DE3131271A1

DE3131271A1 - Schaltanlage

Info

Publication number: DE3131271A1
Application number: DE19813131271
Authority: DE
Inventors: Tohoru Chigasaki Tamagawa; Satoru Machida Tokyo Yanabu
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1980-08-14
Filing date: 1981-08-07
Publication date: 1982-08-19
Also published as: US4434332A; CH645206A5; JPS5736733A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Schaltanlage gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs und insbesondere eine Trennschaltanlage mit einer Reihenschaltung von zwei oder mehreren Trennschaltern, von denen einer beispielsweise ein Vakuumtrennschalter und der andere ein SF_-Gasstrahltrenn-

schalter, ein Luftstrahltrennschalter oder ein Ölbadtrennschalter ist.

In der Elektrizitätwirtschaft wurden in der letzten Zeit Möglichkeiten geschaffen, um immer höhere Leistungen mit Hilfe von Trennschaltern zu unterbrechen, wobei eine we— sentliche Steigerung sowohl bei der Nennspannung als auch bei dem Trennstrom für Wechselstromschaltanlagen erzielt wurden. Die Trennschaltanlagen müssen jedoch immer höhere Trennfähigkeiten besitzen, d.h. es müssen immer steilere Stromanstiege (di/dt) und Spannungsanstiege (dv/dt) in der Nähe des Nulldurchganges ausgehalten werden. Mit dem ständig zunehmendem Strombedarf werden immer mehr Gleichstromübertragungsanlagen gebaut, die stabiler und wirtschaftlicher sind und für die auch die verschiedensten Gleichstromtrennschalter hergestellt wurden.

Im Gegensatz zu Wechselstromtrennschaltern erfordern Gleichstromtrennschalter die Bildung einer Nullspannung, die an sich bei Gleichstrom ja nicht vorhanden ist.

Um diesen Schwierigkeiten zu begegnen wird zur Zeit der Gleichstrom mit einem hochfrequenten Strom überlagert, um zur erfolgreichen Unterbrechung einen Nulldurchgang bzw. ein Stromnull zu erreichen. Um Gleichstromtrennschalter in Extrahochspannungs-CEHV) oder Ultrahochspannungs-

.JQ (UHVJ-Gleichstromübertragungsanlagen einsetzen zu können, die sich der HF-Überlagerung bedienen, müssen die Trennschalter höhere Trennfähigkeiten besitzen, um den steileren Stromanstiegen (di/dt) und den Spannungsanstiegen (dv/dt) auf gleiche Weise wie bei Wechselstrom-Übertra-

gungsanlagen wiederstehen zu können. . *

Ein bekannter Gleichstromtrennschalter mit Hochfrequenzüberlagerung ist in Figur 1 schematisch dargestellt, und zwar wird angenommen, daß ein Wechselstrom von einer nicht dargestellten Wechselstromquelle mittels eines Gleichspannungswandlers 1 in einen Gleichstrom umgewandelt wird. Der umgewandelte Gleichstrom fließt in Richtung eines Pfeils 3 durch eine Glättungsdrosse1 2, die mit dem Stromleiter in Reihe geschaltet ist. Ein Gleich-

2= Stromtrennschalter 4, der als gestrichelter Umriß dargestellt ist, ist ebenfalls seriell in den Stromleiter ~* eingeschaltet.

Wenn der Stromkreis unterbrochen werden soll, dann geschieht dies folgendermaßen:

Zunächst werden ein Vakuumtrennschalter 5 und ein SF_-Gas-

Strahltrennschalter 5, welche die Trennschalter des Gleichstromschalters 4 bilden, betätigt, um einen hinreichenden Abstand zwischen den Elektroden zu ergeben.

Danach wird ein bekannter Hochfrequenzgenerator 7, der nicht in Einzelheiten dargestellt ist, zur Erzeugung eines hochfrequenten Stroms 8 erregt, welcher, dann in die von der gestrichelten Linie dargestellte Schleife eingespeist und hierauf dem Gleichstrom 3 in den Trennschaltern 5 und 6 überlagert wird.

In einer anderen Ausführung wird einfach ein Kondensator zwischen die Trennschalter 5 und 6 in Reihe geschaltet, um einen hochfrequenten Strom 8 durch Verwendung der negativen Widerstandskennlinie eines Lichtbogens zu erzeugen.

Dieser Hochfrequenzgenerator 7 weist beispielsweise Schaltgeräte und einen in Reihe geschalteten Kondensator sowie ein Ladegerät auf, das den darüber geschalteten Kondensator auflädt.

Dieser Ladestrom, nämlich der Hochfrequenzstrom 8, fließt in entgegengesetzter Richtung wie der Gleichstrom 3. Der überlagerte Strom bildet somit ein Stromnull innerhalb der Trennschalter 5 und 6, wodurch dann Stromunterbrechung erreichbar ist.

Zu diesem Zeitpunkt nimmt die Glättungsdrossel 2 eine große Menge von Energie entsprechend der Größe des unterbrochenen Gleichstroms 3 und in Abhängigkeit von ihrer Induktanz auf, diese Energie wird jedoch von einem Energieabsorber 9 absorbiert. Der Energieabsorber 9 weist üblicherweise einen großen Widerstand oder einen Widerstand mit nichtlinearer Kennlinie auf, beispielsweise einen Varistor, der hauptsächlich aus Zinkoxid besteht. Die von

-I5 diesem Energieabsorber 9 begrenzte Spannung, nämlich die mit dem Bezugszeichen 10 in Figur 2 versehene Spannung, stellt die Wiederkehrspannung der Trennschalter 5 und 6 dar.

Figur 2 zeigt den Kurvenverlauf dieser Erscheinung. Man erkennt, daß die Trennschalter 5 und 6 dem steilen Stromabfall des durch die gestrichelte Linie dargestellten HF-Stroms 8, dem steilen Spannungsanstieg der Wiederkehrspannung und der von dem Energieabsorber 9 begrenzten hohen Wiederkehrspannung 10 standhalten müßten.

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Außerdem sollten die Trennschalter 5 und 6 nach vollständiger Energieabgabe aus der Glättungsdrossel der Spannung standhalten, die weiterhin von dem Gleichspannungswandler 1 geliefert wird.

Die Bauteilgrößen für die Schaltung gemäß Figur 1 werden natürlich von der Größe des Unterbrechungsstroms, von der Spannung der Schaltung und von der vom Energieabsorber begrenzten Spannung bestimmt, ihre Leistung ist jedoch -(O derzeit noch zwangsläufig begrenzt und die bislang erhältlichen Wechselstromtrennschalter sind in ihren Fähigkeiten noch unzulänglich.

Beispielsweise beträgt die Stromabfallgeschwindigkeit für den HF-Strom 8 in Figur 2 von 50 bis 150 A/,usec oder mehr und die Spannungsanstiegsgeschwindigkeit der Wiederkehrspannung liegt während der Anfangsperiode ebenfalls zwischen 5 und 10 kV/.usec oder sogar mehr, wodurch dann die Wiederkehrspannung im Falle einer Spannung von 250 kV ein Maximum von etwa 420 kV oder bis zu 440 kV erreicht.

Wenn derart schwere Arbeitszyklen mit der Trennleistung von Vakuum- und SF_fi-Trennschaltern verglichen werden, die als derzeit beste Trennschalter gelten, dann zeigt es sich, daß die besten Vakuumtrennschalter im Bereich von 150 A/.usec bis zu 300 A/.usec für den Stromabfall

reichen und Sapnnungsanstiege von bis zu 50 kV/,usec aushalten können. Vakuumtrennschalter für den Einsatz in derzeitigen Wechselstromanlagen arbeiten lediglich von 72 kV bis etwa 125 kV und es besteht darüber hinaus als wesentlichster Nachteil eine Gefahr der Wiederzündung, da keine völlig zuverlässige Zündungsunterdrückung bekannt ist. Zündet ein unterbrochener Gleichstromkreis jedoch wieder, dann läßt sich eine erneute Unterbrechung nicht durchführen.

Die Eigenschaften für SF.-Gasstrahltrennschalter in der Nähe von Stromnull reichen von 20 A/,usec bis 30 A/.usec oder im besten Fall bis zu 50 A/.usec für di/dt und 8 kV/.usec für das maximale dv/dt.

Diese Werte stellen die höchstmöglichen Trennkapazitäten für tatsächlichen Arbeitszyklen dar, so daß keine darüberhinausgehenden Arbeitszyklen mit den bekannten Trennschaltern verarbeitbar sind. Außerdem bereitet es große Schwierigkeiten, irgendeinen der bekannten Trennschalter in Gleichstromübertragungsanlagen einzusetzen und dabei zufriedenstellende Resultate zu erzielen.

Andererseits glaubt man, daß die Trennfähigkeiten für Wechselstromtrennschalter mindestens im Bereich von 40 kA bis 50 kA selbst für Geräte mit Leistungen von 500 kVA

liegen müssen und dieser Bedarf wird sich in der Zukunft noch erhöhen. Außerdem werden in Zukunft für kurzzeitige Leitungsfehlerunterbrechungen oder Herausziehunterbrechungen immer leistungsfähigere Trennschalter gebraucht.

Die extremsten Arbeitsbedingungen treten in der Praxis bei einer 275 kV, 50 Hz Anlage auf, wenn der Unterbrechungsstrom beispielsweise im Bereich von 63 kA (quadratischer Mittelwert) liegt, die Stromabweisgeschwindigkeit -10 (di/dt) bis zu 30 A/.usec erreicht und der Spannungsanstieg bis zu 10 kV/,usec beträgt.

Diese Bedingungen gehen bereits über die Trennfähigkeit von SF -Gasstrahltrennschaltern hinaus, die als derzeit am besten geeignete Trennschalter für EHV- oder UHV-Anlagen gelten.

Für solche Anwendungsfälle ist eine Reihenschaltung von Vakuumtrennschalter und Nichtvakuumtrennschalter, beispielsweise SFg-Gasstrahltrennschalter, die als "Hybridtrennschalter" bezeichnet werden, am besten geeignet, da sie die höhere Trennfähigkeit der Vakuumtrennschalter mit der überlegenen Lichtbogenunterdrückung von SF_-Gasstrahltrenn schaltern.vereinen.

Eine einfache Serienschaltung der beiden Trennschalter ergibt jedoch noch nicht den gewünschten Vorteil.

Daher übernimmt in einer Hybridschaltanlage, die in der Periode vom Stromnull bis zum Anstieg der Wiederkehrspannung zu betreiben ist, der Vakuumtrennschalter den größten Teil der Wiederkehrspannung, worauf der SF_ß-Gasstrahltrennschalter den größten Teil der erhöhten Wiederkehrschaltung übernimmt, wenn der nichtlineare Widerstand den Konstantspannungsbereich seiner Kennlinie erreicht hat.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine neuartige Trennschaltanlage mit einer Hybridanordnung von Vakuum- und SF_-Gasstrahltrennschalter zu schaffen, die so angeordnet sind, daß ihre jeweiigen Vorteile zur Lösung der beim Stand der Technik auftretenden Nachteile wirksam verknüpft werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Kennzeichen des 20· Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen, nämlich es sind bei einer Reihenschaltung von mindestens einem Vakuumtrennschalter und einem Gasstrahltrennschalter ein nichtlinearer Widerstand parallel zum Vakuumtrennschalter und ein Kondensator parallel zum Gasstrahltrennschalter geschaltet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren nähen erläutert; es zeigen:

Figur 1 einen bekannten Trennschalter;

Figur 2 den Spannungsverlauf der Wiederkehrspannung in der bekannten Schaltung gemäß Figur 1;

Figur 3 ein Ausführungsbeispiel eines Trennschalters ge-•10 ^mäß Erfindung;

Figur 4 den Spannungsverlauf für die Wiederkehrspannung bei der Schaltung gemäß Figur 3;

Figur 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Trennschalter; und

Figur 6 eine Einzelheiten zeigende Darstellung eines Ausführungsbeispiels.

Bei dem schematischen Schaltbild des Trennschalters gemäß Figur 3 ist ein Vakuumtrennschalter 5 parallel zu einem nichtlinearen Widerstand 12 geschaltet, während ein SF_fi-Gasstrahltrennschalter 6 parallel zu einem Kondensator 13 liegt. Diese Schaltung ist für einen Gleichstrom-Trennschalter geeignet.

Die Stromunterbrechung und die über beide Trennschalter gelegten Spannungen sowie die beiden Trennschalter 5 und 6 sind bei dieser Ausführung identisch wie beim Stand der Technik gemäß den Figuren 1 und 2.

. Obgleich die Spannung 10 über die zwei Trennschalter 5

und 6 gemäß Figur 4 gelegt wird,"wird der Kondensator 13 während der Anfangsphase des Spannungsanstiegs nicht aufgeladen, da der Widerstand 12 eine nichtlineare Charak- -|q teristik hat, wodurch die gesamte Spannung zu diesem Zeitpunkt über dem Vakuumtrennschalter 5 liegt. Dadurch

wird der SF^-Gasstrahltrennschalter 6 nicht benutzt.
6

Ist die gesamte Spannung jedoch' hinreichend angestiegen, so daß der nichtlineare Widerstand 12 einen konstanten Spannungsverlauf aufweist, bei dem er für eine vorgegebene Spannungserhöhung größere Ströme fließen läßt, dann ist der Kondensator 13 über den SF_-Gasstrahltrennschal-

ter 6 geschaltet und wird aufgeladen.

Dies hat zur Folge, daß die Restspannung, die durch Subtraktion der vom nichtlinearen Widerstand 12 begrenzten Spannung von der Gesamtspannung erhalten wird, ein Teil der vom SF_R~Gasstrahltrennschalter 6 aufgenommenen Spannung wird.

Eine solche Aufteilung läßt sich in idealer Weise durch die überlegene Widerstandsnichtlinearität bestimmen, die von einem nichtlinearen Widerstand 12 erhalten wird, der als Hauptanteil Zinkoxid aufweist.

Figur 4 zeigt diese Erscheinung in Form eines Diagramms, wobei nämlich während der Anfangsphase der Wiederkehrspannung der größte Anteil der Spannung an den Vakuumtrennschalter 5 gelegt wird. Nachdem der nichtlineare Widerstand 12 in seinen konstanten .Spannungsbereich gelangt, nimmt der SF -Gasstrahltrennschalter 6 einen Teil der gesamten erhöhten Spannung auf.

Nachdem die Spannung ihren höchsten Wert erreicht, nimmt der Vakuumtrennschalter 5 eine konstante Spannung 14 auf, die von dem nichtlinearen Widerstand 12 begrenzt ist. Der SF_-Gasstrahltrennschalter 6 nimmt die Restspannung 15 auf, die durch Abziehen der Spannung 14, die als ein Spannungsanteil des Vakuumtrennschalters 5 genommen wird, von der Gesamtspannung 10 erhalten wird.

Das Verhältnis der von den beiden Trennschaltern aufgenommenen Spannungsanteile läßt "sich wahlweise bestimmen, und zwar in Abhängigkeit von der vom nichtlinearen Widerstand 12, der über den Vakuumtrennschalter 5 gelegt ist, begrenzten Spannung.

Wie zuvor erwähnt, lassen sich die jeweiligen Vorteile der Trenneigenschaften für beide Arten von Trennschaltern wirksam ausnutzen, wenn die Gesamtspannung auf die beiden Trennschalter aufgeteilt wird.

Beispielsweise kann der Vakuumtrennschalter einen steilen Stromanstieg von 50 A/.usec bis 150 A/.usec, oder sogar bis zu 300 A/.usec aushalten und Spannungsanstiege von 10 kV/.usec bis 50 kV/,usec aushalten.

Die Herstellung von Vakuumtrennschaltern für EHV- oder UHV-Anlagen bereitet mit der derzeitigen Technologie noch immer Schwierigkeiten.

-] 5 Dies ist darauf zurückzuführen, daß konstruktive Schwierigkeiten vorhanden sind und daß außerdem bei Vakuumtrennschaltern die Gefahr einer Wiederzündung besteht.

Bei SFe-Gasstrahltrennschaltern wird andererseits das 6

SF_fi-Gas gegen den bei der Trennung zu unterdrückenden Lichtbogen geblasen, so daß die Geschwindigkeit des Stromabfalls (di/dt) und der Spannungsanstieg (dv/dt) in der Nähe des Stromnulls bestimmen, ob die Unterbrechung mit Erfolg erreicht wird.

Es ist somit unmöglich, mit SFg-Gässtrahltrennschaltern eine erfolgreiche Unterbrechung in Arbeitszyklen zu erzielen, die übermäßig große Werte für die Stromabfallsgeschwindigkeit (di/dt) und für die Spannungsanstiegsgeschwindigkeit (dv/dt) haben.

Gemäß Erfindung bewirkt der Vakuumtrennschalter 5 in der Nähe des Stromnulls eine Stromunterbrechung unter Ausnutzung all seiner Vorteile, während im Spannungsbereich, in dem der Vakuumtrennschalter 5 fehlerhaft arbeiten kann, der SF--Gasstrahltrennschalter 6 einen Teil der Spannung aufnimmt.

Obwohl bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 die Spannungsanteile etwa jeweils die Hälfte der Gesamtspannung ausmachen, läßt sich diese Spannungsäufteilung in Abhängigkeit von den Eigenschaften der verwendeten Vakuum- und

SF--Gasstrahltrennschaltern verändern.
6

Falls notwendig, werden auch zwei oder mehrere in Reihe geschaltete Vakuumtrennschalter oder zwei oder mehrere in Reihe geschaltete SFg-Gasstrahltrennschalter anstelle der zuvor beschriebenen Anordnung verwendet. In diesem Fall sind die jeweiligen Vakuumtrennschalter mit jeweiligen nichtlinearen Widerständen parallel geschaltet, während die jeweiligen SF_-Gasstrahltrennschalter parallel zu

jeweiligen Kondensatoren liegen, wobei gegebenenfalls übliche Widerstände parallel zu den jeweiligen Kondensatoren geschaltet werden.

Die zuvor beschriebene Trennschaltanlage läßt sich auch als Wechselstrom-Trennschalter verwenden, d.h. selbst wenn die Stromabfallgeschwindigkeit (di/dt) und die Spannungsanstiegsgeschwindigkeit (dv/dt) aufgrund ihres größeren Kurzschlußstroms extrem groß werden, läßt sich ein derart steiler Verlauf mit den Vakuumtrennschaltern handhaben und die darauffolgende höhere Wiederkehrspannung kann durch die jeweiligen Trennschalter in Abhängigkeit von deren Kennlinien aufgeteilt werden.

-)5 Wird die Schaltanlage zum Schalten von Wechselstrom verwendet, dann sind der HF-Generator 7 und der Energieabsorber 9 gemäß Figur 3 überflüssig.

Figur 5 zeigt eine weitere Ausführung der Erfindung, bei der ein SF_fi-Gasstrahltrennschalter 6 mit einem Kondensator 13 parallel beschaltet ist, der in Reihe mit einem Widerstand 16 liegt.

Für den SF_-Gasstrahltrennschalter 6 stellt die Spannungsanstiegsgeschwindigkeit einen Teil einer Periode, beispielsweise 5 bis 10 .usec unmittelbar nach dem Zeitpunkt

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dar, nachdem eine erfolgreiche Stromunterbrechung erzielt wurde; unter bestimmten Umständen, die von der Kennlinie des parallel zum Vakuumtrennschalter 5 geschalteten nichtlinearen Widerstands 12 abhängen, steigt die Gesamtspannung soviel steiler an, daß die Spannungsanstiegsgeschwindigkeit innerhalb eines solchen Teils einer Periode zu groß wird, um eine erfolgreiche Unterbrechung zu gewährleisten.

In solchen Fällen läßt sich die Ahstiegsgeschwindigkeit der Gesamtspannung durch einen in Reihe mit dem Kondensator 13 geschalteten Widerstand 16 reduzieren, wenn der SFg-Gasstrah!trennschalter 6 parallel mit einer Reihenschaltung von Widerstand 16 und Kondensator 13 gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung beschaltet ist und damit eine erfolgreiche Trenung erzielt.

Figur 6 zeigt einen Schnitt durch die Trennschalter, wobei Einzelheiten des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 3 erkennbar sind. In Figur 6 weist die Trenneinheit den Vakuumtrennschalter 5, den SF_-Gasstran!trennschalter 6, den nichtlinearen Widerstand 12 und den Kondensator 13 auf, wobei die beiden letzteren parallel zu den Trennschaltern geschaltet und in einem einzigen Gehäuse untergebracht sind; der HF-Stromgenerator 7 und der Energieabsorber 9 sind nicht dargestellt.

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In Figur 6 sind die Trennschalter in geschlossenem Zustand dargestellt und ein Kolben 101, der mit einem Winkelhebel 105 verbunden ist, steht über ein schließendes Magnetventil 102 und ein öffnendes Magnetventil 103 mit einem Druckluftbehälter 106 in Strömungsverbindung.

Die Magnetventile 102 .und 103 sind beides Umschaltventile, die im aktivierten Zustand Druckluft aus dem Druckluftbehälter 106 in einen Zylinder leiten, im deaktivier- -|0 ten Zustand die Druckluft jedoch an die Atmosphäre ablassen, wobei der Druckluftbehälter 106 zu jeder Zeit genug Druck aufrechterhält, um die Trennschalter 5 und 6 zu betätigen.

Um den Vakuumtrennschalter 5 und den SFg-Gasstrahltrennschalter 6 aus der geschlossenen Lage in die geöffnete zu bringen, wird zunächst das öffnende Magnetventil 103 aktiviert, wodurch Druckluft in den Zylinder einströmt und den Kolben 101 in der Zeichnung nach links bewegt. Der Kolben .101 überträgt diese Bewegung mittels einer Verbindungsstange über den Winkelhebel 105 auf die Trennschalter. Eine Kippfeder 104 wird dabei gegen den Uhrzeigersinn aus der in der Figur gezeigten Stellung gedreht und hält den Kolben und die Trennschalter nach dem Durchgang durch den oberen Totpunkt in geöffneter Stellung.

Mit der Betätigung des Winkelhebels 105 werden auch die Hebel 31, 32, 33 und 34 betätigt und bewegen eine Stange 35 des Vakuumtrennschalters 6 sowie eine Stange 36 des SF_-Gasstrahltrennschalters 6 über elektrisch isolierte

Verbindungsstangen 62 und 63, wodurch die beiden Trennschalter 5 und 6 geöffnet werden.

Der in Figur 6 dargestellte Vakuumtrennschalter 5 besitzt eine luftdichte Kammer, die durch einen Faltenbalg 40 vollständig luftdicht abgeschlossen ist. Der Faltenbalg 40 ist an einer von zwei Endplatten 38 und 39 montiert, die ein Isolierrohr 37 tragen. In Figur 6 ist der Faltenbalg 40 an der linken Endplatte 38 angebracht.

Durch Bewegung der Stange 35 in die Richtung des Pfeils 41 wird eine verschiebbare Elektrode 43 von einer feststehenden Elektrode 44 des Vakuumtrennschalters 5 getrennt, so daß sich dazwischen ein Lichtbogen ausbildet.

Bei dem SF.-Gasstrahltrennschalter 6 bewirkt eine Bewegung der Stange 36 in Richtung eines Pfeils 42 das Trennen einer verschiebbaren Elektrode 45 von einer feststehenden Elektrode 46, wobei sich ein Lichtbogen dazwischen ausbildet. Zur gleichen Zeit wird ein Pufferzylinder 47 betätigt, der mit der verschiebbaren Elektrode 45 verbunden ist.

Ein Kolben 48 innerhalb des Pufferzylinders 47 ist zusammen mit einer Sammeleinrichtung 49 an einen Stromleiter 51 angeschlossen, der in einer Durchführung 50 liegt. Durch die Bewegung des Pufferzylinders 47 in Richtung des Pfeils 42 wird SF_-Gas in einer Pufferkammer im Puffer-

- zylinder 47 zusammengeddrückt, wodurch der zwischen der feststehenden Elektrode 46 und der verschiebbaren Elektrode 45 entstehende Lichtbogen ausgeblasen bzw. ausgedrückt wird.

Im geschlossenen Zustand gemäß Figur 6 der Trennschalter fließt der zu unterbrechende Strom 3 von einem Stromleiter 53 in einer Durchführung 52 durch ein Sammelstück 54 und durch die Stange 35 zu den Elektroden 43 und 44 des Vakuumtrennschalters 5 und dann durch eine Verbindungsschiene 56, die sich durch ein elektrischisolierendes Abstandsstück 55 erstreckt, welches den Vakuumtrennschalter 5 trägt.

Der Strom 3 fließt dann weiter zur feststehenden Elektrode 46 des SF_-Gasstrahltrennschalters 6, zur verschiebbaren Elektrode 45 und durch die Stange 36 zum Stromleiter 51 in der Durchführung 50.

Bei Betätigung der zuvor beschriebenen Schaltvorrichtung entstehen somit Lichtbogen zwischen den Elektroden 43 und

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44 des Vakuumtrennschalters 5 und zwischen den Elektroden 45 und 46 des SF^-Gasstrahltrennschalters 6.

Bei der Ausführung gemäß Figur 3 läßt sich eine Stromunterbrechung auf die zuvor beschriebene Weise wie für • Gleichstromunterbrechung erzielen und bei der Verwendung als Wechselstromtrennschalter kann synchron mit den Strom— durchgängen des Wechselstroms eine Stromunterbrechung erreicht werden.

Bislang wurde lediglich die Stromunterbrechung beschrieben, es ist jedoch klar, daß die Herstellung einer Stromverbindung in umgekehrter Weise erfolgt, indem man das schließende Magnetventil 102 aktiviert. Dadurch wird der

-(5 kolben 101 nach rechts verschoben und die Schalter werden gemäß Figur 6 geschlossen.

Bei der Ausführung gemäß Figur 6 ist ein Ende des nichtlinearen Widerstands 12 galvanisch an die metallische Endplatte 38 des Vakuumtrennschalters 5 und das andere Ende des Widerstands 12 über eine Verbindungsstange 61 an den Kondensator 13 angeschlossen, wobei die Verbindungsstange 61 vom Abstandsstück 55 getragen wird und dieses durchsetzt. Das andere Ende des Kondensators 13 ist galvanisch an ein Metallteil angeschlossen, welches die gleiche Spannung wie die verschiebbare Elektrode 45 des SF_-Gasstrahltrennschalters 6 aufweist.

Ein Leiter 57 ist galvanisch an die Verbindungsstange 61 zwischen dem nichtlinearen Widerstand 12 und dem Kondensator 13 angeschlossen. Der Leiter 57 dient zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zur Verbindungsschiene 56, welche den Vakuumtrennschalter 5 mit dem SF_-Gasstrahltrennschalter 6 verbindet.

Ein elektrisches Isoliergas, beispielsweise SF„, ist in zwei Kammern 58 und 59 eingeschlossen, die durch das elektrische Isolierstück 55 in dem die beiden Trennschalter 5 und 6 aufnehmenden Behälter 60 voneinander getrennt sind.

Da der Faltenbalg 40 im Vakuumtrennschalter 5 dem Außendruck nicht standzuhalten vermag, ist der Druck in der Kammer 58 etwas geringer als in der Kammer 59, beispielsweise 2 bis 3 bar. Daher müssen die Verbindungsschiene 56 und die Verbindungsstange 61 sowie das Isolierstück 55 so gebaut sein, daß sie einen luftdichten Abschluß bilden.

Ferner trägt der Behälter 60 Stromsammeistücke 54 und 49 mit dazwischenliegenden elektrischen Isolatoren.

Da der SF_-Gasstrahltrennschalter 6 und der Vakuumtrennb

schalter 5 durch das Isolierstück 55 voneinander getrennt sind, kann der im SF_-Gasstrahltrennschalter 6 gebildete

Lichtbogen nicht auf die Seite des Vakuumtrennschalters 5 gelangen und dessen Durchbruchsspannungseigenschaften werden daher nicht beeinflußt.

Bei der zuvor beschriebenen Trennschaltanlage wird die Wiederkehrspannung während der Anfangsphase an den Vakuumtrennschalter 5 in Abhängigkeit von der Kennlinie des nichtlinearen Widerstands 12 gelegt und nachdem der nichtlineare Widerstand 12 in seinem Konstantspannungsbereich betrieben wird, verteilt sich die Erhöhung der Gesamtspannung auch auf den SF_-Gasstrahltrennschalter 6, so daß eine Trennschaltvorrichtung geschaffen ist, die sich der Vorteile beider Trennschalterarten bedient.

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Claims

UEXKÜLL & STOLBERe* PATENTANWÄLTE BESELERSTRASSE 4 D-2000 HAMBURG 52 *3UROF*EAN PATENT» ATTORNEYS DR. J "-D. FRHR. von UEXKULL DR. ULRICH GRAF STOLBERG DIPL.-ING. JÜRGEN SUCHANTKE DIPL.-ING. ARNULF HUBER DR ALLARD von KAMEKE DR KARL HEINZ STHUl.MEYfR TOKYO SHIBAURA DENKI KABUSHIKI KAISHA 72, Hopikawa-cho, Saiwai-ku, Käwasaki-shi, Kanagawa-ken, Japan (Prio.: 14. August 1980 JP 111024/55 - 17911) . August 1981 Schaltanlage Patentansprüche

1.) Schaltanlage mit einer Reihenschaltung von mindestens einem Vakuumtrennschalter (5) und einem Gasstrahltrennschalter (6) dadurch gekennzeichnet, daß ein nichtlinearer Widerstand (12) parallel zu dem Vakuumtrennschalter (5) und ein Kondensator (13) parallel zu dem Gasstrahltrennschalter (6) geschaltet ist.

2. Schaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein HF-Stromgenerator (7) für die Erzeugung

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eines Stromnulls im Gleichstrom parallel zu den Trennschaltern (5, 6) und ein Energieabsorber (9) zur Begrenzung der Spannung (10) über die Trennschalter (5, 6) parallel zu diesen geschaltet ist.

3. Schaltanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtlineare Widerstand (12) Zinkoxid als Hauptbestandteil aufweist.

4. Schaltanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrahltrennschalter (6) mit einer Reihenschaltung von Kondensator (13) und Widerstand (16) parallelbeschaltet ist.

5. Schaltanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Behälter mit einem Isoliergas gefüllt ist und daß der Vakuumtrennschalter (5) und der Gasstrahltrennschalter (6) in dem Behälter (60) miteinander in Reihe geschaltet und von Isoliergas umgeben sind.

6." Schaltanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einer den Vakuumtrennschalter (5) aufnehmenden Kammer (58) der Gasdruck geringer als in einer Kammer (59) für den Gasstrahltrennschalter (6) ist.

7. Schaltanlage mit mindestens jeweils einem Vakuumtrennschalter (5) und einem damit in Reihe geschalteten Nichtvakuumtrennschalter, dadurch gekennzeichnet, daß ein nichtlinearer Widerstand (12) parallel zu dem Vakuumtrennschalter (5) und ein Kondensator (13) parallel zu dem Nichtvakuumtrennschalter (6) geschaltet ist.

8. Schaltanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Nichtvakuumtrennschalter (6) ein SF_-Gasstrahltrennschalter ist.

9. Schaltanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Nichtvakuumtrennschalter ein Luftstrahltrennschalter ist.

10. Schaltanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Nichtvakuumtrennschalter ein Öltrennschalter ist'.