DE10200956A1

DE10200956A1 - Hochspannungs-Leistungsschalter

Info

Publication number: DE10200956A1
Application number: DE2002100956
Authority: DE
Inventors: Peter Gronbach; Thomas Betz
Original assignee: ABB T&D Technology AG
Current assignee: ABB Technology AG
Priority date: 2002-01-12
Filing date: 2002-01-12
Publication date: 2003-09-04
Also published as: WO2003058661A1

Abstract

Es wird ein Hochspannungs-Leistungsschalter mit integriertem Trenner vorgeschlagen, DOLLAR A - wobei sowohl mindestens eine Löschkammer (1, 21, 22) als auch ein Trenner (10/12, 29/31) im Innenraum eines mit Gas (15) gefüllten Kammerisolators (14) oder eines gasgefüllten Kessels (20) angeordnet sind, DOLLAR A - wobei die mindestens eine Löschkammer über ihr eines Ende mit einem außerhalb des Kammerisolators (14) bzw. Kessels (20) befindlichen elektrischen Anschluß und über ihr weiteres Ende mit dem Trenner verbunden ist, DOLLAR A - wobei die mindestens eine Löschkammer und der Trenner über ein gemeinsames Umlenkgetriebe betätigbar sind, DOLLAR A - wobei der Trenner bedarfsweise mit einem außerhalb des Kammerisolators (14) bzw. Kessels (20) befindlichen elektrischen Anschluß verbindbar ist, DOLLAR A - wobei ein einziger Antrieb über eine Antriebsstange und das Umlenkgetriebe sowohl die mindestens eine Löschkammer als auch den Trenner entsprechend unterschiedlichen vorgegebenen Bewegungsabläufen antreibt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungs-Leistungsschalter, welcher sowohl bei Freiluftschaltanlagen als auch gasisolierten Schaltanlagen eingesetzt werden kann.

Insbesondere bei Freiluftschaltanlagen ist es allgemein üblich, die einzelnen Schaltgeräte, wie insbesondere Leistungsschalter und Trenner, in Form einzelner Geräte unter Beachtung der elektrischen Isolationsanforderungen anzuordnen. Dabei ergeben sich bezüglich des Raumbedarfs relativ aufwendige Konfigurationen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hinsichtlich des erforderlichen Raumbedarfs optimierten Hochspannungs-Leistungsschalter anzugeben, welcher sowohl bei Freiluftschaltanlagen als auch gasisolierten Schaltanlagen eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Hochspannungs- Leistungsschalter mit integriertem Trenner,

- wobei sowohl mindestens eine Löschkammer als auch ein Trenner im Innenraum eines mit Gas gefüllten Kammerisolators oder eines gasgefüllten Kessels angeordnet sind,
- wobei die mindestens eine Löschkammer über ihr eines Ende mit einem außerhalb des Kammerisolators bzw. Kessels befindlichen elektrischen Anschluß und über ihr weiteres Ende mit dem Trenner verbunden ist,
- wobei die mindestens eine Löschkammer und der Trenner über ein gemeinsames Umlenkgetriebe betätigbar sind,
- wobei der Trenner bedarfsweise mit einem außerhalb des Kammerisolators bzw. Kessels befindlichen elektrischen Anschluß verbindbar ist,
- wobei ein einziger Antrieb über eine Antriebsstange und das Umlenkgetriebe sowohl die mindestens eine Löschkammer als auch den Trenner entsprechend unterschiedlichen vorgegebenen Bewegungsabläufen antreibt.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die vorgeschlagene Integration von Löschkammer und Trenner platzsparend und kostensparend im Vergleich zu einer üblichen getrennten Bauweise dieser Schaltgeräte ist. Da die Trennerfunktion in einen Gasraum integriert ist, können sich während der Lebensdauer keinerlei durch Verschmutzung veranlaßte Probleme ergeben. Da der vorgeschlagene Hochspannungs-Leistungsschalter universell sowohl bei Freiluftschaltanlagen als auch gasisolierten Schaltanlagen eingesetzt werden kann, ergibt sich eine Kostenreduktion aufgrund erhöhter Stückzahlen (Stückzahleffekt).

Es wird insgesamt eine sehr kompakte und kostengünstige Gesamtlösung mit hochintegrierter Funktionalität erzielt.

Weitere Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen sowohl für Freiluftschaltanlagen als auch für gasisolierte Schaltanlagen einsetzbaren Hochspannungs-Leistungsschalter,
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform eines gekapselten Hochspannungs- Leistungsschalters.
In Fig. 1 ist ein sowohl für Freiluftschaltanlagen als auch für gasisolierte Schaltanlagen einsetzbarer Hochspannungs-Leistungsschalter dargestellt. Es ist eine Löschkammer 1 zu erkennen, die an ihrem einen Ende einen elektrischen Anschluß 2 aufweist und an ihrem weiteren Ende über eine Antriebsstange 3 mit einer als Umlenkgetriebe fungierenden Kurvenscheibe 4 verbunden ist. Die um einen Drehpunkt 5 drehbare Kurvenscheibe 4 weist drei Verbindungen 6, 7, 8 auf, wobei die Verbindungen 6, 7 in Form von Kurvenverläufen auf der Kurvenscheibe 4 ausgebildet sind, in welche Antriebselemente von Schaltgeräten eingreifen.
An der gelenkigen Verbindung 8 der Kurvenscheibe 4 ist das eine Ende einer Antriebsstange (Isolierstange) 9 befestigt, welche zu einem (nicht dargestellten) Antrieb führt. An der Verbindung 7 der Kurvenscheibe 4 greift das erste Ende eines beweglichen Trennerkontaktes 10 eines Schubtrenners ein, wobei eine Führung 11 eine geradlinige Bewegungsmöglichkeit dieses beweglichen Trennerkontaktes 10 sicherstellt. Das zweite Ende des beweglichen Trennerkontaktes 10 greift bei entsprechender Position der Kurvenscheibe 4 in einen feststehenden Trennerkontakt 12 des Schubtrenners ein. Dieser feststehende Trennerkontakt 12 führt zu einem elektrischen Anschluß 13 des Trenners. An der Verbindung 6 der Kurvenscheibe 4 greift die vorstehend bereits erwähnte Antriebsstange 3 der Löschkammer 1 an.
Sowohl Löschkammer 1 als auch der aus der aus den Trennerkontakten 10, 12 gebildete Trenner sind innerhalb eines mit Gas 15 gefüllten und am Außenmantel vorzugsweise mit Rippen versehenen, zylinderförmigen Kammerisolators 14 angeordnet, wobei metallene Platten 17, 18 an den Stirnseiten des Kammerisolators 14 angeordnet sind. Als Kammerisolator 14 kann beispielsweise ein Verbundisolator verwendet werden. Die Platten 17 bzw. 18 sind mit den erwähnten elektrischen Anschlüssen 2 bzw. 13 (außerhalb des Kammerisolators) versehen. Die den elektrischen Anschluß 13 aufweisende Platte 18 ist an einem Ende eines Erdisolators 16 befestigt, dessen weiteres Ende auf vorstehend erwähntem (nicht dargestelltem) Antrieb montiert ist. Die im Innenraum des Erdisolators 16 verlaufende Antriebsstange 9 durchbricht die Platte 18 an einer Durchführung 19.
Mittels des Antriebes, der Antriebsstange 9 und der Kurvenscheibe 4 erfolgt das Einschalten/Ausschalten der Löschkammer und es sind zwei Endpositionen (Schaltstellungen) des Trenners einstellbar. In der Stellung "Trenner ausgeschaltet" weist das Ende des beweglichen Trennerkontaktes 10 einen vorgegebenen Abstand vom feststehenden Trennerkontakt 12 auf. In der Stellung "Trenner eingeschaltet" kontaktiert das Ende des beweglichen Trennerkontaktes 10 den feststehenden Trennerkontakt 12. Die dargestellte Konfiguration stellt eine Serienschaltung elektrischer Anschluß 2 - Löschkammer 1 - Trenner 10/12 - elektrischer Anschluß 13 dar.
In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform eines gekapselten Hochspannungs- Leistungsschalters dargestellt. Es ist ein gasgefüllter Kessel 20 mit mehreren Flanschen zu erkennen, in dessen Innenraum eine Löschkammer 21 oder mehrere elektrisch in Serie geschaltete Löschkammern 21, 22 angeordnet sind. Der Antrieb der Löschkammer 21 erfolgt über eine mit einer Kurvenscheibe 24 eines Umlenkgetriebes 25 verbundene Antriebsstange 23. Der Antrieb der weiteren Löschkammer 22 erfolgt über eine weitere Antriebsstange 26. Dabei kann diese Antriebsstange 26 direkt vom Umlenkgetriebe 25 angetrieben werden oder alternativ hierzu vom Antriebsmechanismus der Löschkammer 21, d. h. beispielsweise von der Antriebsstange 23 beaufschlagt werden.
Beide Löschkammern 21, 22 sind elektrisch miteinander verbunden. Für den elektrischen Anschluß der Löschkammer 22 dient ein Leiter 27, welcher über einen Flansch 28 aus dem Kessel 20 geführt ist und derart einen außerhalb des Kessels befindlichen elektrischen Anschluß bildet. Optional ist ein Flansch 38 vorgesehen, falls der Leiter 27 an anderer Stelle aus dem Kessel 20 geführt werden soll.
Mit der Kurvenscheibe 24 des Umlenkgetriebes 25 ist des weiteren ein Trennerstift 29 verbunden, welcher zum Eingriff in einen Trenner-Gegenkontakt 31 geeignet ist, wobei eine Führung 30 die geradlinige Bewegungsmöglichkeit des Trennerstiftes 29 sicherstellt. Der elektrische Anschluß des Trenner-Gegenkontaktes 31 erfolgt über einen Leiter 32, welcher über einen Flansch 33 aus dem Kessel 20 geführt ist und derart einen außerhalb des Kessels befindlichen elektrischen Anschluß bildet.
Die Befestigung des Umlenkgetriebes 25 innerhalb des Kessels 20 erfolgt über eine Isolierabstützung 34, vorzugsweise ein Isolierrohr, welches oben oder unten an der inneren Mantelfläche des Kessels montiert ist. Zum Antrieb der Kurvenscheibe 24 des Umlenkgetriebes 25 dient wahlweise eine Isolierstange 35 für die Realisierung einer vertikalen Antriebsanbindung oder eine Isolierstange 36 für die Realisierung einer horizontalen Antriebsanbindung, wobei sich der Antrieb in beiden Fällen außerhalb des Kessels 20 befindet und im letztgenannten Fall ein Flansch 37 vorgesehen ist, um die Isolierstange 36 aus dem Kessel 20 zu führen.
Mittels des Antriebes, der Antriebsstangen und der Kurvenscheibe 24 erfolgt das Einschalten/Ausschälten der Löschkammern und es sind zwei Endpositionen des Trenners einstellbar. In der Stellung "Trenner ausgeschaltet" weist das Ende des beweglichen Trennerstiftes 29 einen vorgegebenen Abstand vom feststehenden Trenner- Gegenkontakt 31 auf. In der Stellung "Trenner eingeschaltet" kontaktiert das Ende des beweglichen Trennerstiftes 29 den feststehenden Trenner-Gegenkontakt 12. Die dargestellte Konfiguration stellt eine Serienschaltung Leiter 27 - Löschkammern 21, 22 - Trenner 29/31 - Leiter 32 dar.
In Fig. 2 ist zwar lediglich eine 1-phasige Anordnung dargestellt, es ist jedoch selbstverständlich auch möglich, eine mehrphasige, insbesondere 3-phasige Anordnung in einem Kessel 20 anzuordnen. Dementsprechend weist der Kessel 20 weitere Flansche auf. Bei einer mehrphasigen Anordnung können ein separater Antrieb sowie Umlenkgetriebe pro Phase vorgesehen sein und eine Schub- oder Drehbewegung bewirken. Alternativ hierzu können ein einziger Antrieb sowie ein einziges Umlenkgetriebe vorgesehen sein, eine Schub- oder Drehbewegung bewirken und direkt auf alle Phasen wirken. Die Antriebsanbindung bei einer mehrphasigen Anordnung kann derartig erfolgen, daß der einzige Antrieb auf eine Phase, vorzugsweise auf die mittlere Phase, wirkt und Abtriebe von dieser Phase auf die anderen Phasen über Isolierverbindungen (Isolierwellen, Schub- oder Drehbewegung) erfolgt.
Bei den vorstehend beschriebenen Hochspannungs-Leistungsschaltern mit Löschkammern und in Serie geschalteten integrierten Trennern wird vorteilhaft für beide Schaltgeräte-Funktionen - Löschkammer-Funktion und Trenner-Funktion - vorteilhaft nur ein einziger Antrieb benötigt. Als Antrieb kann beispielsweise ein Servomotor oder ähnlicher elektrischer Motor oder ein mechanischer Antrieb (beispielsweise ein hydraulischer Federspeicherantrieb) mit gestufter Bewegungskennlinie (zur Erfüllung der unterschiedlichen Bewegungsabläufe der beiden Schaltgeräte) eingesetzt werden. Die Auslegung dieses Antriebs hinsichtlich der Leistung ist lediglich geringfügig höher als dies für eine Löschkammer allein erforderlich wäre, da die durch den Antrieb bewirkten Bewegungsabläufe beider Schaftgeräte versetzt erfolgen.
Als Umlenkgetriebe kann außer der vorstehend beschriebenen Kurvenscheibe beispielsweise auch ein Umlenkgetriebe anderer Ausführungsform oder eine Hebelkinematik eingesetzt werden, welche einerseits über eine Antriebsstange angetrieben werden und andererseits Verbindungspunkte mit den Schaltgeräten aufweisen. Der Trenner kann alternativ als Drehtrenner ausgeführt werden. Löschkammer und Trenner sind unabhängig von der jeweils aktuellen Schaltposition des Trenners oder der Löschkammer stets elektrisch miteinander verbunden. Zwischen den einzelnen Modulen (Löschkammer, Trenner) sind kraftschlüssige und stromtragfähige Verbindungen (beispielsweise über Flanschverbindungen) vorgesehen.
Als Löschkammer wird vorzugsweise eine Vakuum-Löschkammer oder eine Löschkammer mit SF6-Gasstrecke eingesetzt, was den Vorteil großer Kompaktheit hat und lediglich geringe Antriebsenergie benötigt. Selbstverständlich können auch mehrere Löschkammern in Serie geschaltet sein, wie das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 zeigt. Als Löschmedium innerhalb des Kammerisolators bzw. Kessels wird vorzugsweise SF6, N2 oder ein vergleichbares Gasmedium eingesetzt.

Claims

1. Hochspannungs-Leistungsschalter mit integriertem Trenner,
wobei sowohl mindestens eine Löschkammer (1, 21, 22) als auch ein Trenner (10/12, 29/31) im Innenraum eines mit Gas (15) gefüllten Kammerisolators (14) oder eines gasgefüllten Kessels (20) angeordnet sind,
wobei die mindestens eine Löschkammer über ihr eines Ende mit einem außerhalb des Kammerisolators (14) bzw. Kessels (20) befindlichen elektrischen Anschluß und über ihr weiteres Ende mit dem Trenner verbunden ist,
wobei die mindestens eine Löschkammer und der Trenner über ein gemeinsames Umlenkgetriebe betätigbar sind,
wobei der Trenner bedarfsweise mit einem außerhalb des Kammerisolators (14) bzw. Kessels (20) befindlichen elektrischen Anschluß verbindbar ist,
wobei ein einziger Antrieb über eine Antriebsstange und das Umlenkgetriebe sowohl die mindestens eine Löschkammer als auch den Trenner entsprechend unterschiedlichen vorgegebenen Bewegungsabläufen antreibt.

2. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trenner als Schubtrenner ausgebildet ist.

3. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trenner als Drehtrenner ausgebildet ist.

4. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Vakuum-Löschkammer eingesetzt ist.

5. Hochspannungs-Leistungsschalter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine SF6-Löschkammer eingesetzt ist.

6. Hochspannungs-Leistungsschalter nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kammerisolator oder der Kessel mit SF6 gefüllt ist.

7. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kammerisolator oder der Kessel mit N2 gefüllt ist.

8. Hochspannungs-Leistungsschalter nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Anordnung von mindestens zwei Löschkammern jede Löschkammer direkt vom gemeinsamen Umlenkgetriebe beaufschlagbar ist.

9. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Anordnung von mindestens zwei Löschkammern eine erste Löschkammer direkt vom gemeinsamen Umlenkgetriebe beaufschlagbar ist, während eine weitere Löschkammer vom Antriebsmechanismus dieser ersten Löschkammer beaufschlagbar ist.

10. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Umlenkgetriebe eine Kurvenscheibe eingesetzt ist, welche einerseits über eine Antriebsstange antreibbar ist und andererseits Verbindungen mit den Schaltgeräten aufweist, wobei diese Verbindungen in Form von Kurvenverläufen auf der Kurvenscheibe ausgebildet sind, in welche Antriebselemente der Schaltgeräte eingreifen.

11. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Antrieb ein elektrischer Motor, insbesondere Servomotor, oder ein mechanischer Antrieb mit gestufter Bewegungskennlinie zur Erfüllung der unterschiedlichen Bewegungsabläufe der Schaltgeräte eingesetzt ist.

12. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mehrphasige, insbesondere dreiphasige Anordnung, innerhalb eines Kessels.

13. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein eigener Antrieb mit Umlenkgetriebe je Phase vorgesehen ist.

14. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemeinsamer Antrieb mit gemeinsamen Umlenkgetriebe für alle Phasen vorgesehen ist.

15. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltgeräte einer ersten, vorzugsweise in der Mitte angeordneten Phase direkt vom gemeinsamen Umlenkgetriebe beaufschlagbar ist, während die Schaltgeräte der weiteren Phasen vom Antriebsmechanismus der Schaltgeräte der ersten Phase beaufschlagbar sind.