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WO2019115132A1 - Anordnung und verfahren zum antreiben eines beweglichen kontakts einer vakuumschaltröhre in einem hochspannungsleistungsschalter - Google Patents

Anordnung und verfahren zum antreiben eines beweglichen kontakts einer vakuumschaltröhre in einem hochspannungsleistungsschalter Download PDF

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Publication number
WO2019115132A1
WO2019115132A1 PCT/EP2018/081317 EP2018081317W WO2019115132A1 WO 2019115132 A1 WO2019115132 A1 WO 2019115132A1 EP 2018081317 W EP2018081317 W EP 2018081317W WO 2019115132 A1 WO2019115132 A1 WO 2019115132A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
shift rod
vacuum interrupter
arrangement
coupling element
lever
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2018/081317
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Bartz
Alexander Hartung
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to CN201880080428.8A priority Critical patent/CN111466005B/zh
Priority to EP18810912.8A priority patent/EP3704728A1/de
Priority to US16/772,936 priority patent/US11145471B2/en
Publication of WO2019115132A1 publication Critical patent/WO2019115132A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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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
    • H01H33/666—Operating arrangements
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H3/32—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts
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    • 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
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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
    • H01H33/666—Operating arrangements
    • H01H2033/6667—Details concerning lever type driving rod arrangements

Definitions

  • the invention relates to an arrangement and a method for driving a movable contact of a vacuum interrupter in a high voltage circuit breaker, with a switching rod as an element of a kinematic chain of high voltage voltage circuit breaker, a rotatable about an axis lever element which is mechanically connected via a connecting element with a drive , And with a coupling element, which is designed to couple the shift rod with the lever member mechanically movable.
  • High voltage circuit breakers are designed to switch voltages in the range of up to 1200 kV voltage and in the range of up to several thousand amperes of current.
  • switching gases such as B. SF 6 is used, which are harmful to the environment and / or contain toxic components.
  • Switch with alternative switching gases such. B. Clean Air, ie dryers ner, purified air, men in the same design and at the same maximum switching voltages or to be switched Strö larger perform in the dimensions to ensure safe electrical insulation between the electrically conductive com ponents, which the Costs increased.
  • the use of vacuum interrupters in high-voltage circuit breakers, in conjunction with Clean Air as an insulating gas is an alternative to eg. B. gas-insulated switches with nominal and arcing contacts, comprising switching gases such. B. SF 6 .
  • the vacuum interrupters are arranged in an outer insulator, which z. B. columnar, with circular circulating the ribs is formed on the outer periphery to increase the electrical cal insulation along the outer surface in the direction of the longitudinal axis.
  • the insulator is arranged upright in the operation of the high voltage circuit breaker, z. B. ment on a support frame or on a support with Funda, or z. B. arranged horizontally as the arm of a T-shaped gene high voltage circuit breaker.
  • One or more vacuum interrupters are z. B. along the longitudinal axis of the insulator, in particular coaxial with the longitudinal axis of the insulator is arranged and fixed mechanically fixed in the insulator.
  • the high-voltage circuit breaker may comprise more than one vacuum interrupter in series and / or connected in parallel, which is further assumed below for the sake of simplicity of a vacuum interrupter.
  • the vacuum interrupter is mechanically stable and electrically conductively arranged and connected between at least two äuße Ren electrical connections inside the insulator, wherein the electrical connections z. B. in the form of connecting lugs for connecting high voltage power lines, generators and / or power consumers are formed.
  • the construction of a vacuum interrupter for high-voltage circuit breaker is z. B. from EP 0 102 317 A2.
  • the vacuum interrupter comprises a housing in the form of a circular, straight Zylin DERS, which is evacuated inside.
  • the housing is made up of two identical, straight cylindrical halves made of ceramic or ceramic parts, which are joined together via a Metallzylin or via a metal part with transition pieces in the te with the housing.
  • the transition pieces are designed in the housing as shielding electrodes or shielding.
  • the vacuum interrupter comprises at least one electrical contact with a fixed and a movable contact piece for switching.
  • a plurality of movable con tact pieces of the at least one electrical contact to be summarized, with or without one or more fixed Druckstü bridges.
  • a vacuum Transfer tube with a fixed and a movable contact piece outgoing.
  • the contact pieces are plate-shaped in the vacuum interrupter and surrounded by vacuum sen. To the outside, the contact pieces are bolt-shaped and each electrically connected to an external electrical connection to z. B. connected in the form of a terminal lug of the high-voltage circuit breaker.
  • the movable contact piece is guided in a vacuum-tight manner via a bellows in the vacuum interrupter and stored.
  • the transition pieces are each in the housing as Schirmelekt roden or shielding performed. Connecting ceramic share the housing over metal parts, which z. B. of copper and / or steel, z. B. by soldering.
  • the kinetic energy for switching the vacuum interrupter ie for the movement of the movable contact piece
  • a drive in particular a spring-loaded drive.
  • the drive energy or the drive movement is transmitted via elements of a kinematic chain from the drive to the movable contact piece of the vacuum interrupter.
  • the elements of the kinematic chain include z. B. a shift rod, which directly or indirectly transmits kinetic energy to the movable contact piece, a lever element, in particular in a transmission, which z. B. via at least one connecting element to the drive me mechanically movable, power transmitting coupled, and a coupling element which is adapted to transmit kinetic energy from the lever element on the shift rod.
  • An arc can lead to a strong heating of the contact pieces when switching on, in particular to a lo cal melting of the contact surfaces of the particular tel lerförmigen contact pieces, which can cause a cooling of contact surfaces or contact pieces when cooled.
  • a high force or a large kinetic energy is necessary for a short time, which generates a separation impact.
  • the separation stroke causes a tearing apart of the contact surfaces or Kon contact pieces, and thus enables a reliable switching off the vacuum interrupter or a reliable separation of a current path via the contact of the vacuum interrupter.
  • the great force or high energy of Trennschalg can cause movement the shift rod with components of motion perpendicular to
  • a directed movement of the movable contact piece in the direction of the fixed contact piece is necessary, on the fixed contact piece to or from the fixed contact piece.
  • the shift rod transmits the directed movement to the movable contact piece. This is the Wennsange z. B. guided in a housing to reliably transmit a directed movement along a movement axis.riossungskom components of the movements of the shift rod perpendicular to
  • Switching movement or to the direction of movement of the movable contact piece when Trennschalg can lead to damage of the shift rod, and / or the guide, and / or the housing, to irreversible destruction. These can continue to cause increased wear of the shift rod, and / or the guide, and / or the housing.lossungskompo components of the movements of the shift rod perpendicular to the switching movement lead to losses of kinetic energy in scarf th, increase the energy to be provided for switching from the drive, d. H. increase costs, and can cause damage to the high-voltage circuit breaker, i. e. H. reduce the long-term stable reliability of the high-voltage circuit breaker.
  • the object of the present invention is to provide an arrangement and a method for driving a movable contact of a vacuum interrupter in a high-voltage circuit breaker, which solve the problems described above.
  • it is an object to prevent movement components of the movements of the shift rod perpendicular to the switching movement or to the direction of movement of the moving contact piece when Trennschalg or reduce, in particular to save costs, the reliability of the high-voltage circuit to increase and damage the high-voltage circuit breaker To avoid switching.
  • An inventive arrangement for driving a bewegli chen contact of a vacuum interrupter in a high-voltage circuit breaker comprises a shift rod as an element of a kinematic chain of the high voltage circuit breaker, a rotatable about an axis lever member which is mechanically connected via a connecting element Ver with a drive, and a coupling element, which formed is the switching rod with the lever element mechanically movable to couple.
  • the switching rod and the coupling element each have a longitudinal axis, which are arranged according to the invention substantially at the time of a Trennschalgs the vacuum interrupter on a common axis.
  • Motion energy which is provided by the drive can be transferred with minimal losses to the shift rod and thus on the contacts, energy losses due to friction and losses due to the motion components of the movements of the shift rod perpendicular to the switching movement who reduces or minimizes, and a drive can be smaller dimensioned, which saves costs.
  • Movement vibrations and bends of the guided shift rod which can occur by BeWe movement components of the movements of the shift rod perpendicular to the switching movement are suppressed and parts of the kinematic chain can be designed smaller dimensions. This material and cost can be saved, the mass to be moved can be reduced, and the drive can be designed smaller dimensions.
  • an angle between the longitudinal axes of the shift rod and the coupling element in the range of five to zero degrees, insbesonde re exactly zero degrees exist.
  • the movement components of the movements of the shift rod are perpendicular to the switching movement zero, with the previously described NEN advantages.
  • Variations in the angle within a range of up to five degrees are tolerable, ie lead to no large energy losses and / or damage to the Guide or the housing, and essentially give the advantages described above. In this angular range can be assumed that a substantially common axis of the shift rod and the coupling element.
  • the shift rod can be performed in a housing, in particular a hollow cylindrical housing surface with a circular Grundflä, via a guide, in particular for a linear movement of the shift rod.
  • a guide is simple and inexpensive, reliable and prevents tilting of the shift rod when switching.
  • the coupling element may be rod-shaped, in particular wesentli chen cuboid. In a thickness, in particular special in the range of millimeters to centimeters, according to the material of the coupling element, for. As steel, and depending on the maximum force to be transmitted in the switching movement, in particular the separation shock, too reliable transmission of movement via the coupling element is possible long-term stability, without damage and / or defor rules of the coupling element.
  • the coupling element may at one end with a fastening element, in particular a bolt or a screw, rotatably attached to the shift rod and / or that the coupling element can at an opposite end with a fastener, in particular a bolt or egg ner screw, rotatable on the lever element be attached.
  • a fastening element in particular a bolt or a screw
  • the coupling element can at an opposite end with a fastener, in particular a bolt or egg ner screw, rotatable on the lever element be attached.
  • the switching rod may be formed circular cylindrical, with a parallelepiped end to which the coupling element may be movably mounted.
  • a circular-cylindrical switching rod allows a coaxial arrangement of a coupling elements, results in a high mechanical stability and thus large forces which can be transmitted along a longitudinal axis of the switching Stan ge via the shift rod, and a cuboid end to which the coupling element can be movably mounted, allows a reliable, bewegli che, easy attachment of the Coupling element on the switching rod.
  • the lever element may be rotatably mounted in a bearing block about in particular a central axis, and / or fixing element via a loading, in particular a bolt or a
  • the lever element may have two lever arms, wherein at ei NEM end of a lever arm, the connecting element may be attached to the drive.
  • the axis of the lever element, about which the lever element is rotatably mounted can be arranged substantially centrally of the lever element.
  • the lever member may comprise a lever arm and / or the axis of the lever member about which the lever member is rotatably gela Gert, may be arranged substantially at one end of the Hebelele element.
  • the coupling element can be fastened to the lever element in a manner essentially movable in the center of the lever element.
  • the coupling element may be fastened to one end of the lever element on the lever element substantially.
  • the common axis of the shift rod and the coupling element can be parallel to the direction of the drive movement of the connecting element. This is particularly advantageous if the drive is arranged below the arrangement according to the invention or if the drive acts vertically.
  • the common axis of the shift rod and the coupling element perpen- dicular to the direction of the drive movement of the Vietnamesesele element be.
  • the drive is arranged in addition to the arrangement according to the invention or when the drive acts horizontally. This allows a loss-free or low-loss motion transmission from the drive to the shift rod can be ensured with a few elements of the kinematic chain and / or without additional direction changes and thus elements of the kinematic chain for a change in direction of movement, with the exception of the previously described elements of the kinematic chain ,
  • An inventive method for driving a bewegli chen contact a vacuum interrupter in a high-voltage circuit breaker comprises that a connecting element is moved by a drive and an element rotatable about an axis Hebelele moves, which via a coupling element, the mechanical kinetic energy transmits to a shift rod, which transfers as an element of a kinematic chain of the high voltage power switch when switching kinetic energy to the electrical contact of the vacuum interrupter.
  • the longitudinal axes of the shift rod and of the coupling element at the time of a Trennschalgs the vacuum interrupter in We sentlichen a common axis.
  • the longitudinal axes of the shift rod and the coupling element Kings nen at the time of Trennschalgs the vacuum interrupter include an angle less than 5 degrees.
  • the force can be perpendicular to the longitudinal axis of the shift rod to the shift rod equal to zero.
  • Arrangement 1 for driving a movable con tact of a vacuum interrupter in a high-voltage circuit breaker at the time of a separation shock of the vacuum interrupter.
  • FIG. 1 is schematically shown in sectional view of an inven tion proper arrangement 1 for driving a movable con tact of a vacuum interrupter in a Hochnapssleis switch.
  • the figure shows the arrangement 1 at the time of separation stroke of the vacuum interrupter.
  • a shift rod 7 is movably mounted in a housing 10, with one end of the shift rod 7 guided linearly via a guide 9.
  • the shift rod 7 is formed,supersener energy from a drive of the high voltage circuit breaker on a movable contact piece of the vacuum interrupter
  • the kinetic energy is transmitted from the drive via a connecting element 6 to a lever member 3, which is rotatably mounted about an axis 4.
  • the Hebelele element 3 is movable via a coupling element 5 with the switching rod 7 mechanically connected.
  • the housing 10 is z. B. tubular, in particular hohlzylin derförmig with circular base and top surface formed.
  • the shift rod 7 is z. B. rod-shaped, in particular zy formed linderförmig, with a flattened, insbesonde re cuboid end.
  • a guide 9 is annularly arranged in the housing 10, which z. B. in the form of a sliding ring of z. B. Teflon is formed in an annular Anformung with groove on the shift rod 7.
  • the guide 9 slides, with linear movement of the shift rod along the longitudinal axis of the shift rod, along the inner wall of the housing 10.
  • the housing 10 has a longitudinal axis which is coaxial with the longitudinal axis of the shift rod 7.
  • the coupling element 5 is cuboid, oblong, in particular with four bevelled or rounded edges.
  • the coupling element 5 is at one end with a fastening element, in particular a bolt or a screw on the flattened, in particular cuboid end of the switching rod 7 rotatably mounted, with one side of the quaderförmi gene end of the shift rod 7 plane-parallel to one side of the cuboid coupling element.
  • the coupling element 5 is at the opposite end with a fastener, in particular a special bolt or screw, rotatably mounted on the lever member 3, with a flat side of the lever member 3 plane parallel to a side of the cuboid Koppelele element 5.
  • the longitudinal axis of the coupling element 5 is Time point of the separation stroke, as shown in the figure, on a common axis 8 with the longitudinal axis of the rod 7, analogous to a coaxial arrangement of the longitudinal axes.
  • the lever member 3 is fixed via a fixing means, in particular a bolt or a screw, mechanically stably fixed to a bearing block 2.
  • the bracket 2 and the housing 10 are z. B. attached to a support frame of the high-voltage circuit breaker, z. B. screwed or welded.
  • the vacuum interrupter and the housing 10 are z. B. of an insulator, which also on the support frame, z. B. standing as a pillar on the support frame, may be attached, which is not illustrated in the figure Darge for the sake of simplicity.
  • the lever element 3 is z. B. formed as a parallelepiped with meet Deten edges.
  • grooves can be introduced, wherein one end of the Koppelele element 5 can be arranged inserted in a groove.
  • the coupling element 5 can be arranged on one side of the lever element 3 outside and rotatably mounted.
  • holes in the He belelement 3 may be introduced, wherein via the fastening means and a bore, the coupling element 5 is fixed.
  • the lever member 2 is fixed to the bearing block 2 and rotatably supported.
  • a holes in the lever element 3 Adjacent to a further edge of the lever member 3, as shown in the figure, a holes in the lever element 3 may be introduced, wherein via a fastening means and the bore, the connecting element 6 is fastened to the drive is taken.
  • the three holes in the lever member 3 form in view of the lever member 3, as shown in the figure, a triangle.
  • the Ver connecting element 6 is arranged according to the figure at the bore in particular the right corner of the lever member 3 and rotatably mounted.
  • the force or movement direction 11 of the connecting element 6 in a switching movement is paral lel the axis 8, on which lie the longitudinal axes of the shift rod 7 and the coupling element 5 at the time of separation stroke.
  • the connecting element 12 is arranged according to the figure at the bore of the particular left corner of the lever member 3 and rotatably mounted.
  • the force or movement direction of the connecting element 12 in a switching movement is perpendicular to the axis 8, on which the longitudinal axes of the shift rod 7 and the coupling element 5 lie gene at the time of Trennscher.
  • the exemplary embodiments described above can be combined with one another and / or can be combined with the prior art.
  • So z. B. all elements or parts of the arrangement 1 in the figure of metal, in particular steel, cast iron and / or copper.
  • the guide can be a sliding ring of z. As Teflon, plastic and / or rubber aufwei- sen.
  • the housing 10 may be comprised of an insulator, in which the vacuum interrupter is arranged, each sealed gas tight in the region of the shift rod 7 via a bellows.
  • the insulator can z. Example of silicone, ceramic and / or a composite material. In this case, the housing 10 in the insulator, z. B. as a metal tube, be arranged.
  • the housing 10 may alternatively be part of the insulator.
  • the end of the shift rod 7 may be formed as a cuboid or circular cylindrical, wherein a groove may be introduced into the end, in which the coupling element is movably inserted and rotatably mounted on the shift rod 7.
  • the lever element 3 may, for. B. as parallelepiped or as a prism with dreiecki ger base, in particular with rounded edges out forms.

Landscapes

  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (1) und ein Verfahren zum Antreiben eines beweglichen Kontakts einer Vakuumschaltröhre in einem Hochspannungsleistungsschalter, mit einer Schaltstange (7) als Element einer kinematischen Kette des Hochspannungsleistungsschalters, einem um eine Achse (4) drehbarem Hebelelement (3), welches über ein Verbindungselement (6, 12) mechanisch mit einem Antrieb verbindbar ist, sowie mit einem Koppelelement (5), welches ausgebildet ist die Schaltstange (7) mit dem Hebelelement (3) mechanisch beweglich zu koppeln. Die Schaltstange (7) und das Koppelelement (5) weisen jeweils eine Längsachse auf, welche zum Zeitpunkt eines Trennschalgs der Vakuumschaltröhre im Wesentlichen auf einer gemeinsamen Achse (8) angeordnet sind.

Description

Beschreibung
Anordnung und Verfahren zum Antreiben eines beweglichen Kon takts einer Vakuumschaltröhre in einem Hochspannungsleis- tungsSchalter
Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum Antreiben eines beweglichen Kontakts einer Vakuumschaltröhre in einem Hochspannungsleistungsschalter, mit einer Schalt stange als Element einer kinematischen Kette des Hochspan nungsleistungsschalters, einem um eine Achse drehbarem Hebel element, welches über ein Verbindungselement mechanisch mit einem Antrieb verbindbar ist, sowie mit einem Koppelelement, welches ausgebildet ist die Schaltstange mit dem Hebelelement mechanisch beweglich zu koppeln.
Hochspannungsleistungsschalter sind ausgebildet zum Schalten von Spannungen im Bereich von bis zu 1200 kV Spannung und im Bereich von bis zu einigen tausend Ampere Strom. Dabei werden Schaltgase wie z. B. SF6 verwendet, welche klimaschädlich sind und/oder giftige Komponenten enthalten. Eine langzeit stabile, gasdichte Isolation der Hochspannungsleistungsschal ter, welche sicher ein Entweichen von Gasen verhindert, ist aufwendig und erhöht die Kosten bei der Wartung. Schalter mit alternativen Schaltgasen, wie z. B. Clean Air, d. h. trocke ner, gereinigter Luft, sind bei gleicher Bauweise und bei gleichen maximalen Schaltspannungen bzw. zu schaltenden Strö men, in den Dimensionen größer auszuführen, um eine sichere elektrische Isolation zwischen den elektrisch leitenden Kom ponenten zu gewährleisten, was die Kosten erhöht. Die Verwen dung von Vakuumschaltröhren in Hochspannungsleistungsschal tern, in Verbindung mit Clean Air als Isoliergas, ist eine alternative zu z. B. gasisolierten Schaltern mit Nenn- und Lichtbogenkontakten, umfassend Schaltgase wie z. B. SF6.
Die Vakuumschaltröhren sind in einem äußeren Isolator ange ordnet, welcher z. B. säulenförmig, mit kreisförmig umlaufen- den Rippen am äußeren Umfang ausgebildet ist, um die elektri sche Isolation entlang der äußeren Mantelfläche in Richtung der Längsachse zu erhöhen. Der Isolator ist im Betrieb des Hochspannungsleistungsschalters aufrechtstehend angeordnet, z. B. auf einem Traggestell bzw. auf einem Träger mit Funda ment, oder z. B. waagerecht angeordnet als Arm eines T-förmi- gen Hochspannungsleistungsschalters. Eine oder mehr Vakuum schaltröhren sind z. B. entlang der Längsachse des Isolators insbesondere koaxial mit der Längsachse des Isolators ange ordnet und mechanisch fest im Isolator fixiert. Der Hochspan nungsleistungsschalter kann mehr als eine Vakuumschaltröhre in Reihe und/oder parallel verschaltet umfassen, wobei im Weiteren der Einfachheit halber von einer Vakuumschaltröhre ausgegangen wird.
Die Vakuumschaltröhre ist im Inneren des Isolators mechanisch stabil und elektrisch leitend zwischen wenigstens zwei äuße ren elektrischen Anschlüssen angeordnet und geschaltet, wobei die elektrischen Anschlüsse z. B. in Form von Anschlussfahnen zum Anschluss von Hochspannungsleitungen, Stromerzeugern und/oder Stromverbrauchern ausgebildet sind. Der Aufbau einer Vakuumschaltröhre für Hochspannungsleistungsschalter ist z. B. aus der EP 0 102 317 A2 bekannt. Die Vakuumschaltröhre umfasst ein Gehäuse in Form eines kreisrunden, geraden Zylin ders, welcher im Inneren evakuiert ist. Das Gehäuse ist aus zwei gleichen, geraden zylinderförmigen Hälften aus Keramik bzw. Keramikteilen aufgebaut, welche über einen Metallzylin der bzw. über ein Metallteil mit Übergangsstücken in der Mit te des Gehäuses zusammengefügt sind. Die Übergangsstücke sind im Gehäuse als Schirmelektroden bzw. Abschirmung ausgeführt.
Die Vakuumschaltröhre umfasst zum Schalten wenigstens einen elektrischen Kontakt mit einem festen und einem beweglichen Kontaktstück . Alternativ können auch mehrere bewegliche Kon taktstücke von dem wenigstens einen elektrischen Kontakt um fasst sein, mit oder ohne einem oder mehr festen Kontaktstü cken. Im Weiteren wird der Einfachheit halber von einer Vaku- umschaltröhre mit einem festen und einem beweglichen Kontakt stück ausgegangen. Die Kontaktstücke sind in der Vakuum schaltröhre tellerförmig ausgebildet und von Vakuum umschlos sen. Nach außen sind die Kontaktstücke bolzenförmig geführt und jeweils elektrisch mit einem äußeren elektrischen An schluss z. B. in Form einer Anschlussfahne des Hochspannungs leistungsschalters verbunden. Das bewegliche Kontaktstück ist über einen Faltenbalg vakuumdicht in die Vakuumschaltröhre beweglich geführt und gelagert.
Beim Einschalten wird das bewegliche Kontaktstück auf das feste Kontaktstück zubewegt, bis ein mechanischer und elekt rischer Kontakt zwischen den Kontaktstücken besteht. Beim Ausschalten wird das bewegliche Kontaktstück vom festen Kon taktstück solange wegbewegt, bis der elektrische Kontakt zwi schen den Kontaktstücken unterbrochen ist und ein ausreichen der Abstand zur Vermeidung elektrischer Überschläge bei ange legter Spannung besteht. Bei hohen Spannungen, z. B. im Be reich von 145 kV, sind große Abstände, insbesondere im Be reich von Zentimetern, zwischen den Kontaktstücken notwendig. Die Vakuumschaltröhre ist lang ausgelegt, um ausreichende Ab stände im Inneren zu gewährleisten. Die geraden zylinderför migen Hälften aus Keramik bzw. Keramikteilen des Gehäuses der Vakuumschaltröhre sind aus mehreren Teilen aufgebaut, welche über Metallteile mit Übergangsstücken zusammengefügt sind.
Die Übergangsstücke sind jeweils im Gehäuse als Schirmelekt roden bzw. Abschirmung ausgeführt. Ein Verbinden von Keramik teilen des Gehäuses über Metallteile, welche z. B. aus Kupfer und/oder Stahl sind, erfolgt z. B. durch Verlöten.
Die Bewegungsenergie zum Schalten der Vakuumschaltröhre, d. h. für die Bewegung des beweglichen Kontaktstücks , wird von einem Antrieb, insbesondere einem Federspeicherantrieb bereitgestellt. Im Weiteren wird der Einfachheit halber von einem Antrieb ausgegangen, es können aber auch mehrere An triebe, insbesondere zum Schalten mehrpoliger Hochspannungs leistungsschalter, vorgesehen sein. Die Antriebsenergie bzw. die Antriebsbewegung wird über Elemente einer kinematischen Kette vom Antrieb auf das bewegliche Kontaktstück der Vakuum schaltröhre übertragen. Die Elemente der kinematischen Kette umfassen z. B. eine Schaltstange, welche direkt oder indirekt Bewegungsenergie auf das bewegliche Kontaktstück überträgt, ein Hebelelement, insbesondere in einem Getriebe, welches z. B. über wenigstens ein Verbindungselement mit dem Antrieb me chanisch beweglich, kraftübertragend gekoppelt ist, und ein Koppelelement, welches ausgebildet ist, Bewegungsenergie vom Hebelelement auf die Schaltstange zu übertragen.
Bei der Übertragung der Antriebsenergie bzw. der Antriebsbe wegung vom Antrieb auf das bewegliche Kontaktstück der Vaku- umschaltröhre findet eine Kraftumformung der Richtung der Kraft und/oder in der Kraftgröße abhängig von der Zeit statt, wodurch ein definiertes Bewegungsprofil des beweglichen Kon taktstücks aus der vom Antrieb bereitgestellten Energie er zeugt wird. Die für ein zuverlässiges Schalten notwendige Be wegungsenergie ist zu verschiedenen Zeitpunkten des Schalt vorgangs unterschiedlich. Z. B. kann beim Ausschalten einer Vakuumschaltröhre ein sogenannter Trennschlag notwendig sein, welcher die Kontaktstücke eines elektrischen Kontakts der Va- kuumschaltröhre voneinander mechanisch und elektrisch trennt.
Ein Lichtbogen kann bei einem Einschalten zu einer starken Erwärmung der Kontaktstücke führen, insbesondere zu einem lo kalen aufschmelzen der Kontaktflächen der insbesondere tel lerförmigen Kontaktstücke, welches bei Abkühlung ein ver schmelzen von Kontaktflächen bzw. Kontaktstücken bewirken kann. Um derartig verschmolzene Kontaktstücke zu trennen ist kurzzeitig eine hohe Kraft bzw. eine große Bewegungsenergie notwendig, welche einen Trennschlag erzeugt. Der Trennschlag bewirkt ein auseinanderreißen der Kontaktflächen bzw. Kon taktstücke, und ermöglicht so ein zuverlässiges Ausschalten der Vakuumschaltröhre bzw. ein zuverlässiges Trennen eines Strompfads über den Kontakt der Vakuumschaltröhre. Die große Kraft bzw. hohe Energie beim Trennschalg kann zu Bewegungen der Schaltstange mit Bewegungskomponenten senkrecht zur
Schaltbewegung bzw. zur Bewegungsrichtung des beweglichen Kontaktstücks führen.
Zum Schalten ist eine gerichtete Bewegung des beweglichen Kontaktstücks in Richtung des festen Kontaktstücks notwendig, auf das feste Kontaktstück zu oder vom festen Kontaktstück weg. Die Schaltstange überträgt die gerichtete Bewegung auf das bewegliche Kontaktstück . Dazu ist die Schaltsange z. B. in einem Gehäuse geführt, um eine gerichtete Bewegung entlang einer Bewegungsachse zuverlässig zu übertragen. Bewegungskom ponenten der Bewegungen der Schaltstange senkrecht zur
Schaltbewegung bzw. zur Bewegungsrichtung des beweglichen Kontaktstücks beim Trennschalg können zu einer Beschädigung der Schaltstange, und/oder der Führung, und/oder des Gehäuses führen, bis hin zu irreversiblen Zerstörungen. Diese können weiterhin eine erhöhte Abnutzung der Schaltstange, und/oder der Führung, und/oder des Gehäuses bewirken. Bewegungskompo nenten der Bewegungen der Schaltstange senkrecht zur Schalt bewegung führen zu Verlusten von Bewegungsenergie beim Schal ten, erhöhen die zum Schalten vom Antrieb zur Verfügung zu stellende Energie, d. h. erhöhen Kosten, und können Beschädi gungen des Hochspannungsleistungsschalters bewirken, d. h. reduzieren die langzeitstabile Zuverlässigkeit des Hochspan nungsleistungsschalters .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung und ein Verfahren zum Antreiben eines beweglichen Kontakts einer Vakuumschaltröhre in einem Hochspannungsleistungsschalter an zugeben, welche die zuvor beschriebenen Probleme lösen. Ins besondere ist es Aufgabe, Bewegungskomponenten der Bewegungen der Schaltstange senkrecht zur Schaltbewegung bzw. zur Bewe gungsrichtung des beweglichen Kontaktstücks beim Trennschalg zu verhindern bzw. zu reduzieren, insbesondere um Kosten ein zusparen, die Zuverlässigkeit des Hochspannungsleistungs schalters zu erhöhen und Beschädigungen des Hochspannungs leistungsschalters beim Schalten zu vermeiden. Die angegebene Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anord nung zum Antreiben eines beweglichen Kontakts einer Vakuum schaltröhre in einem Hochspannungsleistungsschalter mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1, und/oder durch ein Verfah ren zum Antreiben eines beweglichen Kontakts einer Vakuum schaltröhre in einem Hochspannungsleistungsschalter, insbe sondere in einem zuvor beschriebenen Hochspannungsleistungs schalter, gemäß Patentanspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausge staltungen der erfindungsgemäßen Anordnung zum Antreiben ei nes beweglichen Kontakts einer Vakuumschaltröhre in einem Hochspannungsleistungsschalter und/oder des Verfahrens zum Antreiben eines beweglichen Kontakts einer Vakuumschaltröhre in einem Hochspannungsleistungsschalter, insbesondere in ei nem zuvor beschriebenen Hochspannungsleistungsschalter, sind in den Unteransprüchen angegeben. Dabei sind Gegenstände der Hauptansprüche untereinander und mit Merkmalen von Unteran sprüchen sowie Merkmale der Unteransprüche untereinander kom binierbar .
Eine erfindungsgemäße Anordnung zum Antreiben eines bewegli chen Kontakts einer Vakuumschaltröhre in einem Hochspannungs leistungsschalter umfasst eine Schaltstange als Element einer kinematischen Kette des Hochspannungsleistungsschalters, ein um eine Achse drehbares Hebelelement, welches über ein Ver bindungselement mechanisch mit einem Antrieb verbindbar ist, sowie ein Koppelelement, welches ausgebildet ist die Schalt stange mit dem Hebelelement mechanisch beweglich zu koppeln. Die Schaltstange und das Koppelelement weisen jeweils eine Längsachse auf, welche zum Zeitpunkt eines Trennschalgs der Vakuumschaltröhre erfindungsgemäß im Wesentlichen auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind.
Das Anordnen der Schaltstange und des Koppelelements mit der jeweiligen Längsachse, zum Zeitpunkt eines Trennschalgs der Vakuumschaltröhre, im Wesentlichen auf einer gemeinsamen Ach se, ermöglicht beim Trennschlag eine Kraftübertragung auf die Schaltstange im Wesentlichen in Richtung der Längsachse der Schaltstange . Somit wird die maximal übertragene Kraft, wel che zum Zeitpunkt des Trennschalgs notwendig ist, entlang der Längsachse der Schaltstange übertragen und Bewegungskomponen ten der Bewegungen der Schaltstange senkrecht zur Schaltbewe gung bzw. zur Bewegungsrichtung des beweglichen Kontaktstücks beim Trennschalg werden verhindert bzw. reduziert. Dies er höht die Zuverlässigkeit des Hochspannungsleistungsschalters, ermöglicht die Vermeidung von Beschädigungen des Hochspan nungsleistungsschalters beim Schalten, und ermöglicht Kosten bei der Wartung und Auslegung der Führung und des Gehäuses einzusparen .
Bewegungsenergie, welche vom Antrieb bereitgestellt wird, kann mit minimalen Verlusten auf die Schaltstange und somit auf die Kontaktstücke übertragen werden, Energieverluste durch Reibung und Verluste durch die Bewegungskomponenten der Bewegungen der Schaltstange senkrecht zur Schaltbewegung wer den verringert bzw. minimiert, und ein Antrieb kann kleiner dimensioniert werden, was Kosten spart. Bewegungsschwingungen und Biegungen der geführten Schaltstange, welche durch Bewe gungskomponenten der Bewegungen der Schaltstange senkrecht zur Schaltbewegung auftreten können, werden unterbunden und Teile der kinematischen Kette können kleiner dimensioniert ausgelegt werden. Damit können Material und Kosten eingespart werden, die zu bewegende Masse kann reduziert werden, und der Antrieb kann kleiner dimensioniert ausgelegt werden.
Zum Zeitpunkt eines Trennschalgs der Vakuumschaltröhre kann ein Winkel zwischen den Längsachsen der Schaltstange und des Koppelelements im Bereich von fünf bis null Grad, insbesonde re genau null Grad bestehen. Bei einem Winkel von null Grad sind die Bewegungskomponenten der Bewegungen der Schaltstange senkrecht zur Schaltbewegung null, mit den zuvor beschriebe nen Vorteilen. Schwankungen im Winkel innerhalb eines Be reichs von bis zu fünf Grad sind tolerierbar, d. h. führen zu keinen großen Energieverlusten und/oder Beschädigungen der Führung bzw. des Gehäuses, und ergeben im Wesentlichen die zuvor beschriebenen Vorteile. In diesem Winkel-Bereich kann von einer im Wesentlichen gemeinsamen Achse der Schaltstange und des Koppelelements ausgegangen werden.
Die Schaltstange kann in einem Gehäuse, insbesondere einem hohlzylinderförmigen Gehäuse mit einer kreisrunden Grundflä che, über eine Führung geführt sein, insbesondere für eine lineare Bewegung der Schaltstange . Eine derartige Führung ist einfach und kostengünstig, zuverlässig und verhindert ein Verkanten der Schaltstange beim Schalten.
Das Koppelelement kann stabförmig, insbesondere im Wesentli chen quaderförmig ausgebildet sein. Bei einer Dicke, insbe sondere im Bereich von Millimetern bis hin zu Zentimetern, entsprechend dem Material des Koppelelements, z. B. Stahl, und abhängig von der zu übertragenden maximalen Kraft bei der Schaltbewegung, insbesondere beim Trennschlag, ist eine zu verlässige Übertragung der Bewegung über das Koppelelement möglich, langzeitstabil , ohne Beschädigungen und/oder Verfor mungen des Koppelelements.
Das Koppelelement kann an einem Ende mit einem Befestigungs element, insbesondere einem Bolzen oder einer Schraube, rotierbar an der Schaltstange befestigt sein und/oder dass das Koppelelement kann an einem gegenüberliegenden Ende mit einem Befestigungselement, insbesondere einem Bolzen oder ei ner Schraube, rotierbar am Hebelelement befestigt sein. Eine zuverlässige Befestigung jeweils am Ende des Koppelelements z. B. über einen Bolzen und/oder über eine Schraube ermög licht langzeitstabil , zuverlässig Kräfte der Schaltbewegung zu jedem Zeitpunkt des Bewegungsprofils zu übertragen.
Die Schaltstange kann kreiszylinderförmig ausgebildet sein, mit einem quaderförmigen Ende, an welchem das Koppelelement beweglich befestigt sein kann. Eine kreiszylinderförmige Schaltstange ermöglicht eine koaxiale Anordnung eines Koppel- elements, ergibt eine hohe mechanische Stabilität und damit große Kräfte, welche entlang einer Längsachse der Schaltstan ge über die Schaltstange übertragen werden können, und ein quaderförmiges Ende, an welchem das Koppelelement beweglich befestigt sein kann, ermöglicht eine zuverlässige, bewegli che, einfache Befestigung des Koppelelements an der Schalt stange .
Das Hebelelement kann in einem Lagerbock um insbesondere eine mittlere Achse drehbar gelagert sein, und/oder über ein Be festigungselement, insbesondere einem Bolzen oder einer
Schraube, am Lagerbock beweglich befestigt sein. Eine derar tige Lagerung und Befestigung des Hebelelements ermöglicht eine zuverlässige räumliche Anordnung des Hebelelements, langzeitstabil , bei guter Kraftübertragung auf die Schalt stange, zur Erzeugung eines definierten Bewegungsprofils des beweglichen Kontaktstücks .
Das Hebelelement kann zwei Hebelarme aufweisen, wobei an ei nem Ende eines Hebelarms das Verbindungselement zum Antrieb befestigt sein kann. Die Achse des Hebelelements, um welche das Hebelelement drehbar gelagert ist, kann im Wesentlichen mittig des Hebelelements angeordnet sein. Alternativ kann das Hebelelement einen Hebelarm aufweisen und/oder die die Achse des Hebelelements, um welche das Hebelelement drehbar gela gert ist, kann im Wesentlichen an einem Ende des Hebelele ments angeordnet sein. Das Koppelelement kann im Wesentlichen mittig des Hebelelements am Hebelelement beweglich befestigt sein. Alternativ kann das Koppelelement im Wesentlichen an einem Ende des Hebelelements am Hebelelement beweglich befes tigt sein. Über die Form des Hebelelements und die Anordnung, insbesondere räumlich auf dem Hebelelement und mit definier ten Abständen, von Drehachse, Koppelelement und Verbindungs element, kann aus der vom Antrieb bereitgestellten Bewegung ein Bewegungsprofil erzeugt werden, welches beim Schalten des Hochspannungsleistungsschalters benötigt wird. Zum Zeitpunkt eines Trennschalgs der Vakuumschaltröhre kann die gemeinsame Achse der Schaltstange und des Koppelelements parallel zur Richtung der Antriebsbewegung des Verbindungs elements sein. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Antrieb unterhalb der erfindungsgemäßen Anordnung angeordnet ist bzw. wenn der Antrieb vertikal wirkt. Alternativ kann zum Zeitpunkt eines Trennschalgs der Vakuumschaltröhre die ge meinsame Achse der Schaltstange und des Koppelelements senk recht zur Richtung der Antriebsbewegung des Verbindungsele ments sein. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn der An trieb neben der erfindungsgemäßen Anordnung angeordnet ist bzw. wenn der Antrieb horizontal wirkt. Dadurch kann eine Verlustfreie bzw. Verlustarme Bewegungsübertragung vom An trieb auf die Schaltstange sichergestellt werden, mit wenigen Elementen der kinematischen Kette und/oder ohne zusätzliche Richtungsänderungen und somit Elementen der kinematischen Kette für eine Richtungsänderung der Bewegung, mit Ausnahme der zuvor beschriebenen Elemente der kinematischen Kette.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Antreiben eines bewegli chen Kontakts einer Vakuumschaltröhre in einem Hochspannungs leistungsschalter, insbesondere mit einer zuvor beschriebenen Anordnung, umfasst, dass ein Verbindungselement über einen Antrieb bewegt wird und ein um eine Achse drehbares Hebelele ment bewegt, welches über ein Koppelelement die mechanische Bewegungsenergie auf eine Schaltstange überträgt, die als Element einer kinematischen Kette des Hochspannungsleistungs schalters beim Schalten Bewegungsenergie auf den elektrischen Kontakt der Vakuumschaltröhre überträgt. Erfindungsgemäß bil den die Längsachsen der Schaltstange und des Koppelelements zum Zeitpunkt eines Trennschalgs der Vakuumschaltröhre im We sentlichen eine gemeinsame Achse aus.
Die Längsachsen der Schaltstange und des Koppelelements kön nen zum Zeitpunkt eines Trennschalgs der Vakuumschaltröhre einen Winkel kleiner 5 Grad einschließen. Zum Zeitpunkt eines Trennschalgs der Vakuumschaltröhre kann die Kraft senkrecht zur Längsachse der Schaltstange auf die Schaltstange gleich Null werden.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Antreiben eines beweglichen Kontakts einer Vakuumschaltröhre in einem Hochspannungsleistungsschalter, insbesondere in einem zuvor beschriebenen Hochspannungsleistungsschalter, gemäß Anspruch 11 sind analog den zuvor beschriebenen Vorteilen der erfin dungsgemäßen Anordnung zum Antreiben eines beweglichen Kon takts einer Vakuumschaltröhre in einem Hochspannungsleis tungsschalter gemäß Anspruch 1 und umgekehrt.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sche matisch in der einzigen Figur dargestellt und nachfolgend nä her beschrieben.
Dabei zeigt die
Figur schematisch in Schnittansicht eine erfindungsgemäße
Anordnung 1 zum Antreiben eines beweglichen Kon takts einer Vakuumschaltröhre in einem Hochspan nungsleistungsschalter zum Zeitpunkt eines Trenn schlags der Vakuumschaltröhre.
In der Figur ist schematisch in Schnittansicht eine erfin dungsgemäße Anordnung 1 zum Antreiben eines beweglichen Kon takts einer Vakuumschaltröhre in einem Hochspannungsleis tungsschalter dargestellt. Die Figur zeigt die Anordnung 1 zum Zeitpunkt des Trennschlags der Vakuumschaltröhre. Eine Schaltstange 7 ist beweglich gelagert in einem Gehäuse 10, mit einem Ende der Schaltstange 7 linear geführt über eine Führung 9. Die Schaltstange 7 ist ausgebildet, Bewegungsener gie von einem Antrieb des Hochspannungsleistungsschalters auf ein bewegliches Kontaktstück der Vakuumschaltröhre beim
Schalten zu übertragen. Beim Ausschalten, d. h. beim Trennen des Strompfads über die Vakuumschaltröhre bzw. über den Kontakt der Vakuumschaltröh re, insbesondere mit einem beweglichen und einem festen Kon taktstück, sind die Kontaktstücke der Vakuumschaltröhre zu Beginn aneinander gepresst. Die Kontaktstücke können insbe sondere durch die Wirkung eines Lichtbogens beim Einschalten miteinander verschweißt sein. Es ist eine große Kraft zu Be ginn des Ausschaltvorgangs notwendig, d. h. ein Trennschlag, um die Kontaktstücke voneinander zuverlässig zu trennen. Die Bewegungsenergie bzw. die Kraft für einen Trennschlag und die weitere Bewegung des beweglichen Kontaktstücks werden vom An trieb bereitgestellt und über Elemente einer kinematischen Kette auf das bewegliche Kontaktstück übertragen. Das Bewe gungsprofil, insbesondere der zeitliche Verlauf der Kraft auf das bewegliche Kontaktstück, wird unter anderem vom Antrieb und den Elementen der kinematischen Kette bestimmt. Zu Beginn des Ausschaltvorgangs, beim Trennschlag, ist die aufzuwenden de Kraft maximal.
Für eine verlustarme Übertragung der Bewegungsenergie vom An trieb auf das bewegliche Kontaktstück mit einem vorbestimmten Bewegungsprofil, wird die Bewegungsenergie vom Antrieb über ein Verbindungselement 6 auf ein Hebelelement 3 übertragen, welches um eine Achse 4 drehbar gelagert ist. Das Hebelele ment 3 ist beweglich über ein Koppelelement 5 mit der Schalt stange 7 mechanisch verbunden. Die Bewegungsenergie des An triebs, z. B. eines Federspeicherantriebs, wird vom Antrieb über das Verbindungselement 6 als Linearbewegung auf das He belelement 3 übertragen, durch Drehbewegung des Hebelelements 3 um die Achse 4 auf das am Hebelelement 3 befestigte Koppel element 5 übertragen, welches an seinen Enden jeweils drehbar gelagert ist und mit einem Ende beweglich am Hebelelement 3 befestigt ist, und vom Koppelelement 5 wird die Bewegungs energie auf die Schaltstange 7 übertragen, welche an einem Ende mit einem Ende des Koppelelements 5 beweglich verbunden ist. Die Bewegung der Schaltstange 7 ist durch die Führung 9 im Gehäuse 10 linear, und wird zum Schalten linear, d. h. mit einer Richtung entlang einer Geraden, auf das bewegliche Kon taktstück der Vakuumschaltröhre übertragen.
Das Gehäuse 10 ist z. B. rohrförmig, insbesondere hohlzylin derförmig mit kreisrunder Grund- und Deckfläche, ausgebildet. Die Schaltstange 7 ist z. B. stangenförmig, insbesondere zy linderförmig ausgebildet, mit einem abgeflachten, insbesonde re quaderförmigen Ende. Um den Umfang des zylinderförmigen Teils der Schaltstange ist ringförmig eine Führung 9 in dem Gehäuse 10 angeordnet, welche z. B. in Form eines Gleitrings aus z. B. Teflon in einer ringförmigen Anformung mit Nut an der Schaltstange 7 ausgebildet ist. Die Führung 9 gleitet, bei linearer Bewegung der Schaltstange entlang der Längsachse der Schaltstange, entlang der inneren Wandung des Gehäuses 10. Das Gehäuse 10 weist eine Längsachse auf, welche koaxial zur Längsachse der Schaltstange 7 ist.
Das Koppelelement 5 ist quaderförmig, länglich ausgebildet, insbesondere mit vier abgeschrägten oder abgerundeten Kanten. Das Koppelelement 5 ist an einem Ende mit einem Befestigungs element, insbesondere einem Bolzen oder einer Schraube, am abgeflachten, insbesondere quaderförmigen Ende der Schalt stange 7 drehbar befestigt, mit einer Seite des quaderförmi gen Endes der Schaltstange 7 planparallel zu einer Seite des quaderförmigen Koppelelements 5. Das Koppelelement 5 ist am gegenüberliegenden Ende mit einem Befestigungselement, insbe sondere einem Bolzen oder einer Schraube, am Hebelelement 3 drehbar befestigt, mit einer flachen Seite des Hebelelements 3 planparallel zu einer Seite des quaderförmigen Koppelele ments 5. Die Längsachse des Koppelelements 5 ist zum Zeit punkt des Trennschlags, wie in der Figur dargestellt ist, auf einer gemeinsamen Achse 8 mit der Längsachse der Schalstange 7, analog einer koaxialen Anordnung der Längsachsen.
Dadurch wird die Kraft bzw. Bewegung vom Antrieb zum Zeit punkt des Trennschlags, wo die Kraft maximal ist, vom Koppel element 5 linear entlang der Achse 8 auf die Schaltstange 7 übertragen. Es werden keine Querkomponenten zur Achse 8 der Kraft übertragen. Eine Bewegung zum Zeitpunkt des Trenn schlags erfolgt ausschließlich in Richtung entlang der Achse 8, wodurch die Führung 9 nicht in Richtung Gehäuse 10 belas tet wird, eine Pendel- bzw. Schwingbewegung der Schaltstange 7 vermieden wird, und Verluste an Bewegungsenergie durch Be wegungskomponenten senkrecht zur Achse 8 unterbunden werden. Damit wird eine zuverlässige Schaltbewegung, insbesondere oh ne Verkanten der Schaltstange 7 im Gehäuse 10 zum Zeitpunkt des Trennschlags möglich, bei minimalem Kraft- bzw. Energie aufwand, womit der Antrieb und Komponenten der kinematischen Kette entsprechend klein ausgelegt werden können, was Kosten und Energie spart.
Das Hebelelement 3 ist über ein Befestigungsmittel, insbeson dere einem Bolzen oder einer Schraube, mechanisch stabil an einem Lagerbock 2 drehbar fixiert. Der Lagerbock 2 und das Gehäuse 10 sind z. B. an einem Traggestell des Hochspannungs leistungsschalters befestigt, z. B. angeschraubt oder ange schweißt. Die Vakuumschaltröhre und das Gehäuse 10 sind z. B. von einem Isolator umfasst, welcher ebenfalls am Traggestell, z. B. als Säule auf dem Traggestell stehend, befestigt sein kann, was der Einfachheit halber in der Figur nicht darge stellt ist.
Das Hebelelement 3 ist z. B. als Parallelepiped mit abgerun deten Kanten ausgebildet. In dem Körper des Hebelelements 3 können Nuten eingebracht sein, wobei ein Ende des Koppelele ments 5 in einer Nut eingeschoben angeordnet sein kann. Al ternativ kann das Koppelelement 5 an einer Seite des Hebel elements 3 außen angeordnet und drehbar befestigt sein. Be nachbart zu zwei gegenüberliegenden Kanten des Hebelelements 3, wie in der Figur gezeigt ist, können Bohrungen in das He belelement 3 eingebracht sein, wobei über das Befestigungs mittel und eine Bohrung das Koppelelement 5 befestigt ist. Gegenüberliegend, über die zweite Bohrung und ein Befesti- gungsmittel, ist das Hebelelement 2 am Lagerbock 2 befestigt und drehbar gelagert.
Benachbart zu einer weiteren Kanten des Hebelelements 3, wie in der Figur gezeigt ist, kann eine Bohrungen in das Hebel element 3 eingebracht sein, wobei über ein Befestigungsmittel und die Bohrung das Verbindungselement 6 zum Antrieb befes tigt ist. Die drei Bohrungen im Hebelelement 3 bilden in Auf sicht auf das Hebelelement 3, wie in der Figur gezeigt ist, ein Dreieck. Bei einem Antrieb, welcher vertikal zum Lager bock 2 bzw. entlang der Achse 8 benachbart, d. h. in der Fi gur unterhalb des Lagerbocks 2, angeordnet ist, ist das Ver bindungselement 6 entsprechend der Figur an der Bohrung ins besondere der rechten Ecke des Hebelelements 3 angeordnet bzw. drehbar befestigt. Die Kraft- bzw. Bewegungsrichtung 11 des Verbindungselements 6 bei einer Schaltbewegung ist paral lel der Achse 8, auf welcher die Längsachsen der Schaltstange 7 und des Koppelelements 5 zum Zeitpunkt des Trennschlags liegen .
Bei einem Antrieb, welcher horizontal zum Lagerbock 2 bzw. senkrecht zur Achse 8 benachbart, d. h. in der Figur insbe sondere links neben dem Lagerbock 2, angeordnet ist, ist das Verbindungselement 12 entsprechend der Figur an der Bohrung der insbesondere linken Ecke des Hebelelements 3 angeordnet bzw. drehbar befestigt. Die Kraft- bzw. Bewegungsrichtung des Verbindungselements 12 bei einer Schaltbewegung ist senkrecht zur Achse 8, auf welcher die Längsachsen der Schaltstange 7 und des Koppelelements 5 zum Zeitpunkt des Trennschlags lie gen .
Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können unterei nander kombiniert werden und/oder können mit dem Stand der Technik kombiniert werden. So können z. B. alle Elemente bzw. Teile der Anordnung 1 in der Figur aus Metall, insbesondere Stahl, Gusseisen und/oder Kupfer sein. Die Führung kann einen Gleitring aus z. B. Teflon, Kunststoff und/oder Gummi aufwei- sen. Das Gehäuse 10 kann von einem Isolator umfasst sein, in welchem die Vakuumschaltröhre angeordnet ist, jeweils gas dicht abgedichtet im Bereich der Schaltstange 7 über einen Federbalg. Der Isolator kann z. B. aus Silikon, Keramik und/oder einem Verbundwerkstoff sein. Dabei kann das Gehäuse 10 im Isolator, z. B. als Metallrohr, angeordnet sein. Das Gehäuse 10 kann alternativ Teil des Isolators sein. Das Ende der Schaltstange 7 kann als Quader oder kreiszylinderförmig ausgebildet sein, wobei eine Nut in das Ende eingebracht sein kann, in welcher das Koppelelement beweglich eingeschoben und drehbar an der Schaltstange 7 befestigt ist. Das Hebelelement 3 kann z. B. als Parallelepiped oder als Prisma mit dreiecki ger Grundfläche, insbesondere mit abgerundeten Kanten ausge bildet sein.
Bezugszeichenliste
1 Anordnung zum Antreiben eines beweglichen Kontakts einer
Vakuumschaltröhre in einem Hochspannungsleistungsschalter
2 Lagerbock
3 Hebelelement
4 Achse am Hebelelement
5 Koppelelement zur Schaltstange
6 Verbindungselement zum Antrieb parallel zur koaxialen
Achse
7 Schaltstange
8 koaxiale Achse des Koppelelements und der Schaltstange zum Zeitpunkt eines Trennschlags der Vakuumschaltröhre
9 Führung der Schaltstange
10 Gehäuse
11 Antriebsbewegung des Verbindungselements bei einem Ver bindungselement parallel zur koaxialen Achse
12 Verbindungselement zum Antrieb senkrecht zur koaxialen Achse

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung (1) zum Antreiben eines beweglichen Kontakts ei ner Vakuumschaltröhre in einem Hochspannungsleistungsschal ter, mit einer Schaltstange (7) als Element einer kinemati schen Kette des Hochspannungsleistungsschalters, einem um ei ne Achse (4) drehbarem Hebelelement (3), welches über ein Verbindungselement (6, 12) mechanisch mit einem Antrieb verbindbar ist, sowie mit einem Koppelelement (5) , welches ausgebildet ist die Schaltstange (7) mit dem Hebelelement (3) mechanisch beweglich zu koppeln,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schaltstange (7) und das Koppelelement (5) jeweils eine Längsachse aufweisen, welche zum Zeitpunkt eines Trennschalgs der Vakuumschaltröhre im Wesentlichen auf einer gemeinsamen Achse (8) angeordnet sind.
2. Anordnung (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
zum Zeitpunkt eines Trennschalgs der Vakuumschaltröhre ein Winkel zwischen den Längsachsen der Schaltstange (7) und des Koppelelements (5) im Bereich von fünf bis null Grad, insbe sondere genau null Grad besteht.
3. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Schaltstange (7) in einem Gehäuse (10), insbesondere ei nem hohlzylinderförmigen Gehäuse (10) mit einer kreisrunden Grundfläche, über eine Führung (9) geführt ist, insbesondere für eine lineare Bewegung der Schaltstange (7) .
4. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Koppelelement (5) stabförmig, insbesondere im Wesentli chen quaderförmig ausgebildet ist.
5. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Koppelelement (5) an einem Ende mit einem Befestigungs element, insbesondere einem Bolzen oder einer Schraube, rotierbar an der Schaltstange (7) befestigt ist und/oder dass das Koppelelement (5) an einem gegenüberliegenden Ende mit einem Befestigungselement, insbesondere einem Bolzen oder ei ner Schraube, rotierbar am Hebelelement (3) befestigt ist.
6. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Schaltstange (7) kreiszylinderförmig ausgebildet ist, mit einem quaderförmigen Ende, an welchem das Koppelelement (5) beweglich befestigt ist.
7. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Hebelelement (3) in einem Lagerbock (2) um insbesondere eine mittlere Achse (4) drehbar gelagert ist, und/oder über ein Befestigungselement, insbesondere einem Bolzen oder einer Schraube, am Lagerbock (2) beweglich befestigt ist.
8. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Hebelelement (3) zwei Hebelarme aufweist, wobei an einem Ende eines Hebelarms das Verbindungselement (6, 12) zum An trieb befestigt ist.
9. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Achse (4) des Hebelelements (3), um welche das Hebelele ment (3) drehbar gelagert ist, im Wesentlichen mittig des He belelements (3) angeordnet ist, und/oder dass das Koppelele ment (5) im Wesentlichen mittig des Hebelelements (3) am He belelement (3) beweglich befestigt ist.
10. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zeitpunkt eines Trennschalgs der Vakuumschaltröhre die gemeinsame Achse (8) der Schaltstange (7) und des Koppelele ments (5) parallel zur Richtung der Antriebsbewegung (11) des Verbindungselements (6) ist, oder dass zum Zeitpunkt eines Trennschalgs der Vakuumschaltröhre die gemeinsame Achse (8) der Schaltstange (7) und des Koppelelements (5) senkrecht zur Richtung der Antriebsbewegung des Verbindungselements (12) ist .
11. Verfahren zum Antreiben eines beweglichen Kontakts einer Vakuumschaltröhre in einem Hochspannungsleistungsschalter, insbesondere mit einer Anordnung (1) nach einem der vorherge henden Ansprüche, bei welchem ein Verbindungselement (6, 12) über einen Antrieb bewegt wird und ein um eine Achse (4) drehbares Hebelelement (3) bewegt, welches über ein Koppel element (5) die mechanische Bewegungsenergie auf eine Schalt stange (7) überträgt, die als Element einer kinematischen Kette des Hochspannungsleistungsschalters beim Schalten Bewe gungsenergie auf den elektrischen Kontakt der Vakuumschalt röhre überträgt,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Längsachsen der Schaltstange (7) und des Koppelelements (5) zum Zeitpunkt eines Trennschalgs der Vakuumschaltröhre im Wesentlichen eine gemeinsame Achse ausbilden.
12. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Längsachsen der Schaltstange (7) und des Koppelelements (5) zum Zeitpunkt eines Trennschalgs der Vakuumschaltröhre einen Winkel kleiner 5 Grad einschließen.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
zum Zeitpunkt eines Trennschalgs der Vakuumschaltröhre die Kraft senkrecht zur Längsachse der Schaltstange (8) auf die Schaltstange (7) gleich Null wird.
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