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WO1994008347A1 - Vakuumschutz mit einer anschlussvorrichtung - Google Patents

Vakuumschutz mit einer anschlussvorrichtung Download PDF

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WO1994008347A1
WO1994008347A1 PCT/DE1993/000739 DE9300739W WO9408347A1 WO 1994008347 A1 WO1994008347 A1 WO 1994008347A1 DE 9300739 W DE9300739 W DE 9300739W WO 9408347 A1 WO9408347 A1 WO 9408347A1
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WO
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carrier
metal body
vacuum
insulating
vacuum interrupter
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PCT/DE1993/000739
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English (en)
French (fr)
Inventor
Harmut MÖNCKE
Ibrahim Traoré
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Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/6606—Terminal arrangements
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H33/02—Details
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    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/666—Operating arrangements
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    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/666—Operating arrangements

Definitions

  • the invention relates to a vacuum contactor with at least one vacuum interrupter and an insulating body having an open-ended chamber for receiving the vacuum interrupter, on which an upper and a lower connecting device are arranged as a connection between the vacuum interrupter and an external circuit, each of which is attached to opposite wall parts of the insulating body and which has a connection contact surface for an outer conductor.
  • connection devices are formed by molded parts made of metal, which perceive both the power transmission and the attachment to the insulating body.
  • the object of the invention is to improve the security against partial discharges and breakdowns in the area of the connection devices.
  • connection contact surface of at least the upper connection device is part of a metal body which is essentially only dimensioned in accordance with a current to be conducted, and in that, for fastening the metal body, a support made of insulation is to be connected to the wall parts of the chamber ⁇ fabric serves.
  • the high voltage potential is kept at a greater distance from earthed components than was possible with the previous metal moldings. Due to the increased distances, the electrical field strength is reduced at critical points and thus the security against breakdowns or partial discharges improved.
  • it is possible in principle to design both the upper and the lower connection device in the manner specified it is often sufficient to change only the upper connection device accordingly. Because of its increased dielectric strength, the vacuum contactor can be used with unchanged dimensions for higher nominal voltages than before.
  • the metal body can have a rectangular cross section, the carrier having a recess which is adapted to the cross-sectional shape of the metal body. The exception thus takes over the mutual alignment of the metal body and the carrier.
  • the metal body can be a straight or angularly angled profile rail or a casting made of copper with a suitable surface protection.
  • the carrier can have projections directed against the narrow sides of the metal body.
  • the projections take on the task of aligning the metal body, while the other boundary surfaces of the recess in the carrier can have a certain angle of inclination in order to facilitate manufacture.
  • the carrier has a stop surface to limit the recess in its longitudinal direction and a passage opening for a fastening element connecting the metal body and the carrier.
  • both parts are therefore aligned so that the passage opening of the carrier is aligned with a corresponding passage opening in the metal body and thereby a clamping screw can be inserted, which connects the metal body, the carrier and a flexible conductor to one another, which acts as a movable connection between the connecting device and the movable connecting bolt Vacuum interrupter is provided.
  • the support made of insulating material for the upper connection device can be designed like a fork and can have two legs to be connected to the opposite wall parts of the insulating body, between which a leg for the passage of the movable connecting bolt Vacuum interrupter suitable distance is available.
  • Figure 1 shows a vacuum contactor partially in section
  • FIGS. 2 and 3 show a carrier of a connection device in an end view or with a view of the underside.
  • FIG. 4 shows a metal body with a connection contact surface in a top view.
  • the vacuum contactor 1 comprises a drive box 2 with a magnetic coil 3 for switching a vacuum interrupter 4 on and off, which is accommodated in a chamber 5 of an insulating body 6.
  • the drive box 2 and the insulating body 3 are firmly connected.
  • the insulating body 6 contains a number of chambers 5 corresponding to the number of vacuum interrupters 4.
  • the vacuum interrupter 4 is rigidly connected at its lower end in the region of its fixed connecting bolt 7 to a lower connecting device 8 which has a metal body 10 and which is fastened to wall parts 12 of the insulating body 6 by means of screws 11. In the sectional view according to FIG. 1, only one of the opposite wall parts 12 is visible. At its end opposite the connecting device 8, the vacuum interrupter 4 is coupled by its movable connecting bolt 13 to a rocker-like drive lever 14 which carries an armature which interacts with the magnet coil 3. In the illustrated off-the Vakuumschalt ⁇ will tube 4 held against the forces acting on them outside air pressure by an opening spring 15, which gleich ⁇ appropriate in the A. drive box 2 is located.
  • An upper connection device 16 also has a metal body 17 with a connection contact surface 20.
  • a carrier 21 to which the metal body 17 is attached. Details of these parts are explained below with reference to Figures 2, 3 and 4.
  • Figures 2 and 3 show the carrier 21 in an end view and from the bottom.
  • the carrier 21 made of an insulating material has a recess 22 which corresponds to the width of the metal body 17 with a certain excess.
  • the wall surfaces 23 of the recess 22 are chamfered and rounded in such a way that the carrier 21 can advantageously be produced as a plastic molded part.
  • To align the metal body 17 in the recess 22 are against the narrow sides of the Metal body directed projections 24 are provided.
  • the recess 22 is delimited in the longitudinal direction by a stop surface 25.
  • a passage opening 26 provided in the metal body 20 and a corresponding passage opening 27 in the carrier 21 thus come into alignment when the metal body 17 is inserted into the recess 22 up to the stop on the stop surface 25. The parts then assume the position shown in FIG. 1.
  • the carrier 21 is approximately fork-shaped and has two legs 28 and 30, each of which has two through openings 31 for fastening screws. With the legs 28 and 30, the carrier 21 lies against wall parts 32 in the upper region of the insulating body 6, only the leg 30 of the carrier 21 being visible in FIG. Screws 11 serve to fasten the support 21 to the wall parts 32.
  • a connecting screw 33 connects the metal body 17, the support 21 and a flexible current conductor 34, the other end of which is connected to the movable connecting bolt 13 of the vacuum interrupter 4.
  • the metal body 17 has an advantageously simple and light design, in that it is essentially designed only for its task as a current-conducting connection body.
  • the metal body 17 is designed as an angular casting made of copper with a suitable surface protection.
  • the carrier 21 is an insulating fastening part, which, for example as a plastic injection-molded part, can also be produced economically.
  • the high-voltage potential at the upper end of the vacuum interrupter 4 becomes less performed far in the direction of the metal and grounded drive box 2.
  • the dielectric stress of the insulating body 6 is therefore reduced in this area compared to the known design.
  • the lower connection device 8 can consist of a metal body serving for the power line and an insulating support, the recess of the support having the features explained above.
  • a carrier does not require fork-shaped legs because the fixed connecting bolt 7 flies against the metal body and therefore does not pass through the carrier.
  • a dash-dotted line in FIG. 3 indicates that the right-hand part of the carrier shown can be used as carrier 35 for the lower connecting device 8.
  • Dash-dot openings 36 are provided for the lower fastening screws 11.

Landscapes

  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
  • Elimination Of Static Electricity (AREA)
  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Abstract

Ein Vakuumschutz (1) besitzt je eine Anschlußvorrichtung (8, 16) für das obere und das untere Ende jeder Vakuumschaltröhre (4). Wenigstens die obere Anschlußvorrichtung (16) weist einen Metallkörper (17) auf, der im wesentlichen entsprechend einem zu führenden Strom bemessen ist. Zur Befestigung des Metallkörpers (17) an Wandteilen (12) eines die Vakuumschaltröhren (4) aufnehmenden Isolierkörpers (6) dient ein gesonderter Träger (21) aus Isolierstoff. Auf diese Weise wird der Abstand spannungführender und geerdeter Teile des Vakuumschutzes (1) vergrößert und die Sicherheit gegen Teilentladungen und Durchschlag verbessert.

Description

Vakuumschütz mit einer Anschlußvorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Vakuumschütz mit wenigstens einer Vakuumschaltröhre und einem eine einseitig offene Kammer zur Aufnahme der Vakuumschaltröhre aufweisenden Isolierkörper, an dem als Verbindung zwischen der Vakuumschaltröhre und einem äußeren Stromkreis eine obere und eine untere Anschlußvorrichtung angeordnet sind, die jeweils an gegenüberliegenden Wandteilen des Isolierkörpers befestigt ist und die eine Anschlußkontakt¬ fläche für einen äußeren Leiter aufweist.
Ein Vakuumschütz dieser Art ist durch die DE-Firmendruck- schrift Siemens "Vakuumhochspannungsschütze 3TL6", Ausgabe 1988, Bestellnr. E86010-K1802-A201-A1 bekannt geworden. Die Anschlußvorrichtungen werden dabei durch Formteile aus Metall gebildet, die sowohl die Stromübertragung als auch die Befestigung an dem Isolierkörper wahrnehmen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Sicherheit gegen Teilentladungen und Durchschläge im Bereich der An¬ schlußvorrichtungen zu verbessern.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Anschlußkontaktfläche wenigstens der oberen Anschluß- Vorrichtung Bestandteil eines im wesentlichen nur ent¬ sprechend einem zu führenden Stom bemessenen Metallkörpers ist und daß zur Befestigung des Metallkörpers ein mit den Wandteilen der Kammer zu verbindender Träger aus Isolier¬ stoff dient. Auf diese Weise wird das Hochspannungs- potential in größerem Abstand von geerdeten Bauteilen gehalten, als dies mit den bisherigen Formkörpern aus Metall möglich war. Aufgrund der vergrößerten Abstände wird die elektrische Feldstärke an kritischen Stellen verringert und hierdurch die Sicherheit gegen Durchschläge oder Teilentladungen verbessert. Obwohl es im Prinzip möglich ist, sowohl die obere als auch die untere An¬ schlußvorrichtung in der angegebenen Weise zu gestalten, genügt es häufig, nur die obere Anschlußvorrichtung ent- sprechend zu ändern. Aufgrund seiner erhöhten Spannungs- f.estigkeit kann das Vakuumschütz bei unveränderten Ab¬ messungen für höhere Nennspannungen als bisher eingesetzt werden.
Die Erfindung bietet die vorteilhafte Möglichkeit, den der Stromleitung dienenden Teilbereich der Anschlußvor¬ richtungen einfacher , ls bisher zu gestalten. Insbesondere kann der Metallkörper einen rechteckigen Querschnitt be¬ sitzen, wobei der Träger eine der Querschnittsform des Metallkörpers angepaßte Ausnehmung besitzt. Die Aus¬ nehmung übernimmt somit die gegenseitige Ausrichtung des Metallkörpers und des Trägers. Beispielsweise kann der Metallkörper eine gerade oder am Ende rechtwinklig abge¬ winkelte Profilschiene oder ein Gußstück aus Kupfer mit einem geeigneten Oberflächenschutz sein.
Der Träger kann gegen die Schmalseiten des Metallkörpers gerichtete Vorsprünge aufweisen. In diesem Fall über¬ nehmen die Vorsprünge die Aufgabe der Ausrichtung des Metallkörpers, während die übrigen Begrenzungsflächen der Ausnehmung des Trägers zur Erleichterung der Herstell¬ barkeit einen gewissen Neigungswinkel aufweisen können.
Ferner empfiehlt es sich, daß der Träger eine Anschlag- fläche zur Begrenzung der Ausnehmung in ihrer Längs¬ richtung sowie eine Durchtrittsöffnung für ein den Metallkörper und den Träger verbindendes Befestigungs¬ element besitzt. Beim Zusammenfügen des Metallkörpers und des Trägers werden daher beide Teile so ausgerichtet, daß die Durchtrittsöffnung des Trägers mit einer entsprechen¬ den Durchtrittsöffnung in dem Metallkörper fluchtet und hierdurch eine Klemmschraube einführbar ist, welche den Metallkörper, den Träger und einen biegsamen Leiter mit- einander verbindet, der als bewegliche Verbindung zwischen der Anschlußvorrichtung und dem bewegbaren An¬ schlußbolzen der Vakuumschaltröhre vorgesehen ist.
Ähnlich wie die bisherigen, ganz aus Metall bestehenden Anschlußvorrichtungen kann der aus Isolierstoff bestehen¬ de Träger für die obere Anschlußvorrichtung gabelartig ausgebildet sein und kann zwei mit den gegenüberliegenden Wandteilen des Isolierkörpers zu verbindende Schenkel besitzen, zwischen denen ein zum Druchtritt des beweg- baren Anschlußbolzens der Vakuumschaltröhre geeigneter Abstand vorhanden ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Die Figur 1 zeigt ein Vakuumschütz teilweise im Schnitt
Die Figuren 2 und 3 zeigen einen Träger einer Anschlu߬ vorrichtung in einer Stirnansicht bzw. mit Blick auf die Unterseite.
Die Figur 4 zeigt einen Metallkörper mit einer Anschlu߬ kontaktfläche in der Draufsicht.
Das Vakuumschütz 1 gemäß der Figur 1 umfaßt einen Antriebs¬ kasten 2 mit einer Magnetspule 3 zum Ein- und Ausschalten einer Vakuumschaltröhre 4, die in einer Kammer 5 eines Isolierkörpers 6 untergebracht ist. Der Antriebskasten 2 und der Isolierkörper 3 sind fest miteinander verbunden. Bei mehrpoliger Ausführung enthält der Isolierkörper 6 eine der Anzahl von Vakuumschaltröhren 4 entsprechende Anzahl von Kammern 5.
Die Vakuumschaltröhre 4 ist an ihrem unteren Ende im Be¬ reich ihres feststehenden Anschlußbolzerls 7 starr mit einer unteren Anschlußvorrichtung 8 verbunden, die einen Metallkörper 10 aufweist und die mittels Schrauben 11 an Wandteilen 12 des Isolierkörpers 6 befestigt ist. In dem Schnittbild gemäß der Figur 1 ist nur einer der gegenüber¬ liegenden Wandteile 12 sichtbar. An ihrem der Anschlu߬ vorrichtung 8 gegenüberliegenden Ende ist die Vakuum¬ schaltröhre 4 durch ihren bewegbaren Anschlußbolzen 13 mit einem wippenartigen Antriebshebel 14 gekuppelt, der einen mit der Magnetspule 3 zusammenwirkenden Anker trägt. In dem dargestellten Ausschaltzustand wird die Vakuumschalt¬ röhre 4 entgegen dem auf sie wirkenden äußeren Luftdruck durch eine Ausschaltfeder 15 gehalten, die sich gleich¬ falls in dem A.ntriebskasten 2 befindet.
Eine obere Anschlußvorrichtung 16 weist gleichfalls einen Metallkörper 17 mit einer Anschlußkontakt fläche 20 auf. Zusätzlich ist ein Träger 21 vorhanden, an dem der Metall¬ körper 17 befestigt ist. Einzelheiten dieser Teile werden im folgenden anhand der Figuren 2, 3 und 4 erläutert. Die Figuren 2 und 3 zeigen den Träger 21 in einer Stirnansicht und von der Unterseite. Wie diese Figuren zeigen, besitzt der aus einem Isolierstoff bestehende Träger 21 eine Aus¬ nehmung 22, die mit einem gewissen Übermaß der Breite des Metallkörpers 17 entspricht. Die Wandflächen 23 der Aus¬ nehmung 22 sind abgeschrägt und abgerundet derart ge¬ formt, daß der Träger 21 als Kunststof formteil vorteil¬ haft herstellbar ist. Zur Ausrichtung des Metallkörpers 17 in der Ausnehmung 22 sind gegen die Schmalseiten des Metallkörpers gerichtete Vorsprünge 24 vorgesehen. Ferner ist die Ausnehmung 22 in der Längsrichtung durch eine An¬ schlagfläche 25 begrenzt. Eine in dem Metallkörper 20 vorgesehene Durchtrittsöffnung 26 und eine entsprechende Durchtrittsöffnung 27 in dem Träger 21 gelangen somit zur Fluchtung, wenn der Metallkörper 17 in die Ausnehmung 22 bis zum Anschlag an der Anschlagfläche 25 eingelegt wird. Die Teile nehmen dann die aus der Figur 1 ersicht¬ liche Stellung ein.
Wie die Figur 3 weiterhin zeigt, ist der Träger 21 etwa gabelförmig gestaltet und besitzt zwei Schenkel 28 und 30, die jeweils zwei Durchgangsöffnungen 31 für Befestigungs¬ schrauben besitzen. Mit den Schenkeln 28 und 30 liegt der Träger 21 an Wandteilen 32 im oberen Bereich des Isolier¬ körpers 6 an, wobei in der Figur 1 nur der Schenkel 30 des Trägers 21 sichtbar ist. Schrauben 11 dienen der Be¬ festigung des Trägers 21 an den Wandteilen 32. Eine Ver¬ bindungsschraube 33 verbindet den Metallkörper 17, den Träger 21 und einen biegsamen Stromleiter 34 miteinander, dessen anderes Ende mit dem bewegbaren Anschlußbolzen 13 der Vakuumschaltröhre 4 in Verbindung steht.
Wie man erkennt, erhält der Metallkörper 17 eine vorteil- haft einfache und leichte Gestaltung, dadurch, daß er im wesentlichen nur an seine Aufgabe als stromleitender An¬ schlußkörper ausgebildet ist. Der Metallkörper 17 ist als winkelförmiges Gußstück aus Kupfer mit geeignetem Ober¬ flächenschutz ausgebildet. Der Träger 21 ist demgegenüber ein isolierendes Befestigungsteil, das beispielsweise als Kunststoff-Spritzgußteil, ebenfalls wirtschaftlich her¬ stellbar ist. Im Vergleich zu einer nur aus Metall be¬ stehenden Anschlußvorrichtung wird das Hochspannungs¬ potential am oberen Ende der Vakuumschaltröhre 4 weniger weit in Richtung des aus Metall bestehenden und geerdeten Antriebskastens 2 vorgetragen. Die dielektrische Bean¬ spruchung des Isolierköprers 6 wird in diesem Bereich daher gegenüber der bekannten Ausführung verringert.
Sinngemäß in gleicher Weise kann die untere Anschlußvor¬ richtung 8 aus einem der Stromleitung dienenden Metall¬ körper und einem isolierenden Träger bestehen, wobei die Ausnehmung des Trägers die vorstehend erläuterten Merkmale besitzt. Gabelförmige Schenkel benötigt ein solcher Träger nicht, weil der feststehende Anschlußbolzen 7 auf dem Metallkörper anfliegt und daher nicht durch den Träger hindurchtritt. In der Figur 3 ist durch eine strich¬ punktierte Linie angedeutet, daß der rechte Teil des gezeigten Trägers als Träger 35 für die untere Anschlu߬ vorrichtung 8 verwendbar ist. Strichpunktierte Öffnungen 36 sind für die unteren Befestigungsschrauben 11 vorgesehen.

Claims

Patentansprüche
1. Vakuumschütz (1) mit wenigstens einer Vakuumschalt¬ röhre (4) und einem, eine einseitig offene Kammer (5) zur Aufnahme der Vakuumschaltröhre (4) aufweisenden Isolierkörper (6), an dem als Verbindung zwischen der Vakuumschaltröhre (4) und einem äußeren Stromkreis eine obere und eine untere Anschlußvorrichtung (16, 8) ange¬ ordnet sind, die jeweils an gegenüberliegenden Wandteilen (32, 12) des Isolierkörpers (6) befestigt ist und die eine Anschlußkontaktfläche (20) für einen äußeren Leiter aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die
Anschlußkontaktfläche (20) wenigstens der oberen Anschluß- Vorrichtung (16) Bestandteil eines im wesentlichen nur entsprechend einem zu führenden Strom bemessenen Metall¬ körpers (17) ist und daß zur Befestigung des Metallkörpers (17) ein mit den Wandteilen (32) des Isolierkörpers (6) zu verbindender Träger (21) aus Isolierstoff dient.
2. Vakuumschütz nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Metallkörper (17) einen rechteckigen Querschnitt besitzt und daß der Träger (21) eine der Querschnittsform des Metallkörpers (17) angepaßte Ausnehmung (22) besitzt.
3. Vakuumschütz nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Träger (21) gegen die Schmalseiten des Metallkörpers (17) gerichtete Vorsprünge (24) aufweist.
4. Vakuumschütz nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Träger (21) eine Anschlagfläche (25) zur Begrenzung der Ausnehmung (24) in ihrer Läπgsrichtunπ und eine Durchtrittsöffnung (27) für ein den Metallkörper (17) und den Träger (21) verbindendes Befestigungselement (33) besitzt.
5. Vakuumschütz nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Träger (21) für die obere Anschlußvorrichtung (16) gabel¬ artig ausgebildet ist und zwei mit den gegenüberliegenden Wandteilen (32) des Isolierkörpers (6) zu verbindende Schenkel besitzt, zwischen denen ein zum Durchtritt eines bewegbaren Anschlußbolzens (13) der Vakuumschaltröhre (4) geeigneter Abstand vorhanden ist.
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EP0662240B1 (de) 1996-07-03

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