DE1590997A1 - Druckgasschalter - Google Patents

Description

Electric Corporation

Pittsburgh

Aktenzeichen: P 15 90 997.4-34 Mein Zeichen: PLA 65/8018 Sm/Ün

Druckgasschalt er

Die Erfindung befaßt sich mit einem Druckgasschalter mit einem Blasventil und einem doppelt wirkenden pneumatischen Antrieb mit Ein- und Ausschaltventilen. Sie besteht darin, daß das Blasventil und das Ausschaltventil in an sich bekannter Weise auf Hochspannungspotential angeordnet und von elektrischen Steuerventilen, die Erdpotential aufweisen, pneumatisch betätigt werden, daß dem Hochspannungspotential führenden Einschaltventil ein weiteres Steuerventil mit Erdpotential zugeordnet ist und daß die Steuerventile über einen Hilfsschalter gegeneinander verriegelt sind, der in Abhängigkeit von der Stellung des Antriebs pneumatisch betätigt wird.

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Durch die Trennung der für die Betätigung notwendigen Ventile in pneumatisch gesteuerte Ventile auf Hochspannungspotential und elektrische Steuerventile, die Erdpotential aufweisen, ist eine wesentlich leichtere Einstellung der Schaltzeiten möglich. Dies ist deshalb wichtig, weil bei mehrpoligen Schaltern, vor allem aber bei Schaltern mit mehreren getrennten Schaltstrecken pro Pol die Schaltzeitpunkte genau eingehalten werden müssen, wenn die maximale Schaltleistung erreicht werden soll. Bei der Erfindung können außerdem durch die Verriegelung der Steuerventile über den pneumatisch betätigten Hilfsschalter Fehlschaltungen unterbunden werden.

In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der ilrfindung ist eine Unterbrechungseinrichtung mit einem Hochdruckspeicher,

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einer Löschkammer, feststehenden Kontaktfingern, einem hohlen beweglichen Schaltstück, einem Antriebszylinder und einem doppelt wirkenden Antriebskolben in Innern des Zylinders innerhalb eines in wesentlichen zylindrischen Metallbehälters an den unteren Enden von zwei Durchführungen befestigt, die sich durch Kragen an der Behälterwand in das Innere erstrecken. Außerhalb des Metallbehälter ist ein Hochdruckvorratebehälter befestigt, der mit den Hochdruckspeicher durch ein Isolierstoffrohr verbunden ist. Der Metallbehälter enthält SFg-Gas, bei einen Druck von ungefähr 5 at, un eine ausreichende elektrische Isolierung zwischen Erde und zwischen den offenen Schaltstücken zu erhalten. Der Vorratsbehälter und der Speicher enthalten beide SPg mit einen Druck von ungefähr 16 at. Das Gas wird auf diesen Druck mit Hilfe einen Konprecsors gehalten, der zwischen den Metallbehälter und den Vorratsbehälter geschaltet ist, so daß ein geschlossener Gaskreis entsteht. Das bewegliche Schaltstück ist direkt mit einen Kolben verbunden, der durch Gas aus den Hochdruck speicher angetrieben wird. Die Kolbenbewegung wird durch εν/ei pneumatisch gesteuerte Ventile in Innern dec Metallbehälters gesteuert. Ein weiteres pneumatisch gesteuertes Ventil, das ebenfalls in Innern des Metallfcehälterc angeordnet ist, steuert die Gasströmung aus den Hochdruckspeicher zur löschkammer. Die Wirkung dieser drei Ventile wird durch magnetische Ventile gesteuert, die außerhalb dec Metallbehälterc angeordnet sind. Ein Hilicechalter ivird durch einen doppelt wirkenden Kolben tetätu^i, der innerhalb eincc Zylinders au2erhalc

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des Metairbehälters angeordnet und nit den Hochdruckspeicher über zwei durch Stößel betätigte Ventile verbunden ist, die innerhalb deo Metallbehälter liegen. Die Stößel werden von einer Stange an den Kolben betätigt, der das bewegliche Schaltstück des Schalters in Bewegung setzt. Die Kolbenstange wirkt ferner mit einen unter Federwirkung stehenden Klinkenbolzen lösbar zusammen, un das bewegliche °chaltstück in der Ein- oder Ausschaltstellung zu halten.

Zun besseren Verständnis des Wesens und der Ziele der Erfindung kann auf die folgende, ino einzelne gehende Beschreibung in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen werden. Dabei ist

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Druckgasleietungsschaltern nit Steuersystem gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer abgewandelten Verklinkung für den Schalter. Die Schaltstücke des Schalters sind geschlossen;

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich der Fig. 2, wobei die Schaltstücke geöffnet sind;

Fig. 4 eine schematicche Ansicht eines abgewandelten Schalters mit drei Poleinheiten in einen Gehäuse;

Fig. 5 eine Draufsicht auf den Schalter nach Fig. 4;

Fig. 6 eine Draufsicht, die die Anordnung zur Betätigung der beweglichen Schaltstücke des Schalters nach Fig. 4

zeigt. Die Schaltstücke sind geöffnet; 009811 6/09 A 8

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Pig. 7 eine Darstellung, die zum Teil in Schnitt, zum Teil in einer Ansicht den Schalter nach Pig. 4 zeigt, wobei der Schnitt durch eine der Durchführungen verläuft;

Pig. 8 eine Darstellung ähnlich der der Pig. 7. Sie zeigt eine andere Durchführung und Anordnung der Stromwandler.

In der Zeichnung, insbesondere in Pig. 1, besteht der Leistungsschalter aus einen im wesentlichen zylindrischen Metallbehälter 2, einem Hochdruckbehälter 3 unterhalb de3 Metallbehälters 2, einem Hochdruckspeicher 4 innerhalb des Metallbehälters.2, das mit dem Vorratsbehälter 3 durch ein Isolierstoff rohr 5 verbunden ist, und einen Kompressor 6, der ' zwischen den Metallbehälter und den Vorratsbehälter 3 geschaltet ist. Der Metallbehälter 2 enthält ein löschgas, z.B. Schv/efelhexafluorid (SPg) bei einen verhältnismäßig niedrigen Druck von z.B. 3 at. Dieser Druck reicht aus, um die notwendige Isolierung nach Erde und zwischen den offenen Schaltstücken des Schalters zu schaffen. Der Vorratsbehälter 3 und der Hochdruckspeicher 4 enthalten SPg-Gas bei einen verhältnismäßig hohen Druck von beispielsweise 16 at. Das Gas v/ird auf diesem hohen Druck mit Hilfe des Kompressors 6 gehalten, der, v/ie vorher erläutert, zwischen den Niederdruckgas enthaltenden Metallbehälter 2 und den Hochdruckvorratsbehälter 3 geschaltet ist, so daß ein geschlossener Gaskreis entsteht.

Der Metallbehälter 2 ist mit entfernbaren Sndkappen 7 7e_A'sehen,

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um eine Zugangsmöglichkeit in das Innere des Metallbehälters zu schaffen. 0J09816/09AÖ

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Innerhalb des Behälters 2 ist an den unteren Enden von zwei Durchführungen 9» von'denen sich jede durch einen zylindrischen Kragen 11 an der Oberseite dee Behältern 2 erstreckt, eine Unterbrechungseinrichtung 8 befestigt. Die Durchführungen 9 sind von bekannter Bauart. Jede Durchführung hat einen Plansch 12, der an einen inneren Plansch 13 eines der Kragen 11 angebracht ist. Ein Stromwandler 14 kann un jeden Kragen 11 herum befestigt sein. Jede Durchführung 9 besitzt einen Durchführungsleiter 15. In Innern des Kragens 11 kann in Raun zwischen dem Kragen und der Durchführung 9 eine Metallhülse 16 angebracht sein, un einen kapazitiven Spannungsabgriff bei 17 zu ermöglichen, wie an sich bekannt ist.

".ie dargestellt, besitzt die Unterbrechungseinrichtung 8 nur eine einzige Schaltstelle. Es könnten aber auch mehrere Schaltstellen für jede Poleinheit des Schalters in Reihe geschaltet sein.

Wie in Pig. 1 gezeigt, ist nur eine Poleinheit in jedem Behälter 2 befestigt. Die Unterbrechungseinrichtung 8 umfaßt den Hochdruckspeicher 4, eine Löschkamier 21, die an Hochdruckspeicher befestigt i3t, eine Kontaktfingertulpe 22 und ein lichtbogenhorn 23 in Innern der löschkammer 21, das ebenfalls mit den Speicher 4 in Verbindung steht. Der Speicher ist seinerseits an unteren Ende des Durchführungsleiters 15 der einen Durchführung 9 befestigt. Ein bewegliches Schaltstück 24, das nit den Kontaktfingern 22 in der Einschaltstel-

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lung in Berührung oteht, ist an einem hin-,und hergehenden beweglichen Kolben 25 befestigt, der in einem Antriebszylinäer 26 angeordnet ist. Der Zylin-der 26 ist am unteren Ende des Durchführungsleiters 15 der anderen Durchführung 9 angebracht. Mit den Schaltstück 24 wirken feststehende Kontaktfinger 27 zusanmen, die an der Stirnseite des Zylinders 26 angebracht sind, durch die sich das bewegliche Schaltstück 24 erstreckt.

Bas Schaltstück 24 i3t vorzugsweise rohrförmig ausgebildet und besitzt Ausblasöffnungen 28 in seiner Wand. Beim Ausochaltvorgang wird Hochdruckgac in das offene Ende des rohrförmigen Schaltstückes 24 gedrückt, das aus den Öffnungen 28 in den Metallbehälter 2 ,ausströmt. Die Löschkammer 21 ist vorzugsweise aus einen geeigneten, wärmefesten Material, z.B. Polytetrafluoräthylen, zusammengesetzt.

Die Strömung des Löschgases aus dem Hochdruckspeicher 4 in die Löschkammer 21-wird durch ein Blasventil Λ gesteuert. Das Ventil A ist ein genormtes Zweiwegeventil mit pneumatischer Betätigung. Es wird durch ein magnetisches Steuerventil A¹ gesteuert, das in einem Steuergehäuse 29 angeordnet ist. Dan Steuerventil A¹ gestattet den Zutritt von Gas aus den Hochdruckvorratsbehälter 3 in den Antriebszylinder des Blasven-

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til3 A/ein dünnes Isolierstoffrohr 31·

Die rctä'.gung des Kolbens 25 in Antriebssylinder 26 wird

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durch Ventile B und C gesteuert, die genormte, pneumatisch betätigte Dreiwegeventile sind. Jedes Ventil verbindet in seiner Ruhelage da3 ihm zugeordnete Ende dea Betätigungszylinders mit dem Niederdruckbehälter und versperrt den Zustrom von Gas aus den Hochdruckspeicher 4. Wenn das zugehörige magnetische Steuerventil B' oder C in Steuergehäuae erregt wird, gelangt Hochdruckgas über ein dünnes Isolierstoffrohr 32 oder 33 zum Antriebszylinder für das entsprechende Hauptventil B oder C.

Die Betätigung jedes der Hauptventile ermöglicht den Zustron von Gas aus den Hochdruckspeicher 4 über ein Isolierstoffrohr 34 zu den entsprechenden Ende des Antriebszylindero. Gleichzeitig v/ird die Verbindung mit den Niederdruckbehälter 2 abgesperrt.

Wie dargestellt, sind das Schaltstück 24, der Kolben 25 und eine Kolbenstange 35 so miteinander verbunden, daß sie sich al3 Einheit bewegen, wenn der leistungsschalter betätigt v/ird. Es ist festzuhalten, daß die Kolbenstange 35 einen verhältnismäßig großen Durchmesser aufweist. Dies hat den Zweck, die bein Einschalten wirksame Kolbenfläche zu verringern, da die Kraft zum Einschalten der Schaltstücke beträchtlich kleiner ist als die Kraft, die für eine schnelle öffnung der Schaltstücke benötigt wird. Zusätzlich kann die Einschaltgeschwindigkeit durch eine Drossel 36 gesteuert werden, die so angeordnet ist, daß sie die Strömung des Hochdruckgases in da3

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eine Ende des Zylinders 26 beeinflußt, aber nicht die Strömung des Gases aus den Zylinder behindert. Dies ist wichtig, damit ein schneller Auslaß der Gase bei einer "Ein-Aus"-Schaltung erhalten wird.

Wip in der Zeichnung dargestellt, ist die Öffnung im rechteseitigen Ende des Zylinders 26 so gelegen, daß der Kolben 25 den Gasauslaßkanal versperrt, sobald er die Ausschaltstellung der Schaltstücke des Schalters erreicht. Dadurch wird eine Dämpfungswirkung an Ende des Ausschalthubes des Schalters erreicht.

Un eine definierte Haltekraft zu haben, die den Schalter in der Ausschaltstellung festlegt, fällt ein federbelasteter Klinkenbolzen 37 in eine der zwei Ausnehmungen 38 und 39 der Kolbenstange 35· Wenn der Schalter eingeschaltet i3t, ist die Magnetkraft, die die Schaltstücke zu öffnen versucht, selbst bei sehr hohen Kurzschlußströmen für die dargestellte Stromschleife verhältnismäßig gering. Sie liegt in der Größenordnung von 25 bis 50 kp. Deshalb braucht die Haltekraft de3 federbelastoten Klinkenbolzen3in den Ausnehmungen nicht sehr groß zu sein. Die Kraft wird aus diesen Grunde leicht überwunden, wenn Hochdruckgas den Antriebszylinder zur Bewegung des Kolbens zugeführt wird. Obgleich es nicht unbedingt notwendig ist, eine Haltekraft in der Ausschaltstellung vorzusehen, wird dies deshalb als wünschenswert angesehen, damit der Rückprall unter Kontrolle gehalten wird.

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Es ist festzuhalten, daß die Anordnung eineo federbelasteten Bolzens, der in die Ausnehmung einfällt, nur zur Erläuterung eines Prinzips gedacht ist. Die tatsächliche Ausführung der Klinke kann von jeder Konstruktion sein, die für eine verläßliche Wirkung geeignet i3t. Eine andere Möglichkeit ist es z.B., eine Nut innerhalb der hohlen Kolbenstange 35 vorzusehen mit einen unter Feuerwirkung sich ausdehnenden Ring. Dadurch erreicht man eine ausgeglichene Belastung der Kolbenstange. Eine v/eitere Möglichkeit besteht in der Verwendung von Rollen an Bolzen oder Ring, um die Reibung zu verringern.

Obgleich eine Ausführung der oben beschriebenen Klinkenbolzenanordnung die genannte Aufgabe in der einfachsteh Weise löst, ist in den Pig. 2 und 3 eine weitere Klinkenanordnung dargestellt. Dabei wird ein gelenkiges Klinkenglied 41 von einer Feder 42 in Eingriff nit einen Vorsprung 43 an der Kolbenstange 35 gedruckt, wenn der Schalter eingeschaltet ist. Ein Kolben 44 ist innerhalb eines lösezylinders 45 angeordnet, der über eine leitung 46 nit den Hauptsteuerventil B in Verbindung steht, das das Hochdruckgas in den Antriebszylinder 26 einläßt. Wenn das Ventil B betätigt wird, un die Schaltstücke des Schalters auszuschalten, gelangt zugleich Gas in den Zylinder 45· Dadurch wirkt eine Kolbenstange 47 am Kolben 45 auf die Klinke 41 ein, un diese zu lösen. Da das Volumen des Klinkenlösezylinders 45 viel kleiner ist als das des Hauptantriebszylinders 26, wird die Klinke gelöst, bevor sich im Antriebszylinder 26 ein hoher Druck aufbaut, der eine

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< hohe Beladung der Klinke hervorrufen könnte.

In Fig. 3 ßind der Antriebekolben 25 und die Klinken 41 in der Stellung gezeigt, in der das Ventil B noch erregt ist, un einen Druck in Klinkenlösczylinder 45 aufrecht zu halten. Wird das Ventil B entregt, so wird der Druck aus den Zylinder 45 abgeΙαεsen,und die Klinkenfeder 42 drUckt den Kolben 44 in Zylinder 45 nach rechts· Die Klinke 41 wird in eine Stellung zurückgeführt, in der sie hinter den Vorsprung 43 an der Kolbenstange 35 greift, wenn die Schaltstücke des Schaltern geschlossen werden.

Un die Arbeitstreise eines Hilfsschalters direkt durch die Stellung des Schaltstückes des Leistungsschalters zu steuern, sind zv/ei Dreiwegeventile D und E vorgesehen, die den Zutritt des Gases aus den Hochdruckbehälter 4 zu einen Betätigungszylinder 51 für den Hilfsschälter steuern. Der Zylinder 51 enthält einen Kolben 52 zur Betätigung des beweglichen SchaltstUckea des Hilfsschaltcrs. Die Ventile D und E werden über Stößel betätigt, die von einen abgerundeten Vorsprung 53 an der Kolbonstange 35 angetrieben werden. Das Ventil D int über ein dünnes Ioolierntoffrohr 54 Bit den einen Ende des Zylinders 51 verbunden, während das Ventil E über ein Isolierstoffrohr 55 an das andere Ende des Zylinders 51 angeschlossen ist, der in Steuergehäuse 29 liegt. Wenn der Schalter eingeschaltet ist, ist das Ventil E geöffnet, und das Rohr 55 ist an den Niederdruckkreis angeschlossen. Der Stößel des Ventils

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D wird dagegen durch den Vorsprung 53 nach unten gedrückt. Dadurch gelangt Hochdruckgao in das Rohr 54 und bringt den Kolben 52 in die in der Zeichnung dargestellte lage, die der Einschaltotellung der Schaltstelle des leiotungsschalters entspricht. Bein Ausschalten des leistungsschalter bewegt sich der Vorsprung 53 nach rechts, so daß der Stößel des Ventil3 D freigegeben und der Stößel des Ventils E nach unten gedrückt wird. Dadurch wird die Anwendung von Hoch- und Niederdruck auf die gegenüberliegenden Enden des Hilfsschalterzylinders 51 ungekehrt und der Kolben 52 in die andere Stelle bewegt. Pur einen dreipoligen Schalter genügt üblicherweise ein Hilfsschalter und ein Satz.Ventile D und E. Man kann aber auch getrennte Schalter und Ventile pro Pol vorsehen, wenn eine einpolige Schaltung erwünscht ist.

ras Steuergehäuse 29 nimnt den Druckgaskompressor 6 und seine Steuereinrichxungen, die nagnetischen Steuerventile A¹, B' und C, den Hilfccchalter und seinen Antriebszylinder 51 und die Pumpverhinderungsrelaic X, Y auf, die dac magnetische Steuerventil C des Dreiwege-Einschaltventils C steuern. Ein Satz der magr.etischen Steuerventile A¹ , B' und C¹ könnte zur Betätigung aller drei Pole verwendet werden. Es kann aber auch zweckmäßig sein, drei Sätze Steuerventile zu verwenden, un die Steuerleitur.gen kurz und gleich lang zu halten. Die magnetisch betätigten Steuerventile sind alle Dreiwegeventile, co daß das Gas aus den Steuerleitungen sehr schnell in den Niederdruckcehälter entlüftet wird, wenn die Steuerventile

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entregt werden. Dieo ist besonders wichtig bei Ein-Aus-Schaltvorgängen (Kursunterbrechung). Außerdem begrenzt dies die Menge des durch das Blasventil bei einer Ausschaltung strömenden Hochdruckgases.

V/iß in der Zeichnung dargestellt, ist die elektrische Steuerung für den Leistungsschalter in üblicher Weise mit Hilfe der Pumpverhinderung3schaltung X, Y für das magnetische Steuerventil C des Haupteinschaltventils C ausgeführt. Die magnetischen Steuerventile für das Blasventil Λ und das Ausschaltvehtil B sind parallelgeschaltet, so daß ihre Wirkung gleich-.zeitig eingeleitet wird, wenn der Schalter entweder durch einen Steuerschalter CST oder ein Schutzrelais PR ausgelöst wird. Pur den Pail, daß der Gasdruck in Hochdrucksysten zu gering wird für eine verläßliche Schalterbetätigung, öffnet der Kontakt IPC in Kreis der Spule X, un das Einschalten des Schalters zu verhindern.

Das Einschalten des Schalters wird im folgenden unter Bezug auf das in der Zeichnung dargestellte Steuersystem erläutert. Wenn die Kontaktbrücke CSC des Steuerschalters geschlossen wird, wird das Relais Y erregt, das seinerseits das magnetische Vorsteuerventil C¹ erregt. Dadurch gelangt Hochdruckgao in die Steuerleitung 33 und betätigt das Dreiwegeventil C. Das Ventil C sperrt die Niederdruckverbindung zur rechten Seite des Kolbens 25 und läßt, zurgleichen Zeit Hochdruckga3 aus den Hochdruckbehälter 4 zuströmen. Da die linke Seite des

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Kolbens 25 gegenüber den Niederdruckbehälter geöffnet bleibt, überwindet die Kraft dee Kolbeno 25 die Haltekraft des Verriegelungabolzens und bewegt den Kolben nach links, um die Schalts'trecke des Schaltern zu schließen. Die Bev/egung der Kolbenstange 35 betätigt den Hilfsschalter, wie vorher beschrieben wurde. Dadurch wird die Schaltbrücke 56 des Hilfsschalters geschlossen und das Relais Y erregt. Dieses Öffnet seinerseits den Kreis der Spule des Ventils C und entregt ferner da3 Relais X. Wenn da3 Ventil C entregt i3t, stellt sich wiederum Niederdruck auf bei-den Seiten des Kolbens 25 ein. In der Zwischenzeit ist jedoch der Verriegelungsbolzen 37 in die- Sperrstellung eingefallen. Er hält das Schaltstück 24 des Schalters in einer definierten Einschaltstellung. Die Einschaltbewegung nach den vorstehenden Schema kann sehr schnell verlaufen. Die Einschaltzeit beträgt ungefähr 5 Perioden oder weniger. .

Unter Bezug auf das Steuerschema 23t ferner zu sehen, daß bein Schließen der Kontakte CST eines Steuerschalters oder der Kontakte eines Schutzrelais PR gleichzeitig die magnetischen Steuerventile für das Zweiwegeblasventil A und das Dreiv/egeausschaltvcntil B erregt werden. Die Betätigung des Dreiwegeventils 3 sperrt die liiederdruckverbindung der linken Seite des Kolbens 25 und führt zurgleichen Zeit Hochdruckgas zu. Da der Druck auf der rechten Seite des Kolbens 25 niedrig ist, überwindet die Kraft auf den Kolben die Haltekraft des Klinkenbolzens und bewegt den Kolben 25 nach rechts.

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Dadurch wird der Schalter ausgeschaltet. Das Zweiwegeventil Λ ermöglicht den Zutritt von Hochdruckga3 zun Schaltstückberoich in der Löschkammer 21, das den Lichtbogen löscht. Die Bewegung der Kolbenstange 35 betätigt den Hilfs3chalter, wie vorher beschrieben wurde. Dadurch wird die Schaltbrücke 57 dee Hilfsschalters geöffnet. Dies entregt die Spulen A' und B^f, so daß die Hauptventile Λ und B die Hochdruckgasströmung absperren. Da die Masse der beweglichen Teile des Schalters gering ist ia-Vergleich zu einen Schalter mit konventionellen Hebeln, Kurbeln und äußeren Antrieben, ist eine Unterbrechung innerhalb von zwei Perioden möglich.

Eine Ein-Aus-Schaltung erhält man als Kombination einer schaltung mit einer unmittelbar folgenden Ausschaltung. Der einzige Unterschied ist hier, daß das Hochdruckgas auf der rechten Seite des Kolbens 25 sehr schnell abgelassen werden nuß, damit es die Ausschaltgecchwindigkeit nicht beeinträchtigt. Dies wird durch die Verwendung eine3 Dreiwegeventils für das Steuerventil C¹ wie für das Hauptventil C erreicht; Das Hochdruckgao in der Steuerleitung wird im Interesse einer schnellen Betätigung des Hauptventils C schnell abgelassen, so daß das Hauptventil C seinerseits mit großer Geschwindigkeit das Gas von der rechten Seite des Kolbens 25 abläßt. Das Hauptventil C wird an Ende dec Einschalthubes automatisch entregt, v/ie vorher beschrieben wurde. Ss i3t festzuhalten, daß die Drossel 36 zur Steuerung der Einschaltgcschv/indigkeit go angeordnet ist, daß sie die Abströmung des Hochdruckgases aus den Antriebszylinder nicht beeinflußt.

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Da sowohl die Einschalt- als auch die Auaschaltbetätigung sehr schnell verlaufen, ist es möglich, eine Kurzunterbrechung mit großer Geschwindigkeit zu erhalten. Eine Kurzunterbr.echungsschaltzeit in der Größenordnung von 10 Perioden sollte möglich sein. Selbstverständlich kann der Schalter auch für einpolige Kurzunterbrechung verwendet werden, falls dies erwünscht ist.

Bei bekannten Druckluft3chaltern erforderte eine Einstellung der synchronen Bewegung der Schaltstücke eines dreipoligen Schalters eine öffnung des Metallbehälters. Dies war unbequen und zeitraubend. Es ware bei einen SFg-Schalter noch unerwünschter, da es dort notwendig ist, zuvor da3 SPg zu ent*- fernen. Bei den vorliegenden Schalter kann eine Synchronisierung sowohl der Einschalt- als auch der Ausschaltbewegung der Schaltstücke aller drei Pole ohne Entfernung des Gases aus den Metallbehälter dadurch erhalten worden, daß die Einstellung an den Steuerventilen in Steuergehäuse vorgenommen wird. Falls für jeden Pol ein getrennter Satz Magnetventile verwendet wird, können die Einstellungen durch Änderungen des magnetischen Luftspaltes vorgenommen werden. Falls nur ein gemeinsamer Satz magnetischer Steuerventile für alle drei Pole vorgesehen ist, ist eine Einstellung nit Hilfe verstellbarer Drosselschraubcn in den Steuerleitungen zu jeden Hauptventil möglich. Es ist zu erwarten, daß die Drossel 36 vor jeden Hauptventil C, die früher beschrieben wurden, keine weitere Einstellung erfordert, nachdem sie einmal für die gewünschte

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Einschaltgeschwindigkeit eingestellt worden ist.

Bei den Schalter nach den Pig. 4> 5 und 6 der Zeichnung sind alle .drei Pole in einen einzigen Metallbehälter 2¹ angeordnet. Dieser Aufbau ist besonders für Schalter geeignet, die in Miitelspannungsnetzen eingesetzt werden und verhältnismäßig große Ströme ausschalten sollen. Da der Schalter nur bei Mittelapannungen arbeiten muß, kann der Druck des Gases in Innern des Metallbehälter 2' bei etwa einer Atmosphäre liegen. Dies ergibt eine ausreichende Isolierung für Spannungen von 14,4 bis 69 kV. Dieser geringe Druck würde bedeuten, daß der Metallbehälter nicht den Vorschriften der Überwachungsvereine unterliegt, so daß die Kosten des Behälters verringert v/erden könnten. Der Hochdruckspeicher 4 ist aus den Innern des Behälters 2' entfernt und dafür ein Hochdruckbehälter 3' außerhalb des Behälters 2' vorgesehen,' so daß die Kosten des Schalters weiter verringert werden.

Das Betätigungsschema ist in wesentlichen da3 gleiche wie vorher beschrieben. Das Hochdruckgas dient dazu, die Schaltstücke anstelle der bisherigen außenliegenden Antriebe und Verbindungsglieder direkt zu betätigen. Das Blasventil A, das Ausschaltventil B und das Einschaltventil C werden durch magnetische Steuerventile A¹, B¹ und-C in der vorher beschriebenen V/eise gesteuert. In gleicher Weise werden auch die Hilfsschalterventile D und Ξ in der beschriebenen Weise betätigt. Es ist nur ein einziger Antriebszylinder 26 und ein einziger

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Satz Ventile für die Betätigung aller drei Pole des Schalters vorhanden.

Der Antriebszylinder 26 und die Steuerventile B und C besitzen Erdpotential. Deshalb i3t es nicht notwendig, die Steuerleitungen für diese Ventile aus Isolierstoff herzustellen. Wie in der Zeichnung dargestellt, sind die Ventile innerhalb des Metallbehälters 2¹ gelegen. Die Ventile könnten aber auch außerhalb angeordnet sein, so daß Haupt- und Steuerventile baulich vereinigt werden könnten. Ferner besteht die Möglichkeit einer Kombination der Ventile A und B, da 3ie von den gleichen elektrischen Kreis gesteuert werden.

Wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt, sind zwei Durchführungen 9.' für jede Poleinheit des Schalters vorgesehen. Die inneren Enden der Durchführungen fluchten längs des Metallbehälters 2'. Die äußeren Enden sind quer zum Behälter geneigt, wie in Figc 5 gezeigt ist. Durch die abwechselnde Neigung der Durchführung in entgegengesetzte Richtungen erhält man genügend Raum für die Stromwandler 14. Außerdem wird dadurch mehr als

eine
ausreichend/elektrische Isolierstrecke zwischen den äußeren Enden der Durchführungen gewonnen. Die Anordnung der Durchführungen längs einer linie mag den Eindruck eines verhältnismäßig langen Schalters vermitteln. Dies ist aber nicht der Fall. Eine Prüfung der Abmessungen in bezug auf die erforderlichen Abstände und Kriechstrecken zwischen den Polen zeigt, daß dieser Schalter etwa 20 bis 25 # kurzer ist als vergleich-

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WE-Case 34 113 bare Ölschalter nit drei Kesseln.

Wie in Fig. 4 gezeigt, 3ind die Löschkammer 21, das feststehende Schaltstück 22 und das Lichtbögenhorη 23 für jeden Pol an den inneren Enden der Durchführungsleiter 15 einer der Durchführungen 9' jedes Durchführungspaares befestigt. An den inneren Enden der anderen Durchführung jedes Paares sind Kontaktfinger 27 angebracht. Die Führung und Abstützung des beweglichen Schaltstückes 24' jeder Poleinheit wird durch ein Loch durch die Grundplatte der Kontaktfinger 27' gebildet. Außerdem wird eine zusätzliche Führung durch die Spitzen der Kontaktfinger erhalten.

Wie in Fig. 6 an deutlichsten zu sehen ist, v/erden die beweglichen Schaltstücke 24 aller drei Poleinheiten mit Hilfe von zwei nit Abstand angeordneten Isolierstoffstangen 61 betätigt, die durch Querstücke 62 verbunden sind. Eines der Querstücke ist jeweils mit einen der beweglichen Schaltstücke 24 verbunden. Ein Querstück 62 an rechten Ende der Stangen 61 ist an Kolben 25, der in Zylinder 26 ruht, nit Hilfe einer Stange 63 aiigebracht, die nit den Querstück 62 über einen Bügel 64 verbunden ist. Auf diese Weise werden die beweglichen Schaltstücke aller drei Pole von Kolben 25 gleichzeitig betätigt.

Es ist festzuhalten, daß ein weiterer Schlitz zwischen den Fingern 27 auf gegenüberliegenden Seiten vorgesehen ist, damit das Querstück 62, dao das bewegliche Schaltstück nit den

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Isolierstoffstangen verbindet, aufgenommen werden kann. Dadurch wird der Abstand zwischen den Durchführungen auf einen Minimalwert gehalten, Eo sind keine Ioolierotoffträger zwischen den feststehenden Schaltstücken dargestellt. Solche Träger könnten aber vorgesehen sein, um die Entfernung der koapletten dreipoligen Anordnung als Einheit aus dem linken Ende des Gehäuses 2¹ zu ermöglichen, so daß die Ytertung des Schalters bequem vorgenommen werden kann.

Fig. 7 der Zeichnung zeigt eine Ansicht dc3 Schalters und einen Querschnitt durch eine der Durchführungen 9'· Es ist die allgemeine Anordnung des Hochdruckbehältero 3¹ und des Steuergehäuses 29 dargestellt. Da der Metallbehälter 2¹ hoch genug angeordnet sein muß, um die den elektrischen Vorschriften entsprechenden Abstände zwischen äußeren Spannung führenden Teilen und dem Erdboden zu erhalten, ist unterhalb des Metallbehälters viel Plats für den Hochdruckbehälter und das Steuergehäuse vorhanden.

Die Durchführung 9¹ ist im wesentlichen den bekannten Durchführungen von SPg-Schaltern ähnlich. Sie wird aber nicht als Einheit montiert, sondern am Schalter aus getrennten oberen und unteren Porzellanteilen 65 bzw. 66 zusammengesetzt, die durch den Durchführungsbolzen 15' in der gewünschten Lage gehalten werden. Die Durchführungsteile 65 und 66 v/erden gegen einen inneren Plansch 13' an der Oberseite des Kragens 11' mit geeigneten Dichtungen 67 und 68 zwischen sich gezogen. Das

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Weglassen von Plansehbolzen gestattet die Verwendung von Stroimvandlern kleineren Durchmessers.

Die vorliegende Durchführung unterscheidet sich von bekannten Durchführungen dadurch, daß ein massiver Durchführungsleiter verwendet wird und die Gasverbindung mit den Inneren der Durchführung durch ein kleines Loch 69' in Plansch 13' erfolgt. Un feste Lichtbogenzersetzungsprodukte, beispielsweise Metallfluoridpulver, fernzuhalten, kann ein kleiner Pilter vorgesehen sein.

Ein anderer Unterschied besteht darin, daß die gekapselten Stromwandler 14 un den Gehäusekragen befestigt sind, anstatt in einer Ausnehmung des oberen Porzellanteils. Dies ist deshalb günstig, weil in vorliegenden Pail der hohe Metallkragen 11' aufgrund der horizontalen Gehäusekonstruktion ohnehin benötigt wird.

Eine andere abweichende Anordnung für die Stromwandler und Durchführungen ist in Pig. 8 gezeigt. In diesen Palle werden Innenraumstromwandler innerhalb des Kragens 11' auf einen Träger 71 befestigt, der an der Innenseite des Kragens 11' angebracht ist. Die Sekundärleitungen 72 werden durch geeignete Dichtungen in einen Anschlußstück 73 des Kragens 11 * nach außen geführt. Die dargestellte Durchführung ist eine Kondensatordurchführung, un den kleinsten möglichen Durchmesser für die Stromwandler 14' zu erhalten. An unteren Ende der

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Durchführung v/ird kein Porzellan benötigt, und das Innere des oberen Porzellanteiles 65 ist mit SPg-Gas über eine kleine Filteröffnung 69' im Plansch 13' gefüllt, der an der Oberseite des Kragens 11' angebracht ist. Der Planach bildet die obere Abdeckung für die Stromwandlertasche.

Obgleich der Gehäusekragen 11' größer sein muß, un die Stromwandler 14' un die geerdeten Hülsen 74 der Kondensatordurchführung zu befestigen, ist der Durchmesser doch nicht viel größer wegen des kleinen Durchmessers der Kondensatordurchführung. Außer der Möglichkeit, den kleinsten Stromwandler verwenden-zu können, hat diese Anordnung den Vorteil eines natürlichen Überschlagpfades zwischen der Außenseite des Porzellangehäuces nach Erde längs der Außenseite des Stromwandlers. Dies ist für Differentialrelaisschutzanordnungen erwünscht. Man braucht dann keine Punkenstreckenelektrode wie bei der Anordnung nach Pig. 7.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß die Erfindung einen leistungsschalter 3chift, der die folgenden Vorteile besitzt:

1) Geringe Kosten wegen der Vermeidung eines äußeren Antriebes, eines Druckluftkompressors, der Antriebsstangen, Hebelarme und V/ellendichtungen.

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2) Ausschalten, Einschalten und Kurzunterbrechung erfolgt mit großer Geschwindigkeit aufgrund der geringen Masse der zu bewegenden Teile.

3) Kurzunterbrechungsbetätigung nit großer Geschwindigkeit aufgrund der Verwendung von Dreiwegeventilen.

A) Leichte Anpaßbarkeit an einpolige Kursunterbrechung.

5) Geringe seitliche Beanspruchungen an Durchführungen.

6) Metallbehälter ait geringen Gasdruck benötigt kleine Gasnengen und gestattet Verwendung preisgünstiger Behälter.

7) Vereinfachtes Steuersystem durch einen Klinketolzen, der den Schalter in definierten Ein- oder Ausochaltstellungen festlegt.

8) Der Schalter ändert bei Gasdruckverlust nicht langsam seine Stellung.

9) Minimale Dichtungsprcbiene - keine Wellendichtungen und keine großen Kolbendichtungen.

10) Keine schweren Ausschaltfedern und keine Stoßdämpfer aufgrüne der läntfun^cwirkimg, die bei der Ausschaltbev/e^ung erhalten wird.

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11) Verbesserte Blasventilbetätigung gegenüber bekannten mechanisch betätigten Ventilen. Keine Verzögerung bei Ein-Ausschaltvorgängen.

12) Ausschalt- und Einachaltsynchronisierung der Schaltstücke ohne Öffnung des Gehäuses möglich.

Der Schalter nach den Fig. 4, 5 und 6 hat die folgenden zusätzlichen Vorteile:

1) Ein einziger Antriebszylinder und Ventilsatz für einen dreipoligen Schalter.

2) Kein Synchronisierungsproblen zwischen den Polen.

3) Kein Hochdruckbehälter innerhalb des Schaltergehäuses.

4) Betätigungczylinder und Ventile auf Erdpotential.

5) Geringer Gasdruck in Schaltergehäuse kann Überprüfung durch Überv/achungsverein überflüssig machen, so daß die Behälterkosten verringert v;erden.

6) lieue abv/echcelnd geneigte Anordnung der Durchführungen gestattet die Verwendung des kürzesten möglichen Gehäuses.

Pi^uren
Λ us r>rüche

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Claims (6)

Pat ent ansprüche

1. Druckgasschalter mit einem Blasventil und einem doppelt wirkenden pneumatischen Antrieb mit Ein- und Ausschaltventilen, dadurch gekennzeichnet, daß das Blasventil (A) und das Ausschaltventil (B) in an sich bekannter Weise auf Hochspannungspotential angeordnet und von elektrischen Steuerventilen (A¹, B¹), die Erdpotential aufweisen, pneumatisch betätigt werden, daß dem Hochspannungspotential führenden Einschaltventil (C) ein weiteres Steuerventil (C) mit Erdpotential zugeordnet ist und daß die Steuerventile (A¹, B', C) über einen Hilfsschalter (56, 57) gegeneinander verriegelt sind, der in Abhängigkeit von der Stellung des Antriebs pneumatisch betätigt wird.

2. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb in der Ein- und in der Ausschalt st ellung mit je einem Ventil (D bzw. E) zusammenwirkt, das die pneumatische Betätigung des Hilfsschalters (56, 57) steuert.

3. Druckgasschalter nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine mechanische Haste (37, 38, 39) in den den Ventilen (D, E) zugeordneten EndStellungen des Antriebs.

4. Druckes schalt er nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine pneumatisch lösbare Verklinkung (41, 43) für die Einschaltet ellung des Antriebs.

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5. Druckgasschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden mit einem geschlossenen Gaskreis, dessen Niederdruckbehälter die Schaltstelle und einen Hochdruckepeicher enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Blasventil (A), das Ausschaltventil (B) und das Einschaltventil (C) im Niederdruckbehälter (7) angeordnet und mit den zugehörigen Steuerventilen (A', B¹, C), die außerhalb des Niederdruckbehälters (7) liegen, über Isolierstoffleitungen (31, 32, 33) verbunden ist.

6. Druckgasschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (A, B, C) an den im Niederdruckbehälter (7) angeordneten Hochdruskspeicher (4), die zugehörigen Steuerventile (A¹, B', C¹) dagegen an einen weiteren Hochdruckspeicher (3) angeschlossen sind, der außerhalb des Niederdruckbehälters (7) liegt.

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