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EP1952414B1 - Vakuumisoliertes schaltgerät - Google Patents

Vakuumisoliertes schaltgerät Download PDF

Info

Publication number
EP1952414B1
EP1952414B1 EP05810668A EP05810668A EP1952414B1 EP 1952414 B1 EP1952414 B1 EP 1952414B1 EP 05810668 A EP05810668 A EP 05810668A EP 05810668 A EP05810668 A EP 05810668A EP 1952414 B1 EP1952414 B1 EP 1952414B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vacuum
vacuum vessel
switching device
moving contact
grounded
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Not-in-force
Application number
EP05810668A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1952414A1 (de
Inventor
Roman Renz
Andreas Stelzer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP1952414A1 publication Critical patent/EP1952414A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1952414B1 publication Critical patent/EP1952414B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/662—Housings or protective screens
    • H01H33/66207—Specific housing details, e.g. sealing, soldering or brazing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/666—Operating arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/58—Electric connections to or between contacts; Terminals
    • H01H1/5822—Flexible connections between movable contact and terminal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/666—Operating arrangements
    • H01H2033/6665—Details concerning the mounting or supporting of the individual vacuum bottles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H31/00—Air-break switches for high tension without arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H31/003—Earthing switches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/668—Means for obtaining or monitoring the vacuum
    • H01H33/6683—Means for obtaining or monitoring the vacuum by gettering

Definitions

  • the invention relates to a vacuum-insulated switching device with a grounded vacuum vessel and a contact system of a fixed contact and a moving contact, which are each connected by vacuum-tight, insulating to the housing bushings with electrical leads, wherein the moving contact is coupled by means of an insulating transmission element and vacuum-tight with a drive device.
  • Such a switching device is from the EP 09 44 105 B1 known.
  • the switching device disclosed therein comprises a grounded vacuum vessel in which a fixed contact via a vacuum-tight, insulating to the housing bushing is connected to an electrical connection line, and a moving contact by means of an insulating transmission element is connected to a drive device and a flexible conductor via another, to Housing insulating vacuum feedthrough is connected to a further connecting line.
  • the fixed contact and the moving contact form a contact system of the switching device for forming or interrupting a conductive connection between the connecting lines.
  • a pressure within the vacuum vessel of ⁇ 10 -4 hPa is required. Further, with such an arrangement, measures are required to shield the grounded vacuum vessel from the arc occurring during a switching operation.
  • a vacuum-insulated switching device according to the preamble of claim 1 is in the documents US 2004/232121 A1 respectively. US 2002/149372 A1 disclosed.
  • Object of the present invention is to develop a vacuum-insulated switching device of the type mentioned in such a way that the requirements for the vacuum with sufficient Dielectric strength and high switching functionality are reduced.
  • this object is achieved in that a further vacuum vessel is arranged in the grounded vacuum vessel and arranged in the further vacuum vessel, the fixed contact and the moving contact and led out by means of further vacuum-tight passages from the further vacuum vessel.
  • the pressure in the grounded vacuum vessel is less than 10 -2 hPa and in the further vacuum vessel less than 10 -4 hPa.
  • a pressure of ⁇ 10 -4 hPa in the second vacuum vessel advantageously ensures a sufficient switching capacity of the switching device, a pressure of ⁇ 10 -2 hPa in the first vacuum vessel is sufficient to ensure the dielectric isolation of the switching device.
  • a vacuum monitoring device with a pump device is provided on the grounded vacuum vessel.
  • a vacuum monitoring device with a pump device advantageously makes it possible to monitor or maintain the pressure required for dielectric isolation in the grounded vacuum vessel.
  • the pump device comprises an ion getter pump.
  • an ion getter pump provides a simple and inexpensive way to maintain the pressure in the first vacuum vessel.
  • the coupling of the moving contact with the drive device is formed by a displaceable drive rod sealed by means of a bellows on the grounded vacuum vessel and a conductive connection between the moving contact and one of the connecting lines by means of a flexible conductor.
  • the coupling of the moving contact with the drive device by a means of a bellows sealed to the grounded vacuum housing pivotable transmission element and a conductive Connection formed between the moving contact and one of the connecting lines by means of a flexible conductor.
  • the transmission element is pivotable by decoupling the flexible conductor from the moving contact in an intermediate position, which represents a separation position.
  • an isolating distance is advantageously formed in the grounded vacuum vessel.
  • the transmission element is pivotable into an end position, in which a conductive connection to the grounded vacuum vessel is formed.
  • the vacuum-tight passages are formed from a ceramic material, wherein joints are metallized to grounded vacuum vessel.
  • Such feedthroughs advantageously permit insulation from the connection lines and at the same time the formation of a vacuum-tight connection, for example by means of a soldered connection, with the grounded vacuum vessel.
  • the insulating transmission element is formed of a ceramic material.
  • a ceramic material advantageously provides the insulating properties for the transfer element.
  • the ceramic material is Al 2 O 3 .
  • Al 2 O 3 is particularly advantageous for the formation of vacuum-tight bushings.
  • the vacuum-tight connection of drive device and transmission element is formed by a bellows.
  • a bellows provides an easy way to form a connection for transmitting a movement of the drive device to the movable contact piece.
  • FIG. 1 shows a vacuum-insulated switching device 1 with a grounded vacuum vessel 2, on which connection lines 3 and 4 are arranged.
  • the connection lines 3 and 4 are by means of vacuum-tight bushings 5 and 6 at the grounded vacuum vessel 2 sealed vacuum-tight.
  • a further vacuum vessel 7 is arranged, in which a fixed contact 8 and a movable contact 9 are arranged.
  • the fixed contact 8 is conductively connected by means of a further vacuum-tight feedthrough 10 to the connecting line 3
  • the moving contact 9 is connected by means of a likewise vacuum-tight feedthrough 11 in the form of a bellows 11 via a flexible conductor 12 to the connecting line 4.
  • a drive rod 13 which is coupled to a drive device, not shown, and is vacuum-tightly sealed to the first vacuum vessel 2 by means of a bellows 14, a drive movement is transmitted to the moving contact 9 via the insulating transmission element 15, so that the moving contact 9 between a contact position, in the fixed contact 8 and moving contact 9 are in communication, and an open position in which fixed contact 8 and moving contact 9 are separated from each other, is movable.
  • a vacuum monitoring device 16 for monitoring or maintaining the pressure in the grounded vacuum vessel 2 is arranged.
  • the vacuum monitoring device 16 If a pressure rise in the grounded vacuum vessel is detected by the vacuum monitoring device 16, which may result, for example, from outgassing of the flexible conductor 12 or the walls of the grounded vacuum vessel 2, then the necessary pressure for the dielectric insulation is restored by an ion getter pump assigned to the vacuum monitoring device 16 as the pump device ,
  • an electrically conductive connection is formed between the connecting lines 3 and 4, in which the drive rod 13 causes the moving contact 9, which is firmly connected to the latter via the transmission element 15, to move in the direction of the fixed contact 8.
  • the drive rod 13 causes the moving contact 9, which is firmly connected to the latter via the transmission element 15, to move in the direction of the fixed contact 8.
  • the pressure in the grounded vacuum vessel 2 is in a range of ⁇ 10 -2 hPa and thus with corresponding housing dimensions in a range below the so-called Paschen minimum, which is about 1 Pa * m, and ensures sufficient dielectric isolation in a grounded vacuum vessel 2, wherein the pressure in the further vacuum vessel 7 in a range of ⁇ 10 -4 hPa.
  • FIG. 1 can be provided for a switching device further necessary functions such as separation or grounding of the switching device either outside the grounded vacuum vessel 2 by suitable mechanical arrangements, or be realized in the further vacuum vessel 7, wherein the further vacuum vessel 7 as a multi-position vacuum interrupter, such as in the PCT / DE2005 / 001613 described, which is hereby part of the present disclosure is formed.
  • the further vacuum vessel 7 as a multi-position vacuum interrupter, such as in the PCT / DE2005 / 001613 described, which is hereby part of the present disclosure is formed.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of a vacuum-insulated switching device 1 'with a grounded vacuum vessel 2, to which connection lines 3 and 4' via vacuum-tight passages 5 and 6 'are arranged.
  • the moving contact 9 is coupled to an insulating transmission element 15 'in the form of a transmission rod 15', which is led out of the grounded vacuum vessel 2 via a vacuum-tight bellows 14 'and fitted with a rotatably mounted drive rod 13'. connected is.
  • Via a drive device, not shown a rotation of the drive rod 13 'is triggered, which leads to a pivoting movement of the transmission element 15' in the direction of arrow B.
  • the vacuum monitoring device 16 is arranged at the grounded vacuum vessel 2.
  • a closing or opening of the contact system of fixed contact 8 and moving contact 9 is performed by pivoting the transmission element 15 ', wherein when the contact system is closed, a connection between the connecting lines 3 and 4' on the contact system of fixed contact 8 and moving contact 9 and the flexible conductor 12 'is formed.
  • the further vacuum vessel 7 serves to shield the arc occurring during the separation process of fixed contact 8 and moving contact 9 with respect to the grounded vacuum vessel 2 and the components arranged therein.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the vacuum-insulated switching device FIG. 2 , wherein a further contact system is designed as a disconnect contact system of the switching device 1 '.
  • a further contact system is designed as a disconnect contact system of the switching device 1 '.
  • FIG. 4 shows an embodiment of the vacuum-insulated switching device 1 ', in which a grounding function is additionally provided in the grounded vacuum vessel 2.
  • the transmission element 15 'after opening the contact system of fixed contact 8 and moving contact 9 is moved so that the flexible conductor 12' forms a conductive connection 17 with the grounded vacuum vessel 2. In this position, a grounding of the switching device is formed.

Landscapes

  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)
  • Transformer Cooling (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein vakuumisoliertes Schaltgerät mit einem geerdeten Vakuumgefäß und einem Kontaktsystem aus einem Festkontakt und einem Bewegkontakt, welche jeweils durch vakuumdichte, zum Gehäuse isolierende Durchführungen mit elektrischen Anschlussleitungen verbunden sind, wobei der Bewegkontakt mittels eines isolierenden Übertragungselementes und vakuumdicht mit einer Antriebsvorrichtung gekoppelt ist.
  • Ein derartiges Schaltgerät ist aus der EP 09 44 105 B1 bekannt. Das dort offenbarte Schaltgerät umfasst ein geerdetes Vakuumgefäß, in welchem ein Festkontakt über eine vakuumdichte, zum Gehäuse isolierende Durchführung mit einer elektrischen Anschlussleitung verbunden ist, und ein Bewegkontakt mittels eines isolierenden Übertragungselementes mit einer Antriebsvorrichtung verbunden ist sowie über einen flexiblen Leiter über eine weitere, zum Gehäuse isolierende Vakuumdurchführung mit einer weiteren Anschlussleitung verbunden ist. Der Festkontakt und der Bewegkontakt bilden ein Kontaktsystem des Schaltgerätes zum Ausbilden bzw. Unterbrechen einer leitenden Verbindung zwischen den Anschlussleitungen. Um eine Schaltfunktion sowie eine ausreichende Durchschlagsfestigkeit des Schaltgerätes zu gewährleisten, wird ein Druck innerhalb des Vakuumgefäßes von < 10-4 hPa benötigt. Ferner sind bei einer derartigen Anordnung Maßnahmen erforderlich, um das geerdete Vakuumgefäß gegenüber dem bei einem Schaltvorgang auftretenden Lichtbogen abzuschirmen.
  • Ein Vakuumisoliertes Schaltgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist in den Dokumenten US 2004/232 112 A1 bzw. US 2002/149372 A1 offenbart.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein vakuumisoliertes Schaltgerät der eingangs erwähnten Art derart weiterzubilden, dass die Anforderungen an das Vakuum bei ausreichender Durchschlagsfestigkeit und hoher Schaltfunktionalität reduziert sind.
  • Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass ein weiteres Vakuumgefäß in dem geerdeten Vakuumgefäß angeordnet ist und in dem weiteren Vakuumgefäß der Festkontakt und der Bewegkontakt angeordnet und mittels weiterer vakuumdichter Durchführungen aus dem weiteren Vakuumgefäß herausgeführt sind.
  • Mit einem solchen Schaltgerät ist es in vorteilhafter Weise möglich, in dem weiteren Vakuumgefäß ein hohes Schaltvermögen zu erreichen, weil eine Wechselwirkung eines während eines Schaltvorganges zwischen dem Bewegkontakt und dem Festkontakt auftretenden Lichtbogens mit dem geerdeten Vakuumgefäß sowie mit anderen im Schaltgerät angeordneten Elementen, wie beispielsweise den Anschlussleitungen, unterbunden wird. Des Weiteren wird ein gutes Vakuum nur in einem kleinen Volumen des weiteren Vakuumgefäßes benötigt, wobei in dem geerdeten Vakuumgefäß ein Vakuum geringerer Güte ausreicht.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Druck im geerdeten Vakuumgefäß weniger als 10-2 hPa und im weiteren Vakuumgefäß weniger als 10-4 hPa. Ein Druck von < 10-4 hPa in dem zweiten Vakuumgefäß gewährleistet in vorteilhafter Weise ein ausreichendes Schaltvermögen des Schaltgerätes, wobei ein Druck von < 10-2 hPa im ersten Vakuumgefäß ausreicht, um die dielektrische Isolierung des Schaltgerätes zu gewährleisten.
  • In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist an dem geerdeten Vakuumgefäß eine Vakuumüberwachungseinrichtung mit einer Pumpenvorrichtung vorgesehen. Eine solche Vakuumüberwachungseinrichtung mit einer Pumpenvorrichtung ermöglicht in vorteilhafter Weise die Überwachung bzw. Aufrechterhaltung des zur dielektrischen Isolierung nötigen Drucks in dem geerdeten Vakuumgefäß.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Pumpenvorrichtung eine Ionen-Getterpumpe. Eine solche Ionen-Getterpumpe bietet eine einfache und kostengünstige Möglichkeit zur Aufrechterhaltung des Druckes in dem ersten Vakuumgefäß.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kopplung des Bewegkontaktes mit der Antriebsvorrichtung durch eine mittels eines Faltenbalges am geerdeten Vakuumgefäß abgedichteten verschiebbare Antriebsstange und eine leitende Verbindung zwischen dem Bewegkontakt und einer der Anschlussleitungen mittels eines flexiblen Stromleiters gebildet.
  • Mit einer solchen Anordnung ist es in einfacher Weise möglich, eine Bewegung von einer Antriebsvorrichtung auf den Bewegkontakt zum Schließen der Verbindung zwischen Festkontakt und Bewegkontakt zu übertragen und eine elektrische Verbindung durch ein Schließen des Kontaktsystems aus Festkontakt und Bewegkontakt auszubilden. Weitere Schaltfunktionen des Schaltgerätes wie beispielsweise eine Trennfunktion bzw. eine Erdungsfunktion können bei einem derartigen Schaltgerät entweder außerhalb des geerdeten Vakuumgefäßes mittels geeigneter Anordnungen realisiert sein oder aber in dem weiteren Vakuumgefäß, wenn beispielsweise in vorteilhafter Weise eine Vakuumschaltröhre wie in der PCT/DE2005/001613 beschrieben, als weiteres Vakuumgefäß verwendet wird.
  • In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Kopplung des Bewegkontaktes mit der Antriebsvorrichtung durch ein mittels eines Faltenbalges am geerdeten Vakuumgehäuse abgedichtetes verschwenkbares Übertragungselement und eine leitende Verbindung zwischen dem Bewegkontakt und einer der Anschlussleitungen mittels eines flexiblen Stromleiters gebildet.
  • Mit einer solchen Anordnung ist es ebenfalls in vorteilhafterweise möglich, eine Bewegung einer Antriebsvorrichtung auf den Bewegkontakt zum Schließen des Kontaktsystems aus Festkontakt und Bewegkontakt zu übertragen.
  • In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist das Übertragungselement unter Entkopplung des flexiblen Stromleiters vom Bewegkontakt in eine Zwischenstellung verschwenkbar, welche eine Trennposition darstellt. Bei einer solchen Anordnung ist eine Trennstrecke in vorteilhafter Weise im geerdeten Vakuumgefäß ausgebildet.
  • In weiterer Fortbildung der Erfindung ist das Übertragungselement in eine Endlage verschwenkbar, in welcher eine leitende Verbindung zum geerdeten Vakuumgefäß ausgebildet ist. Dadurch wird in einfacher Weise eine Erdung des Schaltgerätes möglich.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die vakuumdichten Durchführungen aus einem Keramikmaterial gebildet, wobei Fügestellen zum geerdeten Vakuumgefäß metallisiert sind. Derartige Durchführungen ermöglichen vorteilhafterweise eine Isolierung gegenüber den Anschlussleitungen und gleichzeitig die Ausbildung einer vakuumdichten Verbindung, beispielsweise durch eine Lötverbindung, mit dem geerdeten Vakuumgefäß.
  • In weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung ist das isolierende Übertragungselement aus einem Keramikmaterial gebildet. Ein Keramikmaterial bietet in vorteilhafterweise die isolierenden Eigenschaften für das Übertragungselement.
  • In besonders bevorzugter Ausführungsform ist das Keramikmaterial Al2 O3. Al2 O3 ist besonders vorteilhaft zur Ausbildung von vakuumdichten Durchführungen.
  • In weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist die vakuumdichte Verbindung von Antriebsvorrichtung und Übertragungselement durch einen Faltenbalg ausgebildet. Ein solcher Faltenbalg bietet eine einfache Möglichkeit, eine Verbindung zur Übertragung einer Bewegung der Antriebsvorrichtung an das bewegliche Kontaktstück auszubilden.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung und eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen vakuumisolierten Schaltgerätes;
    Figur 2
    ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen vakuumisolierten Schaltgerätes;
    Figur 3
    ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen vakuumisolierten Schaltgerätes; und
    Figur 4
    ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen vakuumisolierten Schaltgerätes.
  • Figur 1 zeigt ein vakuumisoliertes Schaltgerät 1 mit einem geerdeten Vakuumgefäß 2, an welchem Anschlussleitungen 3 und 4 angeordnet sind. Die Anschlussleitungen 3 bzw. 4 sind mittels vakuumdichter Durchführungen 5 bzw. 6 am geerdeten Vakuumgefäß 2 vakuumdicht abgedichtet. In dem geerdeten Vakuumgefäß 2 ist ein weiteres Vakuumgefäß 7 angeordnet, in welchem ein Festkontakt 8 sowie ein beweglicher Kontakt 9 angeordnet sind. Der Festkontakt 8 ist mittels einer weiteren vakuumdichten Durchführung 10 mit der Anschlussleitung 3 leitend verbunden, und der Bewegkontakt 9 mittels einer ebenfalls vakuumdichten Durchführung 11 in Form eines Faltenbalgs 11 über einen flexiblen Leiter 12 mit der Anschlussleitung 4 verbunden. Über eine Antriebsstange 13, welche mit einer nicht dargestellten Antriebsvorrichtung gekoppelt ist und an dem ersten Vakuumgefäß 2 mittels eines Faltenbalges 14 vakuumdicht abgedichtet ist, wird über das isolierende Übertragungselement 15 eine Antriebsbewegung auf den Bewegkontakt 9 übertragen, so dass der Bewegkontakt 9 zwischen einer Kontaktstellung, in der Festkontakt 8 und Bewegkontakt 9 in Verbindung stehen, und einer offenen Stellung, in der Festkontakt 8 und Bewegkontakt 9 voneinander getrennt sind, bewegbar ist. An dem geerdeten Vakuumgefäß 2 ist eine Vakuumsüberwachungseinrichtung 16 zur Überwachung bzw. Aufrechterhaltung des Drucks in dem geerdeten Vakuumgefäß 2 angeordnet. Wird von der Vakuumsüberwachungseinrichtung 16 ein Druckanstieg im geerdeten Vakuumgefäß festgestellt, welcher beispielsweise aus einem Ausgasen des flexiblen Leiters 12 oder der Wände des geerdeten Vakuumgefäßes 2 resultieren kann, so wird durch eine der Vakuumüberwachungseinrichtung 16 zugeordnete Ionengetterpumpe als Pumpenvorrichtung der notwendige Druck für die dielektrische Isolierung wiederhergestellt.
  • Bei dem vakuumisolierten Schaltgerät 1 wird eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Anschlussleitungen 3 und 4 ausgebildet, in dem über die nicht dargestellte Antriebsvorrichtung die Antriebsstange 13 den über das Übertragungselement 15 mit dieser fest verbundenen Bewegkontakt 9 zu einer Bewegung in Richtung des Festkontakts 8 veranlasst. Ist die Kontaktstellung erreicht, in der sich Festkontakt 8 und Bewegkontakt 9 in Verbindung miteinander befinden, so findet ein Stromfluss über die Anschlussleitung 3, den Festkontakt 8, den Bewegkontakt 9, den flexiblen Stromleiter 12 zur Anschlussleitung 4 statt. Zum Unterbrechen der elektrischen Verbindung zwischen den Anschlussleitungen 3 und 4 wird über die Antriebsvorrichtung die bewegliche Antriebsstange 13 zu einer Bewegung veranlasst, bei der der Bewegkontakt 9 vom Festkontakt 8 getrennt wird. Bei dieser Trennung von Bewegkontakt 9 und Festkontakt 8 wird ein Lichtbogen in dem weiteren Vakuumgefäß 7 gezündet, welcher bei einem folgenden Stromnulldurchgang gelöscht wird. Das Löschen dieses Lichtbogens wird durch das im weiteren Vakuumgefäß 7 ausgebildete Vakuum gewährleistet, so dass das vakuumisolierte Schaltgerät über ein ausreichendes Schaltvermögen verfügt. Durch die hermetische Abtrennung des weiteren Vakuumgefäßes 7 wird dabei gleichzeitig verhindert, dass Ionen aus dem Lichtbogen in den Bereich des geerdeten Vakuumgefäßes 2 gelangen können. Der Druck im geerdeten Vakuumgefäß 2 liegt in einem Bereich von ≤ 10-2 hPa und somit bei entsprechenden Gehäuseabmessungen in einem Bereich unterhalb des so genannten Paschen-Minimums, welches bei etwa 1 Pa*m liegt, und gewährleistet eine ausreichende dielektrische Isolierung im geerdeten Vakuumgefäß 2, wobei der Druck im weiteren Vakuumgefäß 7 in einem Bereich von ≤ 10-4 hPa liegt.
  • Bei der Anordnung der Figur 1 können die für ein Schaltgerät weiteren notwendigen Funktionen wie Trennen bzw. Erden des Schaltgerätes entweder außerhalb des geerdeten Vakuumgefäßes 2 durch geeignete mechanische Anordnungen vorgesehen sein, oder aber in dem weiteren Vakuumgefäß 7 realisiert sein, wobei das weitere Vakuumgefäß 7 als Mehrstellungsvakuumschaltröhre, wie beispielsweise in der PCT/DE2005/001613 beschrieben, die hiermit Teil der vorliegenden Offenbarung ist, ausgebildet ist.
  • Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines vakuumisolierten Schaltgerätes 1' mit einem geerdeten Vakuumgefäß 2, an welchem Anschlussleitungen 3 und 4' über vakuumdichte Durchführungen 5 bzw. 6' angeordnet sind. Das weitere Vakuumgefäß 7 mit dem Festkontakt 8 und dem Bewegkontakt 9, welche jeweils über weitere Durchführungen 10 bzw. 11 mit der Anschlussleitung 3 bzw. über den flexiblen Stromleiter 12' mit der Anschlussleitung 4 verbunden sind, ist in dem geerdeten Vakuumgefäß 2 angeordnet. Um eine Bewegung des Bewegkontaktes 9 in dieser Ausführungsform durchzuführen, ist der Bewegkontakt 9 mit einem isolierenden Übertragungselement 15' in Form einer Übertragungsstange 15' gekoppelt, welches über einen vakuumdichten Faltenbalg 14' aus dem geerdeten Vakuumgefäß 2 herausgeführt und mit einer drehbar gelagerten Antriebsstange 13' verbunden ist. Über eine nicht dargestellte Antriebsvorrichtung wird eine Drehung der Antriebsstange 13' ausgelöst, welche zu einer Schwenkbewegung des Übertragungselementes 15' in Richtung des Pfeiles B führt. An dem geerdeten Vakuumgefäß 2 ist die Vakuumüberwachungseinrichtung 16 angeordnet.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Schließen bzw. Öffnen des Kontaktsystems aus Festkontakt 8 und Bewegkontakt 9 durch ein Schwenken des Übertragungselementes 15' ausgeführt, wobei bei geschlossenem Kontaktsystem eine Verbindung zwischen den Anschlussleitungen 3 und 4' über das Kontaktsystem aus Festkontakt 8 und Bewegkontakt 9 sowie den flexiblen Stromleiter 12' ausgebildet wird. Das weitere Vakuumgefäß 7 dient dazu, den beim Trennvorgang von Festkontakt 8 und Bewegkontakt 9 auftretenden Lichtbogen gegenüber dem geerdeten Vakuumgefäß 2 und den darin angeordneten Bauelementen abzuschirmen.
  • Figur 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung des vakuumisolierten Schaltgerätes aus Figur 2, wobei ein weiteres Kontaktsystem als Trennungskontaktsystem des Schaltgerätes 1' ausgebildet ist. Bei dieser Anordnung wird nach einem Öffnen des Kontaktsystem aus Festkontakt 8 und Bewegkontakt 9 durch die Bewegung des Übertragungselementes 15' ein Trennvorgang ausgelöst, in dem der flexible Stromleiter 12' von dem Bewegkontakt 9 entkoppelt wird, so dass eine mit X bezeichnete Trennstrecke zwischen dem Bewegkontakt 9 und dem flexiblen Stromleiter 12' ausgebildet ist.
  • Figur 4 zeigt eine Ausführungsform des vakuumisolierten Schaltgerätes 1', bei der zusätzlich eine Erdungsfunktion in dem geerdeten Vakuumgefäß 2 vorgesehen ist. Bei dieser Ausführungsform wird das Übertragungselement 15' nach Öffnen des Kontaktsystems aus Festkontakt 8 und Bewegkontakt 9 derart bewegt, dass der flexible Stromleiter 12' eine leitende Verbindung 17 mit dem geerdeten Vakuumgefäß 2 ausbildet. In dieser Position ist eine Erdung des Schaltgerätes ausgebildet.
    • Bezugszeichenlisten
    • 1, 1'
    Vakuumisoliertes Schaltgerät
    2
    Erstes Vakuumgefäß
    3
    Anschlussleitung
    4, 4'
    Anschlussleitung
    5
    Vakuumdurchführung
    6, 6'
    Vakuumdurchführung
    7
    Zweites Vakuumgefäß
    8
    Festkontakt
    9
    Bewegkontakt
    10, 11
    Vakuumdurchführungen
    12, 12'
    Flexibler Stromleiter
    13, 13'
    Bewegliche Antriebsstange
    14, 14'
    Faltenbalg
    15
    Isolierendes Übertragungselement
    15'
    Übertragungsstange
    16
    Vakuumüberwachungseinrichtung
    17
    Erdung

Claims (12)

  1. Vakuumisoliertes Schaltgerät (1) mit einem geerdeten Vakuumgefäß (2) und einem Kontaktsystem aus einem Festkontakt (8) und einem Bewegkontakt (9), welche jeweils durch vakuumdichte, zum Gehäuse isolierende Durchführungen (5, 6, 6') mit elektrischen Anschlussleitungen (3, 4) verbunden sind, wobei der Bewegkontakt (9) mittels eines isolierenden Übertragungselementes (15, 15') und vakuumdicht mit einer Antriebsvorrichtung gekoppelt ist, wobei
    ein weiteres Vakuumgefäß (7) in dem geerdeten Vakuumgefäß (2) angeordnet ist und in dem weiteren Vakuumgefäß (7) der Festkontakt (8) und der Bewegkontakt (9) angeordnet sind dadurch gekennzeichnet, dass der Festkontakt (8) und der Bewegkontakt (9) mittels weiterer vakuumdichter Durchführungen (10,11) aus dem weiteren Vakuumgefäß (7) herausgeführt sind.
  2. Vakuumisoliertes Schaltgerät nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im geerdeten Vakuumgefäß (2) weniger als 10-2 hPa und im weiteren Vakuumgefäß (7) weniger als 10-4 hPa beträgt.
  3. Vakuumisoliertes Schaltgerät nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass an dem geerdeten Vakuumgefäß (7) eine Vakuumüberwachungseinrichtung (16) mit einer Pumpenvorrichtung (16) vorgesehen ist.
  4. Vakuumisoliertes Schaltgerät nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenvorrichtung (16) eine Ionen-Getterpumpe umfasst.
  5. Vakuumisoliertes Schaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung des Bewegkontaktes (9) mit der Antriebsvorrichtung durch eine mittels eines Faltenbalges (14') am geerdeten Vakuumgefäß (2) abgedichteten verschiebbaren Antriebsstange (13) gebildet ist und eine leitende Verbindung zwischen dem Bewegkontakt (9) und einer der Anschlussleitungen (4) mittels eines flexiblen Stromleiters (12) gebildet ist.
  6. Vakuumisoliertes Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung des Bewegkontaktes (9) mit der Antriebsvorrichtung durch ein mittels eines Faltenbalges (14') am geerdeten Vakuumgefäß (2) abgedichtetes verschwenkbares Übertragungselement (15') und eine leitende Verbindung zwischen dem Bewegkontakt (9) und einer der Anschlussleitungen (4') mittels eines flexiblen Stromleiters (12') gebildet ist.
  7. Vakuumisoliertes Schaltgerät nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (15') unter Entkopplung des flexiblen Stromleiters (12') vom Bewegkontakt (9) in eine Zwischenstellung verschwenkbar ist, welche eine Trennposition darstellt.
  8. Vakuumisoliertes Schaltgerät nach Anspruch 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (15') in eine Endlage verschwenkbar ist, in welcher eine leitende Verbindung zum geerdeten Vakuumgefäß ausgebildet ist.
  9. Vakuumisoliertes Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass die vakuumdichten Durchführungen (5, 6, 6') aus einem Keramikmaterial gebildet sind, wobei Fügestellen zum geerdeten Vakuumgefäß (2) metallisiert sind.
  10. Vakuumisoliertes Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass das isolierende Übertragungselement (15, 15') aus einem Keramikmaterial gebildet ist.
  11. Vakuumisoliertes Schaltgerät nach Anspruch 9 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Keramikmaterial Al2 O3 ist.
  12. Vakuumisoliertes Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass die vakuumdichte Verbindung (14, 14') von Antriebsvorrichtung und Übertragungselement durch einen Faltenbalg (14, 14') ausgebildet ist.
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