der Feder relativ lange. Darüber hinaus ist dadurch, daß der Kolben selbst besweglich ist, das Problem der Abdichtung relativ groß.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Schalter der eingangs genannten Art zu vereinfachen, wobei die Steuerung des Gasdruckes exakt synchron mit dem Bewegungsablauf des bewegbaren bzw. beweglichen Schaltstückes erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der der Kontaktstelle entgegengesetzten Seite des feststenden Kolbens ein zusätzlicher Hilfskolben angeordnet ist, der zusammen mit dem beweglichen Schaltstück und dem Zylinder des Kolben-Zylindersystems so angetrieben ist, daß er in der ersten Hälfte der Ausschaltbewegung entgegen der Bewegungsrichtung des Zylinders bewegt wird und dadurch den Raum zwischen sich um dem feststehenden Kolben komprimiert, so daß das darin befindliche Gas in den Raum zwischen den Zylinder und dem Kolben des Kolben-Zylindersystems drückt, und daß der Hilfskolben in der zweiten Hälfte der Ausschaltbewegung snychrom mit dem Zylinder des Kolben-Zylindersystems in Ausschaltstellung bewegt wird.

Weitere Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind den Unteranspüchen zu entnehmen. Der Vorteil, der bei dieser Anordnung erreicht wird, liegt insbesondere darin, daß eine genaue und exakte Bewegungssteuerung des Hilfskolbens dadurch erzielt wird, daß auf Federn, die im Laufe der Zeit altern können, verzichtet werden kann. Durch die gemeinsame Bewegung des Hilfskolbens bzw. die richtige Umsteuerung des Hilfskolbens werden Veränderungen der Druckgasströmung im Laufe der Zeit eindeutig vermieden. Darüber hinaus ist auch die Montage vereinfacht und die Gefahr, daß der Hilfskolben aufgrund eines Klemmens der Verriegelung - wie bei der US-PS 3 331 935 - vermieden werden kann.

■ SaAMAi · ■ · · ♦

Anhand der* Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigt:

Figur 1 eine Seitenansicht eines hochspannungs-freiluft-SF-gasisolierten Leistungsschalters und

Figur 2 eine Schnittansicht des rechten Leistungsschalterpoles in zwei Stellungen, nämlich der Einschaltstellung (unterhalb der Mittellinie) und der Ausschaltstellung (oberhalb der Mittellinie).

Der Hochspannungs-Freiluft-Leistungsschalter besitzt in der Figur 1 die Bezugsziffer 10. Ganz schematisch: der Leistungsschalter besitzt eine Polsäule 12, an deren oberem Ende ein Umlenkkasten 14 angebracht ist, an dem beidseitig die Leistungsschalterkammern 16 und 18 befestigt sind. Die Leistungsschalterkammern 16 und 18 werden über einen hydraulischen oder pneumatischen Antrieb 20 angetrieben; wie dies im einzelnen erfolgt, braucht hier nicht näher erläutert zu werden. Es ist dies allgemeiner Stand der Technik. Die Übertragung der Antriebskraft erfolgt über eine im Inneren der Polsäule 12 verlaufende Isolierstange 22, die mit einem Führungskolben 24 verbunden ist, der im Inneren eines Führungsrohres 26, das sich an die Polsäule 12 anschließt, geführt ist. Der FUhrungskolben 24 ist in dem Führungsrohr über Dichtungen 28 geführt. Auf der Oberseite des Führungskolbens 28 ist über eine Achse 30 ein erster Hebel 32 eines Umlenkgest?nges 34 angelenkt, an dessen freiem Ende über eine

weitere Gelenkaohse 36 ein Zwischenhebel 38 angelenkt ist, der an einem V-förmigen Stützdoppelarm befestigt ist, und dabei die beiden Arme miteinander verbindet, welcher Stützdoppelarm über eine ortsfest gelagerte Achse 42 schwenkbar um diese Achse an dem Zwischengehäuse 14 angebracht ist. Das andere Ende des Zwischenhebels 38 besitzt ebenfalls eine Achse 44, an der ein Übertragungshebel 46 angelenkt ist, der über eine weitere Anlenkachse 48. mit dem beweglichen Schaltstück 50 der Leistungsschalterkammer 16 verbunden ist. Das bewegliche Schaltstück 50 ist als Rohrschaltstück ausgebildet und besitzt an dem der Achse 48 gegenüberliegenden Ende eine Düse 52, die mit einem Festkontaktrohr 54 im eingeschalteten Zustand (siehe Darstellung unterhalb der Mittellinie M-M) zusammenwirkt.

Über das Umlenkgetri-ebe oder das Umlenkgestänge 38 wird die Bewegung des Antriebs, die in Pfeilrichtung Fl erfolgt, in die Bewegung des beweglichen Schaltstückes 50, die in Pfeilrichtung F2 erfolgt, umgelenkt.

An dem Gehäuse 14 schließt sich hin zur Leistungsschalterkammer 16 eine Endwand 56 an, in der eine öffnung 58 angebracht ist, in die eine Fortsatz 60 an einem Flansch 62 eines Stützrohres 64 eingreift; über eine Schrauben-Mutternverbindung 66 ist das Stützrohr 64 mit der Endwand 56 des Umlenkgehäuses 14 fest verbunden. Das freie Ende des Stützrohres 64 besitzt einen kragenartigen Flansch 68, an den sich der Zylinderboden 70 einer Kolben-Zylinderanordnung zur Erzeugung des Löschgases im Leistungsschalter anschließt. Der Zylinderboden selbst besitzt einen rohrförmigen Abschnitt 72, an den sich ein kegelstumpfförmiger Abschnitt 74 anschließt, der abgeschlossen ist von einem ebenen Boden 78. In dem Boden 78

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befinden sich mehrere Rückschlagventile 80 (nur eines ist zu sehen), die so geschaltet sind, daß sie eine Gasströmung nur in Pfeilrichtung F3 zulassen. An den zylindrischen Rohrabschnitt außerhalb des kegelstumpfartigen Bereiches schließt sich ein nach rechts hin offenes Zylinderrohr 82 an, in dem ein kegelstumpfartiger Kolben 84 über Dichtungen 68 bzw. 88 geführt ist, welcher Kolben mit einem flanschartigen Ring an der den Dichtungen 86 bzw. 88 entgegengesetzten Seite versehen ist, der über eine Schrauben-Muttern-Verbindung 92 mit dem beweglichen Schaltstück 50 fest verbunden ist. Über einen zusätzlichen Spannring 94 ist eine Isolierstoffdüse 96 mit dem Kolben 84 fest verbunden. Die Isolierstoffdüse 96 ist so ausgebildet, daß sie zusammen mit dem beweglichen Kontaktstück 50 einen Kanal 98 bildet, der - wie weiter unten erläutert — hin zu der eigentlichen Kontaktstelle 50/54 einen radial verlaufenden kreisförmigen Zugangskanal 100 bildet. Der Zylinderboden 70, das Zylinderrohr 82 und der Kolben 84 bilden oben erwähnte Kolben-Zylinderanordnung.

Im Falle einer Schalthändlung von Ein und Aus wird die Isolierstange in Pfeilrichtung F1' gezogen und über das Umlenkgetriebe 34 wird das bewegliche Schaltstück 50 in Pfeilrichtung F2' gezogen. Dadurch bewegt sich über den Ringsteg 90 der Kolben 84 gegen den Zylinderboden 70, so daß der Raum R1, der gebildet wird aus dem Kolben 84, dem Zylinderrohr 82, dem Zylinderboden 70 und dem Boden 78 verkleinert wird, wodurch das in diesem Raum befindliche SF6~0aa durch öffnungen 102 im Ring 90 gemäß Pfeilrichtung G in den Kanal 90 einströmt und über den Kanal 100 im Falle einer Ausschalthandlung dem Lichtbogen zugeführt wird. Unterhalb der Mittellinie M-M ist die Einschaltstellung gezeichnet; oberhalb der Mittellinie die Ausschaltstellung, in der der Raum R1 die

kleinsten Abmessungen hat.

Unterhalb des Zylinderbodens 70, also auf der dem Raum R1 entgegengesetzten Seite ist ein Hilfskolben 110 angebracht, der einen konisch zulaufenden Bereich 112 besitzt, an dessen Ende mit großem Durchmesser ein flanschartiger Kragen 10¹J angeformt ist, der im Inneren des Zylinderrohres bzw. des Bereiches 72 über Dichtungen 106 beweglich und abgedichtet geführt wird. Das andere Ende des Hilfskolbens 110, also das Ende mit dem kleineren Durchmesser besitzt einen Boden 114, der mit einem Rückschlagventil 116 versehen ist, das eine Gasströmung ebenfalls lediglich in Pfeilrichtung F3 zuläßt. An den Boden 114 schließt sich in die Richtung, in der sich der kegelstumpfartige Bereich 112 erweitert, ein zylinderrohrartiger Fortsatz 118 an, an dessen Außenfläche eine Gelenkachse 120 befestigt ist, an der eine Antriebsstange 122 angelenkt ist. In der Figur 2 ist die Achse 120 und die Antriebsstange 122 oberhalb der Mittellinie M-M um 90 gedreht gezeichnet, und im Inneren des Umlenkgehäuses 14 erkennt man in richtiger Darstelung einen Teil der Antriebsstange 122, an deren freiem Ende .ein Gelenkzapfen 124 angebracht ist, an dem ein Hebel 126, der über eine Achse 128 an einem Stützelement 130 ortsfest gelagert ist, und ein weite- ' rer Hebel 132 angelenkt sind, dessen anderes Ende über einen weiteren Gelenkzapfen 134 mit einer weiteren Stange 136 gelenkig verbunden ist, die an dem Führungskolben 24 befestigt ist, wobei die Achse der Antriebs- oder Isolierstange 22 mit der Mittelachse der Stange I36 fluchtet.

Der Hilfskolben 110 hat, wie aus der Figur 2 ersichtlich insgesamt drei Stellungen. Die strichlierte Stellung I zeigt den Hilfskolben in seiner Einschaltstellung. Sowie die

Antriebsstange 22 in Pfeilrichtung F'1 und das bewegliche Kontaktstück in Pfeilrichtung F'2 bewegt werden, wird der Hilfskolben über die Stangen 126 und 132 bzw. 122 aus der Stellung I in die dick ausgezogene Stellung II verfahren, in der sich der Hilfskolben annähernd in der Stellung befindet, in der sich das bewegliche Kontaktstück auf halber Strecke bei der Ausschalthandlung befindet. Zur vollständigen Ausschaltung bewegt sich der Hilfskolben 110 dann in die Stellung III. Der Hilfskolben 110 ist der Form des feststehenden Zylinderbodens 70 angepaßt, wobei der Zylinderbereich 118 das bewegliche Schaltstück in einer Gleitführung oder Gleitdichtungsführung umfaßt.

Unterhalb der Mittellinie M-M ist der Leistungsschalter in der Stellung gezeigt ist, in der er sich in die halbe Ausschaltstellung bewegt hat. In diesem Falle liegt der Hilfskolben praktisch vollständig am feststehenden Zylinderboden an. In der Stellung oberhalb der Linie M-M ist der Schalter in seiner Ausschaltstellung gezeigt und aufrund der Umsteuerung des HilfsU'olbens aus der Einschaltstellung in die Mittel- und dann wieder in die Ausschaltstellung wird der Raum R2 unterhalb des feststehenden Zylinderbodens verkleinert, so daß das in diesem Raum R2 befindliche Gas in Pfeilrichtung F3 in den Raum R1 hineingedrückt wird, so daß der Druck des SF6-Gases im Inneren des Raumes R1 erhöht wird, wodurch insgesamt eine höhere Leistung geschaltet werden kann. Die Steuerung dieser Bewegung erfolgt über die Stangen 122, 126 und 132, wobei sich die Stange 126 lediglich kreisförmig um die ortsfeste Achse 128 drehen kann. Aufgrund der räumlichen Zuordnung der einzelnen Stangen zu der Stütze bzw. zu der Achse 128 wird die gewünschte Bewegungsumsteuerung des Hilfskolbens 110 bewirkt.

Claims

Mp.-Nr. 589/81 : "l· · t I :' ' :*£. jruni 1981

Ansprüche

I 1.1 Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem feststehenden Schaltstück, einem beweglichen Schaltstück und einem von dessen Antrieb gesteuerten Kolben-Zylindersystem zur Erzeugung einer Löschgasströmung, wobei der Kolben des Kolbenzylindersystems mit dem beweglichen Kontaktstück verbunden ist und der Zylinder feststeht, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Kontaktstelle entgegengesetzten Seite des feststehenden Zylinderboden (70) ein zusätzlicher Hilfskolben (110) angeordnet ist, der zusammen mit dem beweglichen Schaltstück (50) und dem Kolben (84) des Kolben-Zylindersystems so angetrieben ist, daß er in der ersten Hälfte der Ausschaltbewegung entgegen der Bewegungsrichtung des Kolbens (84) bewegt wird und dadurch den Raum R2 zwischen sich und dem feststehenden Zylinderboden komprimiert, so daß das darin befindliche Gas in dem Raum zwischen dem Zylinder und dem Kolben des Kolben-Zylindersystems gedrückt wird, und daß der Hilfskolben in der zweiten Hälfte der Ausschaltbewegung synchron mit dem Kolben des Kolben-Zylindersystems in Ausschaltstellung bewegt wird.
2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

in den Boden des feststehenden Zylinderbodens (70) wenigstens ein Rückschlagventil (80) angeordnet ist, welches eine Gasströmung lediglich in den zwischen dem Kolben (84) und dem feststehenden Zylinderboden (70) der Kolben-Zylinder-Anordnung gebildeten Löschgasraum zuläßt.
3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Hilfskolben (112) wenigstens ein weiteres Rückschlagventil (116) angeordnet ist, welches eine Gasströmung lediglich in den Raum zwischen dem Hilfskolben und dem feststehenden Zylinderboden (70) zuläßt.
¹J. Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskolben (110) der Form des feststehenden Zylinderbodens (70) angepaßt ist, wobei der Hilfskolben einen kragenartigen Flansch (10¹I) aufweist, der in einem zylindrischen Abschnitt (72) des feststehenden Zylinderbodens (70) abgedichtet geführt ist.
¹I). Leistungsschalter nach einem der vorigen Ansprüche, wobei der feststehende Zylinderboden kegelstumpfartig ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskolben (HO) ebenfalls kegelstumpfartig ausgebildet ist und den kragenartigen Flansch (10¹I) im Bereich des größeren Durchmessers besitzt, wogegen das wenigstens eine weitere Rückschlagventil (116) in einem im Bereich mit kleinerem Durchmesser angeordneten, radial verlaufenden Hilfskolbenboden (UM) angebracht ist.
6. Schalter nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Boden (H¹O ein zylinderartiger Fortsatz (118) angeformt ist, der das bewegliche Kontaktstück

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(50) mit einer Gleitdichtung umfaßt und auf diesen gleiten kann und daß die Antriebsstange (122) zur Betätigung des Hilfskolbens an dem Fortsatz (118) angelenkt ist.
7. Schalter nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende der Antriebsstange (122) für den Hilfskolben (110) über ein Umlenkgetriebe (126, 132) mit einer mit einem Antrieb für den Leistungsschalter verbundenen Hauptantriebsstange (22) in Verbindung steht.