DE2125569B2 - Arrangement for actuating a number of contact members of a high-voltage switch - Google Patents
Arrangement for actuating a number of contact members of a high-voltage switchInfo
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Description
b) die Unterseite des unteren Kolbens (11) begrenzt einen Zylinderraum (14), der über eine querschnittsschwache öffnung (15) mit dem druckgasgefüllten Stützisolator (5) in Verbindung steht,b) the underside of the lower piston (11) delimits a cylinder space (14), which over a weak cross-section opening (15) with the pressurized gas-filled post insulator (5) in Connected,
c) der Zylinderraum (14) ist außerdem begrenzt durch einen schnell betätigbaren Ventilteller (18), der unbetätigt den Zylinderraum (14) verschließt und betätigt die Verbindung zur freien Atmosphäre herstellt.c) the cylinder space (14) is also limited by means of a quickly actuated valve disk (18) which, when not actuated, opens the cylinder chamber (14) closes and activates the connection to the free atmosphere.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteller (18) elektrodynamisch betätigt ist.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the valve disk (18) is electrodynamic is actuated.
3. Anordnung für eine oder mehrere Kontaktorgane nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktorgane von Druckgasventilen (1, 2) gesteuert sind, deren bewegliche Ventilorgane von auf der Zugstange (9) angeordneten Nocken (7, 8) beeinflußt werden.3. Arrangement for one or more contact organs according to claim 1 or 2, characterized in that that the contact organs of compressed gas valves (1, 2) are controlled, their movable Valve members are influenced by cams (7, 8) arranged on the tie rod (9).
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Nocken (7, 8) einstellbar ist.4. Arrangement according to claim 3, characterized in that the distance between the Cam (7, 8) is adjustable.
5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugslange (9) durch eine Bohrung (24) in einer über und in der Nähe des unteren Kolbens (11) angeordneten Wand (25) läuft, daß sie einen an das Loch angepaßten Dämpfungskolben (23) trägt, der nach einem gewissen Weg der Stange (9) in der genannten Bohrung (24) eingeführt wird, wobei die Verbindung zwischen dem druckgasgefüllten Stützisolator (5) und dem Raum auf der Oberseite des unteren Kolbens (11) gesperrt wird.5. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the Zugslange (9) through a hole (24) in an above and near the lower piston (11) arranged wall (25) runs that it has a damping piston (23) adapted to the hole carries, which is inserted after a certain path of the rod (9) in said bore (24) is, the connection between the pressurized gas-filled post insulator (5) and the room the top of the lower piston (11) is locked.
6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der unteren Zylinderfläche (13) ein oder mehrere Kanäle (26) angeordnet sind, die nach einem gewissen Weg der Zugstange (9) eine Druckausgleichsverbindung zwischen den beiden Seiten des unteren Kolbens (11) bilden.6. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that in the lower cylinder surface (13) one or more channels (26) are arranged, which after a certain Way of the tie rod (9) a pressure equalization connection between the two sides of the form the lower piston (11).
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Betätieen mehrerer elektrischer Kontaktorgane eines Hochspannungsschalters mit einem in Nähe der Kontaktorgane und auf Hochspannungspotential liegenden Druckgassteuerventil und mit einer innerhalb eines druckgasgefüllten Stützisolators angeordnetenThe invention relates to an arrangement for actuating several electrical contact organs of a high-voltage switch with one in the vicinity of the contact organs and pressurized gas control valve lying at high voltage potential and with an inside a pressurized gas-filled post insulator arranged
isolierenden Zugstange, die die beweglichen Veniil organe des Druckgassteuerventils vom Erdpotential aus steuert und mit zwei Kolben verbunden ist, die längs zvlinderförmiger Flächen an den oberen und unteren Enden der Zugstange axial verschiebbar sind und bei denen die Oberseite des oberen Kolbens in Verbindung mit der freien Atmosphäre steht. Die Anordnung ist insbesondere für Schalter für Spannungen von 1000 kV geeignet und gestattet, über eine Zugstange einen Bewegungsimpuls schnell von Erd- aufinsulating tie rod that separates the movable Veniil organs of the compressed gas control valve from earth potential controls and is connected to two pistons, the longitudinal cylinder-shaped surfaces on the upper and lower Ends of the tie rod are axially displaceable and in which the top of the upper piston in Connection with the free atmosphere. The arrangement is particularly for switches for voltages of 1000 kV and allows a movement impulse quickly from earth to
»5 Hochspannungspotential zu übertragen.»5 transfer high voltage potential.
Bei der Betätigung von Schaltern für sehr hohe Spannungen sind extrem kurze und genaue Schaltzeiten erforderlich. Diesem kann Rechnung getragen werden, indem man, wie in der deutschen Offenle-When operating switches for very high voltages, extremely short and precise switching times are required. This can be taken into account by, as in the German Offenle-
ao gungsschrift 1162 4 Π vorgeschlagen, elektrodynamisch betätigte pneumatische Betätigungsorgane verwendet, die in unmittelbarer Nähe der Kontaktorgane auf Hochspannungspotential angeordnet sind, und die Auslösung der Betaligungsorgane von Erdpo-ao citation 1162 4 Π proposed electrodynamic operated pneumatic actuators used in the immediate vicinity of the contact organs are arranged on high voltage potential, and the triggering of the operational organs of earth po-
»5 te.itial mittels eines optoelektronischen Signalübertragungssystem veranlaßt. Dabei ist jedoch erforderlich, daß für das elektrodynamische System Betätigungsenergie auf Hochspannungspotential zugänglich ist. Es hat sich aber gezeigt, daß es sowohl schwierig als auch kostspielig ist, die Zufuhr dieser Energie auf zufriedenstellende Weise durchzuführen.»5 te.itial by means of an optoelectronic signal transmission system caused. However, it is necessary that actuation energy for the electrodynamic system is accessible on high voltage potential. It has been shown, however, that it is both difficult and it is costly to perform the supply of this energy in a satisfactory manner.
Ein Energiespeisesystem auf Hochspannungspotential ist nicht erforderlich, wenn man für die Betätigung der Kontaktorgane eine isolierende Zugstange für die Übertragung der erforderlichen Impulse von einem auf Erdpotential angeordneten Betätigungsorgan auf ein für die Betätigung der Kontaktorgane vor gesehenes und auf Hochspannungspotential liegendes Druckgasventil verwendet. Bei einer bereits bekann-ten Ausführung dieser Art (deutsche Patentschrift 1 230 h85) wird die Bewegung der Stange erreicht, indem einem Zylinderraum Druckgas zugeführt wird, in dem ein mit dem unteren Ende der Stange verbundener Kolben axial verschiebbar angeordnet ist. Die anfängliche Beschleunigung, die man der Stange geben kann, ist bei dieser Ausführung aber verhältnismäßig begrenzt, es ist außerdem schwierig, die Cischwindigkeit der Stange als Funktion der Zeit /u steuern. Eine Steuerungsmöglichkeit ist aber besonders erwünscht, wenn eine Stange verwendet werden soll, um sowohl an Leistungs- als auch an Widerstandskontaktorgane Impulse mit bestimmter Verzögerung zwischen den Impulsen zu geben.An energy supply system on high voltage potential is not required if one is to operate the contact organs an insulating tie rod for the transmission of the necessary impulses from an actuating element arranged at ground potential to an actuating element for the contact elements seen and at high voltage potential used compressed gas valve. With an already known one Execution of this type (German patent specification 1 230 h85) is achieved by moving the rod a cylinder chamber is supplied with compressed gas, in which a connected to the lower end of the rod Piston is arranged axially displaceable. The initial acceleration that you give the pole can, but is relatively limited in this version, and it is also difficult to control the speed control the rod as a function of time / u. One control option is special, however desirable when a rod is to be used to attach to both power and resistance contact members To give impulses with a certain delay between impulses.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugründe, die eingangs erwähnte Anordnung derart weiterzuentwickeln, daß sowohl eine hohe Beschleunigung als auch eine Steuerung der Geschwindigkeit der Zugstange möglich ist.The present invention is based on the object to develop the above-mentioned arrangement in such a way that both a high acceleration as well as a control of the speed of the drawbar is possible.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Anordnung der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, die erfindungsgemäß durch die gemeinsame Anwendung folgender Merkmale gekennzeichnet ist:To solve this problem, an arrangement of the type mentioned at the outset is proposed which, according to the invention is characterized by the common application of the following features:
a) Die Querschnittsfläche des oberen Kolbens ist kleiner als die des unteren Kolbens,a) The cross-sectional area of the upper piston is smaller than that of the lower piston,
b) die Unterseite des unteren Kolbens begrenzt einen Zylinderraum, der über eine querschnittsschwache Öffnung mit dem druckgasgefüllten Stützisolator in Verbindung steht.b) the underside of the lower piston delimits a cylinder space that has a weak cross-section Opening is in communication with the pressurized gas-filled post insulator.
c) der Zylinderraum ist außerdem begrenzt durch einen schnell betätigbaren Ventilteller, der unbetätigt den Zylinderraum verschließt und betätigt die Verbindung zur freien Atmosphäre herstellt.c) the cylinder space is also delimited by a quickly actuated valve disk that is not actuated closes the cylinder space and activates the connection to the free atmosphere.
Durch eine solche Konstruktion, bei der der druckgasgefüllte Zylinderraum schnell über eine öffnung mit großem Durchströmquerschnitt in direkte Verbindung mit der Außenluft gebracht worden kann, erreicht mir, eine außerordentlich schnelle Drucksenkung in dem Zylinderraum, was schon zu Beginn der Betätigungsbewegung eine hohe Beschleunigung der Zugstange zur Foige hat.With such a construction, in which the cylinder chamber filled with compressed gas can quickly be brought into direct connection with the outside air via an opening with a large flow cross-section, I achieved an extremely rapid pressure reduction in the cylinder chamber, which already at the beginning of the actuation movement resulted in a high acceleration of the pull rod Foige has.
Um während der Betätigung die gewünschte schneMe Leerung des Zylinderraumes unter dem unteren Kolben zu erreichen, ist es zweckmäßig, das den genannten Ventilteller tragende Evakuierungsventil als ein elektrodynamisch gesteuerter pneumatisches Ventil auszubilden, da die Betätigungszeit für ein solches Ventil besonders kurz ist.In order to ensure that the cylinder space below the lower one is quickly emptied as required during actuation To reach the piston, it is expedient to use the evacuation valve carrying said valve disk as an electrodynamically controlled pneumatic valve, since the actuation time for such Valve is particularly short.
Bei gewissen Schaltern ist es notwendig, zwei oder ao mehreren Kontaktorganen Impulse mit vorausbc stimmter Zeitverzögerung zwischen den Impulsen, aber mil gemeinsamem Auslösungssignal zuzuführen. Zu diesem Zweck kann die Anordnung gemäß der Erfindung so ausgeführt werden, daß zwei oder mehrerc pneumatische Ventile auf Hochspannungspoten tial angeordnet werden, die von mehreren auf der Zugstange angebrachten Nocken beeinflußt werden. Die geeignete Zeitverzögerung zwischen den Ausloseimpulsen an die verschiedenen Kontaktorgane kann auf diese Weise leicht eingestellt werden, indem die Nocken so auf der Stange befestigt werden, daß der Abstand zwischen ihnen geändert werden kann.With certain switches it is necessary to have two or ao several contact organs impulses with a predetermined time delay between the impulses, but to be supplied with a common trigger signal. For this purpose, the arrangement according to the Invention are carried out so that two or moreerc Pneumatic valves can be arranged on high voltage potential, which are operated by several on the Drawbar attached cam are affected. The appropriate time delay between the trigger pulses to the various contact organs can be easily adjusted in this way by the cams are mounted on the rod so that the distance between them can be changed.
Um ein genaues Zeitintervall zwischen den verschiedenen Auslöseimpulsen zu erhalten, ist es wünsehenswert, daß die Bewegung der Zugstange nach der ersten schnellen Beschleunigung nahezu konstant gehalten wird. Das kann erreicht werden, indem die auf die Zugstange ausgeübte Kraft reduziert wird, was auf verschiedene Weisen verhältnismäßig leicht erreicht werden kann, wie aus der beigefügten Zeichnung hervorgeht.In order to get an exact time interval between the different trigger impulses, it is worth seeing that the movement of the tie rod after the first rapid acceleration is almost constant is held. This can be achieved by reducing the force exerted on the drawbar, which can be achieved relatively easily in various ways, as can be seen in the accompanying drawing emerges.
Der Gegenstand nach den Patentansprüchen wird an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.The subject matter of the claims is based on an embodiment shown in the drawings explained.
Fiρ 1 zeigt schematisch zwei auf Hochspannungspotential angeordnete pneumatische Ventile 1 und 2, die Kraftimpulse an ein Leistungs- bzw. ein Widerstandskontaktorgan eines elektrischen Schalters, z. B. eines Druckluftschalters, geben sollen. Das Auslösen der Kontaktorgane wird erreicht, indem die Ventile 1 und 2 geöffnet und dadurch zwei Leitungen 3 und 4 von einem druckgasgefüllten hohlen Stützisolator 5 aus unter Druck gesetzt werden, der über eine Leitung 6 von einer auf Erdpotential angeordneten Druckgasquelle gespeist wird. Die Ventile 1 und 2 werden von zwei Nocken 7 und 8 beeinflußt, diese sind auf einer in dem Stützisolator 5 angeordneten vertikalen Zugstange 9 aus Isoliermaterial befestigt, die an ihrem oberen Ende mit einem Kolben 10 und an ihrem unteren Ende mit einem Kolben 11 mit größerem Durchmesser als der Kolben 10 versehen ist. Die Kolben sind entlang zylinderförmiger Flächen 12 und 13 am oberen und unteren Ende der Stange axial verschiebbar. Zwischen den Kolben und den Zylinderflächen sind Dichtungsringe angeordnet. Die Unterseite des unteren Kolbens 11 begrenzt einen Zylinderraum 14, der über ein Loch 15 im Kolben 11 mit dem druckgasgefüilten Stützisolator 5 in Verbindung steht, d. h. der Zylinderraum 14 steht bei Normalbetrieb unter Druck. Über ein elektrodynamisch gesteuertes Evakuierungsventil 16 kann der ZylinderraumFiρ 1 shows schematically two at high voltage potential arranged pneumatic valves 1 and 2, the force pulses to a power or a resistance contact member an electrical switch, e.g. B. a compressed air switch should give. The triggering the contact organs is achieved by opening valves 1 and 2 and thereby two lines 3 and 4 are pressurized from a pressurized gas-filled hollow post insulator 5 via a line 6 is fed by a compressed gas source arranged at ground potential. Valves 1 and 2 are influenced by two cams 7 and 8, these are arranged on one in the post insulator 5 vertical tie rod 9 made of insulating material attached, which at its upper end with a piston 10 and is provided at its lower end with a piston 11 with a larger diameter than the piston 10. The pistons are axial along cylindrical surfaces 12 and 13 at the top and bottom of the rod movable. Sealing rings are arranged between the pistons and the cylinder surfaces. The bottom of the lower piston 11 delimits a cylinder space 14, which via a hole 15 in the piston 11 with the pressurized gas-filled post insulator 5 is in connection, d. H. the cylinder space 14 is in normal operation negative pressure. Via an electrodynamically controlled evacuation valve 16, the cylinder space
14 mit der freien Luft in Verbindung gesetzt werden. In dem Evakuierungsventil 16, dessen Ausführung14 can be put in contact with the open air. In the evacuation valve 16, its execution
im Prinzip aus Fig. 2 ersichtlich ist, erhält man den erforderlichen Dichtungsdruck dadurch, daß einem Raum 17 auf der Unterseite eines Ventiltellers 18 Druckgas zugeführt wird. Das Ventil wird betätigt, indem ein im voraus aufgeladener Kondensator durch eine Induktionsspule 19 entladen wird, wodurch in einem in dem Ventilteller angeordneten Kurzschlußring 20 ein Strom induziert wird. Infolgedessen wird der Ventilteller mit großer Kraft von seinem Sitz abgehoben. Gleichzeitig kann das Druckgas im Zylinderraum 14 auf eine größere Fläche des Ventiltellers 18 wirken, was dazu führt, daß die Öffnungszeit des Ventils verkürzt wird. Das Schließen des Ventils wird erreicht, indem einem Zylinderraum auf der Unterseite eines Rüekstellungskolben«· 21 Druckgas über eine Steuerluftleitung 31 zugeführt wird.as can be seen in principle from FIG. 2, the required sealing pressure is obtained by supplying compressed gas to a space 17 on the underside of a valve disk 18. The valve is operated in that a previously charged capacitor is discharged through an induction coil 19, whereby a current is induced in a short-circuit ring 20 arranged in the valve disk. As a result, the valve disk is lifted from its seat with great force. At the same time, the compressed gas in the cylinder chamber 14 can act on a larger area of the valve disk 18 , which means that the opening time of the valve is shortened. The valve is closed by supplying compressed gas via a control air line 31 to a cylinder space on the underside of a reset piston.
In der Zeichnung ist die Zugstange 9 und das Evakuieningsvenlil 16 in Normallage gezeigt, wobei der Druck p, im Zylinderraum 14 gleich dem Druck p„ im Stützisolator 5 ist. Auf beiden Seiten des unteren Kolbens 11 herrscht somit derselbe Druck, und der obere Kolben 10 hält die Stange in ihrer oberen Lage, und zwar gegen den federnden Anschlag 22 einer Kraft F. Diese ist, wenn man von der relativ mäßigen Schwerkraft absieht, die die Stange und Kolben beeinflußt, gleich p„ A2, wobei A1 die Fläche des Kolbens 10 bezeichnet. Bei einem elektrischen Impuls an das Ventil 16 wird dieses geöffnet, wobei der Zylinderraum 14 entleert wird. Die Zugstange 9 wird dadurch unter F.inwirkung einer KraftIn the drawing, the pull rod 9 and the evacuation valve 16 are shown in the normal position, the pressure p 1 in the cylinder space 14 being equal to the pressure p 1 in the post insulator 5. The same pressure prevails on both sides of the lower piston 11, and the upper piston 10 holds the rod in its upper position, against the resilient stop 22 of a force F. This is, if one disregards the relatively moderate force of gravity that the Rod and piston influenced, equal to p " A 2 , where A 1 denotes the area of the piston 10. When an electrical impulse is sent to the valve 16, the latter is opened, the cylinder chamber 14 being emptied. The pull rod 9 is thereby under the action of a force
f\ = (Po~ Px) A1-P,- A2, f \ = (Po ~ Px) A 1 -P, - A 2 ,
wobei A, die Flache des Kolbens 11 bezeichnet, nach unten geschoben. Während der abwärtsgehenden Bewegung der Stange wird erst das Ventil 1 und dann das Ventil 2 beeinflußt, wodurch das Leistungs- bzw. Widerstands-Kontaktorgan des Sehalters betätigt wird. Das Evakuierungsventil 16 wird danach automatisch in seine Normallage zurückgestellt, der Druck auf beiden Seiten des Kolbens 11 wird über das Lochwhere A , the area of the piston 11 denotes, pushed down. During the downward movement of the rod, first valve 1 and then valve 2 are influenced, whereby the power or resistance contact element of the holder is actuated. The evacuation valve 16 is then automatically returned to its normal position, the pressure on both sides of the piston 11 is via the hole
15 ausgeglichen, und die Zugstange geht auf Grund der Kraft F= po ■ A2 in ihre obere Lage zurück.15 balanced, and the pull rod goes back to its upper position due to the force F = p o ■ A 2.
Bei einem schnellen Entleeren des Zylinderraumes 14 wird die nach unten wirkende Kraft auf die Stange F1=P0 (Aj-A2), was eine kontinuierliche Beschleunigung der Zugstange zur Folge hat. Um ein genaues Zeitintervall zwischen den Auslösezeitpunkten der beiden Kontaktorgane zu erhalten, ist es jedoch wünschenswert, daß die Geschwindigkeit der Zugstange während des letzten Teils des Bewegungsverlaufs nahezu konstant gehalten werden kann. Dies kann erreicht werden, indem man mit Hilfe eines Dämpfungskolbens 23 auf der Zugstange 9 eine Öffnung 24 in einer unmittelbar über dem unteren Kolben angeordneten Wand 25 drosselt. Dadurch wird das Nachfüllen des Raumes über dem Kolben 11 unterbrochen und die Kraft F1 reduziert. Weiter kann man durch zweckmäßig angeordnete Druckausgleichsnuten 26 in der Zylinderfläche 13 und evtl. durch eine Drossel 27 im Ausblasekanal des Evakuierungsventils 16 die treibende Kraft auf die Zugstange im Verhältnis zur Zeit zusätzlich steuern. WennWhen the cylinder space 14 is rapidly emptied, the downward force on the rod F 1 = P 0 (Aj-A 2 ), which results in a continuous acceleration of the pull rod. In order to obtain an exact time interval between the triggering times of the two contact elements, however, it is desirable that the speed of the pull rod can be kept almost constant during the last part of the course of movement. This can be achieved by throttling an opening 24 in a wall 25 arranged directly above the lower piston with the aid of a damping piston 23 on the tie rod 9. This interrupts the refilling of the space above the piston 11 and reduces the force F 1. Furthermore, through appropriately arranged pressure compensation grooves 26 in the cylinder surface 13 and possibly through a throttle 27 in the exhaust duct of the evacuation valve 16, the driving force on the pull rod can be additionally controlled in relation to the time. if
eine solche Drossel 27 verwendet wird, muß man vor der Drosselung einen Ausströmungsraum 28 mit so großem Volumen im Verhältnis zu dem Zylinderraiim 14 anordnen, daß man eine ausreichende Drucksenkung in dem letztgenannten Raum erhält, wenn das Ventil 16 geöffnet wird.Such a throttle 27 is used, you have to create an outflow space 28 with so before the throttling large volume in relation to the cylinder area 14 so that there is a sufficient pressure reduction in the latter space when the valve 16 is opened.
Die in Fig. 1 schematisch gezeichneten Ventile 1 und 2 sind im Prinzip wie die in F i g. 1 gezeigten Evakuierungsventile 16 ausgeführt, wobei jedoch die Ventile 1 und 2 an Stelle der elektrodynamischen Betätigungsanordnung 19, 20 des Ventils 16 eine rein mechanische Steuerung unter Verwendung von Stiften haben, die von den Nocken 7 und 8 beeinflußt weiden. Außerdem sind die Ventile 1 und 2 mit zusätzlichen Ventilöffnungen 29 und 30 versehen, durch die bei Normallage der Ventile der pneumatische Betätigungsmechanismus der Kontaktorgane in Verbindung mit der freien Luft steht.The valves 1 shown schematically in FIG. 1 and 2 are in principle like those in FIG. 1 executed evacuation valves 16, however, the Valves 1 and 2 in place of the electrodynamic actuation arrangement 19, 20 of the valve 16 one purely have mechanical control using pins influenced by the cams 7 and 8 graze. In addition, the valves 1 and 2 are provided with additional valve openings 29 and 30, through which in normal position of the valves the pneumatic actuation mechanism of the contact organs in connection stands with the open air.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |