DE3120129C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochspannungstrennschalter mit einer Schere als beweglichem Hauptkontaktstück, die mit mindestens zwei Backen ein unabhängig von der Schere angeordnetes ortsfestes Hauptkontaktstück umgreift, und mit mindestens einem, zumindest einem der Hauptkontaktstücke in die Schließrichtung federnd vorge­ lagerten Vorkontaktstück, das beim Einschalten vor den Haupt­ kontaktstücken schließt und beim Ausschalten nach den Haupt­ kontaktstücken öffnet.

Aus der CH-PS 4 43 440 ist ein Hochspannungstrennschalter der eingangs erwähnten Art bekannt. Bei dieser Anordnung ist das be­ wegliche Kontaktstück am Ende der Schere aus Vorkontaktstücken mit verhältnismäßig weicher Federung und aus Begrenzungsstäben zusammengesetzt, die im Vergleich zu den Vorkontaktstücken un­ elastisch sind und mit dem festen Kontaktstück nur am Ende der Einschaltbewegung in Berührung kommen. Die weich gefederten Vor­ kontaktstücke vermögen den Bewegungen des festen Hauptkontakt­ stückes, z. B. unter dem Einfluß von Stromkräften, schnell zu fol­ gen, wodurch Kontakttrennungen mit Spratzerscheinungen vermieden werden können. Diese Lösung hat aber den Nachteil, daß bei einer Ein- oder Ausschaltbewegung die erste Kontaktberührung, bzw. die letzte Kontakttrennung mit Lichtbogenbildung zwischen den für die Führung des Nennstromes vorgesehenen Oberflächen erfolgt. Ein bei dieser Kontaktberührung, bzw. -trennung auftretender Lichtbogen bewirkt ein Anschmelzen der Kontaktflächen. Nach mehrmaligem Schließen oder Öffnen des Trennschalters, unter Lichtbogenbildung zwischen den Kontaktflächen werden diese derart angegriffen, daß der Trennschalter wegen einem zu hohen Übergangswiderstand an der Kontaktstelle betriebsunfähig wird. Lichtbogenströme, die beim Öffnen eines Trennschalters solche Schäden bewirken, treten in Anlagen auf, in welchen z. B. ein Trenner in einer geschlossenen Schleife aufgemacht wird, weil die induzierte Spannung in solchen Schleifen relativ hoch ist, oder ein Trenner den kapazitiven Strom einer leerlaufenden Leitung unterbrechen muß.

Um die Auswirkungen des bei der Öffnung eines Trennschalters entstehenden Lichtbogens herabzusetzen, hat man nach der CH-PS 4 25 943 einen Scherentrennschalter geschaffen, bei dem in die Strombahn des Trenners ein Widerstand derart eingeschaltet ist, daß im geschlossenen Zustand des Trenners der Widerstand metallisch überbrückt ist, während er beim Trennen der Schalt­ stücke wirksam ist und mit einem allfälligen Ein- oder Ausschalt­ lichtbogen elektrisch in Reihe geschaltet ist. Bei diesem Trenn­ schalter erfolgt die letzte Kontakttrennung beim Ausschalten und die erste Kontaktberührung beim Einschalten auch zwischen den für die Führung des Nennstromes vorgesehenen Oberflächen, wo der in seiner Wirkung zwar beschränkte aber trotzdem vorhandene Licht­ bogen entsteht. Dieser Lichtbogen greift die Kontaktflächen an und setzt die Lebensdauer der Kontaktstücke herab.

Um den Ein- und Ausschaltlichtbogen von den für die Nenn­ stromführung vorgesehenen Kontaktflächen fernzuhalten, wurde ein Scherentrennschalter nach der DE-OS 28 47 377 mit sowohl dem festen als auch dem beweglichen Kontaktstück in Schließ­ richtung federnd vorgelagerten Vorkontaktstücken geschaffen. Beim Einschalten und beim Ausschalten entsteht bei dieser Anord­ nung ein Lichtbogen nur zwischen den Vorkontaktstücken. Die Er­ fahrung hat aber gezeigt, daß für eine lange Lebensdauer die Vor­ kontaktstücke relativ kräftig und schwer ausgebildet werden müs­ sen, weil sie sonst bei oft wiederholten Schalthandlungen mit der Zeit wegbrennen. Kräftige Vorkontaktstücke erfordern aber eine Erhöhung der Antriebskraft und bedeuten daher wirtschaftliche Nachteile. Die Anfertigung der Vorkontaktstücke aus lichtbogen­ beständigem Material wäre auch mit wirtschaftlichen Nachteilen verbunden.

Bei einem in der DE-OS 28 09 499 offenbarten Hochspannungs­ trennschalter mit Schere ist neben dem Hauptkontakt ein Vorkon­ taktsystem vorgesehen, das nach dem Hauptkontakt öffnet. Zwei Vorkontaktstücke sind hier parallel zu dem ortsfesten Kontakt­ stück des Hauptkontaktes angeordnet und als langgestreckte Kon­ taktbügel ausgeführt. Jedes der Vorkontaktstücke ist an dem orts­ festen Kontaktstück des Hauptkontaktes federnd befestigt. Die be­ weglichen Kontaktstücke des Hauptkontaktes kommen unmittelbar an den Vorkontaktstücken zur Anlage. Die Kontaktbereiche der Vor­ kontaktstücke mit den beweglichen Kontaktstücken liegen gering­ fügig oberhalb der Kontaktbereiche des ortsfesten Kontaktstückes mit den beweglichen Kontaktstücken des Hauptkontaktes. Diese Kon­ struktion ist im Kurzschlußfall nicht unproblematisch. Auch ist es nicht sehr vorteilhaft, daß der Abriß-Lichtbogen zwischen den Vorkontaktstücken und den beweglichen Kontaktstücken des Haupt­ kontaktes auftritt. Wegen der Nähe von Hauptkontakt und Vorkontakt­ system besteht bei diesem Trennschalter außerdem die Gefahr, daß der Abriß-Lichtbogen von den Vorkontaktstücken auf das ortsfeste Kontaktstück des Hauptkontaktes überspringt. Außerdem besteht ohne spezielle Maßnahmen bei diesem Trennschalter die Gefahr, daß bei Auslenkung des ortsfesten Kontaktstückes des Haupkontaktes, z. B. durch Seitenwind, der Abriß-Lichtbogen nicht am Vorkontaktsystem, sondern am Hauptkontakt auftritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochspannungs­ trennschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, der die Ein­ schaltung und die Unterbrechung relativ kleiner Ströme ohne Be­ schädigung für die Nennstromführung vorgesehenen Kontaktflä­ chen ermöglicht und wirtschaftlich vorteilhaft ausgebildet werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Vorkontaktstücke mindestens an einem Hauptkontaktstück elektrisch isoliert befestigt sind und daß sowohl an diesen Vorkontaktstü­ cken als auch an dem diese tragenden Hauptkontaktstük miteinander in und außer Kontakt bringbare Lichtbogenkontaktstücke angebracht sind, wobei mindestens ein Lichtbogenkontaktstück jedes Paares ein Nachlaufkontaktstück ist und die Lichtbogenkontaktstücke beim Ausschalten nach den Backen des beweglichen Hauptkontaktstückes und vor dem Vorkontaktstück öffnen und beim Einschalten nach dem Vorkontaktstück und vor den Backen des beweglichen Hauptkontakt­ stückes schließen.

Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß der allfällige Ein- und/oder Ausschaltlichtbogen zwischen den für diesen Zweck ausge­ bildeten Lichtbogenkontaktstücken gezündet, bzw. gelöscht wird. Der Ein- und/oder Ausschaltlichtbogen tritt von beiden Hauptkontakt­ stücken örtlich getrennt an lichtbogenbeständigen Kontaktstücken auf. Die Lebensdauer der Hauptkontaktstücke wird daher durch den Ein- und/oder Ausschaltlichtbogen nicht beeinträchtigt.

Das als Nachlaufkontaktstück ausgebildete Lichtbogenkon­ taktstück kann vorteilhafterweise an einem Hauptkontaktstück befestigt sein. Das Hauptkontaktstück ist in der Regel kräfti­ ger ausgebildet als das Vorkontaktstück und deshalb besser ge­ eignet für die Befestigung des Nachlaufkontaktstückes.

Bei einem Hochspannungstrennschalter mit sowohl am bewegli­ chen, als auch am festen Hauptkontaktstück angebrachten Vorkon­ taktstücken kann vorteilhafterweise zwischen jedem an einem Haupt­ kontaktstück isoliert befestigten Vorkontaktstück und dem dieses tragenden Hauptkontaktstück eine Impedanz eingeschaltet sein. Die­ se zur Lichtbogenlöschstrecke parallel geschaltete Impedanz er­ leichtert die Lichtbogenlöschung zwischen den Lichtbogenkontakt­ stücken. Der relativ kleine, durch die Impedanz nach der Licht­ bogenlöschung fließende Reststrom wird von den für die Nenn­ stromführung vorgesehenen Kontaktflächen der Hauptkontaktstücke entfernt, zwischen den Vorkontaktstücken unterbrochen. Das Ab­ brennen der Vorkontaktstücke ist so in tragbarem Rahmen gehal­ ten.

Die Impedanz kann auch aus einem rein ohmschen Widerstand bestehen. Die Impedanz beträgt vorzugsweise zwischen 0,1 und 10 Ohm.

Im folgenden wird anhand der Zeichnungen ein Ausführungsbei­ spiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 und Fig. 2 eine Kontaktanordnung eines geschlossenen Hochspannungstrennschalters mit einer Schere in der Seiten- bzw. Vorderansicht und

Fig. 3 und Fig. 4 die Kontaktanordnung des gleichen Trenn­ schalters in Seitenansicht bei Beginn der Öffnungsbewegung, bzw. nach der Kontakt­ trennung.

In den Fig. 1 und 2 ist die Kontaktanordnung des Trenn­ schalters in geschlossenem Zustand dargestellt. Die Backen 1 und 2 des beweglichen Hauptkontaktstückes sind durch eine im nicht dargestellten Teil des Scherengestänges 3, 4, 5, 6 angeordneten Feder gegen das feste Hauptkontaktstück 7 ge­ drückt. Das feste Hauptkontaktstück 7 ist U-förmig ausge­ bildet und an einer nicht dargestellten Leitung befestigt. An den oberen Enden des U-förmigen Hauptkontaktstückes 7 sind zwei ebenfalls U-förmig ausgebildete, in Fig. 2 und in Fig. 4 gut sichtbare Vorkontaktstücke 8, 9 befestigt. Diese beiden Vorkontaktstücke 8, 9 sind mit Vorspannung be­ festigt und so gebogen, daß sie in der Ausschaltstellung des Trennschalters an beiden Seiten des festen Hauptkontakt­ stückes 7 in bezug auf die Kontaktflächen vorstehen und in der Einschaltstellung durch die Backen 1, 2 neben das Haupt­ kontaktstück 7 federnd zurückgedrückt sind.

Den für den Nennstromführung vorgesehenen Backen 1, 2 des beweglichen Hauptkontaktstückes sind Vorkontaktstücke 10, 11 in Schließrichtung federnd vorgelagert. Diese Vorkontakt­ stücke 10, 11 sind am Scherengestänge 4, 5 an den Stellen 12, 13, 14, 15 elektrisch isoliert befestigt. Sie sind so aus­ gebildet, daß sie in der Ausschaltstellung oder bereits nach der Kontakttrennung der Hauptkontaktstücke in bezug auf de­ ren Kontaktflächen vorstehen und in der Einschaltstellung durch das feste Hauptkontaktstück 7 neben die Backen 1, 2 federnd zurückgedrückt sind.

Sowohl an den Vorkontaktstücken 10, 11 als auch an den die­ se tragenden Scherengestängen 4, 5 des beweglichen Haupt­ kontaktstückes sind miteinander in und außer Kontakt bringbare Lichtbogenkontaktstücke 16, 17, 18, 19 angebracht. Ein Lichtbogenkontaktstück 16, 18 ist bei beiden Kontakt­ paaren als Nachlaufkontaktstück ausgebildet und auf einer Blattfeder 20, 21 befestigt. Die beiden Blattfedern 20, 21 sind ihrerseits mittels Befestigungsorganen an den Sche­ rengestängen 4, 5 gehalten. Der Nachlaufweg der Lichtbo­ genkontaktstücke 16, 18 ist durch Anschläge so beschränkt, daß er etwa 40 bis 70% des Weges der Vorkontaktstücke 10, 11 zwischen dem offenen und dem geschlossenen Zustand des Trennschalters beträgt. Durch diese Ausbildung ist sichergestellt, daß die Lichtbogenkontaktstücke 16, 17, 18, 19 beim Ausschalten nach den Backen 1, 2 des bewegli­ chen Hauptkontaktstückes und vor den Vorkontaktstücken 10, 11 öffnen und beim Einschalten nach den Vorkontaktstü­ cken 10, 11 und vor den Backen 1, 2 des beweglichen Haupt­ konstaktstückes schließen.

Die Funktionsweise des Hochspannungstrennschalters ist die folgende:

Bei einer Öffnungsbewegung trennen sich zuerst die Backen 1, 2 des beweglichen Hauptkontaktstückes vom festen Haupt­ kontaktstück 7. Bei Fortsetzung der Öffnungsbewegung wer­ den die Lichtbogenkontaktstücke 16, 17, 18, 19 getrennt (Fig. 3). Weil die die einen Lichtbogenkontaktstücke 17, 19 tra­ genden Vorkontaktstücke 10, 11 noch am festen Hauptkontakt­ stück anliegen und vom beweglichen Hauptkontaktstück elek­ trisch isoliert sind, entsteht zwischen den gegenüberlie­ genden und sich trennenden Lichtbogenkontaktstücken 16, 17 und 18, 19 ein Ausschaltlichtbogen. Dieser Ausschaltlicht­ bogen, der nach Erfahrung höchstens etwa 1500 A führt, er­ lischt bei zunehmendem Abstand zwischen den Lichtbogen­ kontaktstücken 16, 17 und 18, 19 wonach zwischen diesen offenen Klemmen eine Spannung von etwa 300 V erscheint. Die Trennung zwischen den Vorkontaktstücken 10, 8 und 11, 9 bei Weiterführung der Öffnungsbewegung erfolgt stromlos (Fig. 4). Bei dieser Anordnung könnten die Vorkontaktstü­ cke 8, 9 am festen Hauptkontaktstück auch weggelassen wer­ den.

Zwischen dem beweglichen Hauptkontaktstück 4, 5 und den Vorkontaktstücken 10 und 11 ist aber je ein in den Zeichnungen gestrichelt eingezeichneter ohmischer Wider­ stand 22, 23 eingeschaltet. Dieser Widerstand beträgt etwa 1 Ohm und dient dazu, die Löschung des zwischen den Licht­ bogenkontaktstücken 16, 17 und 18, 19 entstehenden Lichtbo­ gens zu erleichtern. Der bei endlichen Widerstandswerten durch den Widerstand 22, 23 fließende, relativ kleine Reststrom wird bei der Trennung der Vorkontaktstücke 10, 8 und 11, 9 unterbrochen.

Bei einer Schließbewegung berühren sich zuerst die Vor­ kontaktstücke 10, 8 und 11, 9. Bei Annäherung der Lichtbo­ genkontaktstücke 16, 17 und 18, 19 entsteht zwischen ihnen ein Einschaltlichtbogen, der so lange brennt bis die Lichtbogenkontaktstücke 16, 17 und 18, 19 sich berühren. Die danach folgende Berührung der Hauptkontaktstücke 1, 2 und 7 erfolgt ohne Lichtbogenbildung, weil zu diesem Zeitpunkt diese Kontaktstücke bereits metallisch überbrückt sind.

Claims (5)

1. Hochspannungstrennschalter mit einer Schere als bewegli­ chem Hauptkontaktstück, die mit mindestens zwei Backen ein un­ abhängig von der Schere angeordnetes ortsfestes Hauptkontakt­ stück umgreift, und mit mindestens einem, zumindest einem der Hauptkontaktstücke in Schließrichtung federnd vorgelagerten Vorkontaktstück, das beim Einschalten vor den Hauptkontaktstücken schließt und beim Ausschalten nach den Hauptkontaktstücken öff­ net, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkontaktstücke (10, 11) mindestens an einem Hauptkontaktstück (4, 5) elektrisch isoliert befestigt sind und daß sowohl an diesen Vorkontaktstücken (10, 11) als auch an dem diese tragenden Hauptkontaktstücke (4, 5) mit­ einander in und außer Kontakt bringbare Lichtbogenkontaktstücke (16, 17, 18, 19) angebracht sind, wobei mindestens ein Lichtbo­ genkontaktstück jedes Paares ein Nachlaufkontaktstück (16, 18) ist und die Lichtbogenkontaktstücke (16, 17, 18, 19) beim Aus­ schalten nach den Backen (1, 2) des beweglichen Hauptkontakt­ stückes und vor dem Vorkontaktstück (10, 11) öffnen und beim Einschalten nach dem Vorkontaktstück (10, 11) und vor den Backen (1, 2) des beweglichen Hauptkontaktstückes schließen.

2. Hochspannungstrennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das als Nachlaufkontaktstück ausgebildete Lichtbo­ genkontaktstück (16, 18) an einem Hauptkontaktstück (4, 5) befe­ stigt ist.

3. Hochspannungstrennschalter mit sowohl am beweglichen als auch am ortsfesten Hauptkontaktstück angebrachten Vorkontaktstücken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem an einem Hauptkontaktstück (4, 5) isoliert befestigten Vorkontaktstück (10, 11) und dem dieses tragenden Hauptkontaktstück (4, 5) eine Impedanz (22, 23) eingeschaltet ist.

4. Hochspannungstrennschalter nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Impedanz ein ohmscher Widerstand ist.

5. Hochspannungstrennschalter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz zwischen 0,1 und 10 Ohm beträgt.