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Dokumentenidentifikation DE3111286C2 20.10.1988
Titel Hochspannungstrennschalter, insbesondere Scheren-Trennschalter
Anmelder Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH, 6000 Frankfurt, DE
Erfinder Hoffmann, Dietrich, Dipl.-Ing., 3500 Kassel, DE
DE-Anmeldedatum 23.03.1981
DE-Aktenzeichen 3111286
Offenlegungstag 30.09.1982
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 20.10.1988
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.10.1988
IPC-Hauptklasse H01H 31/36
Zusammenfassung Der Hochspannungstrennschalter weist ein Paar an den Enden von Scherenholmen (4) angebrachte und mit diesen bewegbare Hauptkontaktschienen (6) und ein an einer Hochspannungsleitung befestigtes Seil-Gegenkontaktstück (2) auf. Um durch Vermehrung der Berührungspunkte zwischen dem Seilkontakt und den Scherenholmen die Stromübertragung zu verbessern, ist vorgesehen, daß die Kontaktschienen (6) in Richtung ihrer Längsachse verlaufende Schlitze (8) aufweisen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Hochspannungstrennschalter, insbesondere einen Scheren-Trennschalter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Derartige Hochspannungstrennschalter sind bereits in den verschiedensten Ausführungen bekannt. So zeigt die DE 28 09 499 A1 einen derartigen Trennschalter, der im wesentlichen aus einer Porzellansäule und einer Schere besteht. An den oberen Enden der Scherenholme sind die beweglichen Hauptkontaktstücke befestigt. Diese umfassen im Einschaltzustand ein feststehendes Gegenkontaktstück, das an einem Leiterseil befestigt ist. Die Hauptkontaktstücke weisen bei diesem Trennschalter die Form flacher Kontaktschienen auf. Eine federnde Stange ist den Hauptkontaktstücken in Schließrichtung vorgelagert und mittels einer Klemme seitlich versetzt an den Kontaktstücken befestigt. Bei einer Einschaltung trifft bei diesem Schalter zuerst die aus einem lichtbogenfesten Material bestehende Stange auf das Seil-Gedenkontaktstück und übernimmt den Einschaltstrom. Erst am Ende der Stangenbewegung berührt auch die Kontaktschiene, die zur Führung des Dauerstroms dient, das Gegenkontaktstück und übernimmt den größten Teil des Stromes.

Bei diesem und ähnlich ausgebildeten sogenannten Scherentrennern, bei denen der Strom über massive Kontaktstücke übertragen wird, ist bei Kurzschlußströmen oberhalb 50 kA mit den entsprechenden Stoßkurzschlußströmen von mehr als 125 kA auch bei größeren Kontaktkräften ein sicherer, d. h. zerstörungsfreier Stromübergang zwischen den Kontaktstücken nicht mehr möglich, so daß man für höhere Ströme mehrere Trennerholme parallel anordnen muß. Ursache für dieses Problem ist zunächst die thermische Überlastung der Berührungspunkte. Außerdem entstehen zwischen den Kontaktstücken durch die Einschnürung der Strompfade Abhebekräfte, die die Kontaktstücke auseinanderzureißen versuchen. Auch die Schwingungen der Trennerholme, hervorgerufen durch das plötzliche Zusammenpressen bei Auftreten eines Kurzschlusses, können zu einer vorübergehenden Verminderung der Kontaktkräfte bzw. sogar zu einem Abheben der Trennerkontakte führen. Außerdem führt das beim Auftrennen von parallelen Stromwegen gelegentlich auftretende Kommutierungsfeuer (vergl. DE 28 09 499 A1 zu Beschädigungen der versilberten Kontaktpunkte, wodurch die Dauerstandfestigkeit des Kontaktsystems leidet.

Desweiteren ist aus der DE-AS 11 43 899 ein in einem Gehäuseoder Führungsteil gelagerter Stromübertragungskontakt aus einem einlagig auf einen Flachprofilträger gewickelten, federnden Metall-Flachband oder -draht für bewegliche Schaltstücke bekannt. Die einzelnen Windungen sind durch Anpressen an den Stirnseiten eines biegsamen Isolierträgers festgelegt.

In der DE 79 32 153 U1 ist ein Kontaktelement beschrieben, welches in Form eines Metallbandes oder -streifens für Steckverbindungen elektrischer Leiter mit einer Vielzahl von Kontaktlamellen ausgebildet ist. Das Metallband ist derart gefaltet, daß abwechselnd ein langer und ein kurzer Schenkel je eine Kontaktlamelle bilden.

Aus der DE 28 09 853 A1 ist ein Schalter für hohe Spannung mit mindestens einem kugelförmigen, festen Kontakt und einem damit zusammenarbeitenden, kugelförmigen, bewegbaren Kontakt ersichtlich. Die Kontaktfläche des festen Kontaktes wird durch einen oder mehrere parallel zu sich selbst und zueinander bewegbare Kontaktfinger gebildet. Hierbei kann jeder Kontaktfinger nur in einer zur Grundfläche des Kugelsegments senkrechten Richtung bewegbar sein.

Die aus der DE-AS 11 43 899 und der DE 79 32 153 U1 bekannten Kontaktelemente sowie der aus der DE 28 09 853 A1 bekannte Schalter betreffen jedoch keinen Hochspannungstrennschalter mit an den Enden von Scherenholmen angebrachten Hauptkontaktschienen, die mit einem an einer Hochspannungsleitung befestigten Seil-Gegenkontakt zusammenwirken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochspannungstrennschalter der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, daß die Stromübertragung zwischen den Hauptkontaktschienen und dem Seil-Gegenkontaktstück verbessert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die den Patentanspruch 1 kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Mit den erfindungsgemäßen Lösungen werden die Nachteile der bekannten Trennschalter weitestgehend behoben, wobei insbesondere eine Vermehrung der Berührungspunkte zwischen den Hauptkontakten und dem Seil-Gegenkontaktstück auf das Zweibis Dreifache erzielt wird, wodurch ein wesentlich besserer Stromübergang an diesen Stellen erfolgt. Neben der Vermehrung der Berührungspunkte erreicht man hierdurch auch den Effekt, daß die Einschnürung der Strompfade gemildert wird.

Das Seil-Gegenkontaktstück ist elastisch verformbar, es besteht aus zumindest zwei federnd zusammendrückbaren Kontaktelementen, die gemäß zweckmäßigen Ausgestaltungen einzeln im wesentlichen die Form einer "3" und zusammen die Form einer "8" aufweisen und die zweckmäßig an einem gemeinsamen Träger angebracht sind.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß zwischen den Kontaktelementen elastische Anschläge angeordnet sind, die Durchgänge für die Kühlluft aufweisen und die zweckmäßig an den Engstellen der "8" angeordnet sind.

Auch die Kontaktelemente weisen in ihrem oberen Teil Durchbrüche für die Kühlluft auf. Diese Durchbrüche sind zweckmäßig mit einem Leiterblech abgedeckt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, daß die federnd zusammendrückbaren Kontaktelemente sternförmig gewellte Halbschalen aufweisen, die auf einem im wesentlichen kreisförmigen Ring aus elastischem Isoliermaterial befestigt sind. Auch können in vorteilhafter Weise die Kontatkelemente aus parallelen Stäben bestehen, die aus einem im wesentlichen kreisförmigen Ring aus Isoliermaterial angebracht sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Teil eines Scherenholmes mit einem Hauptkontaktstück und mit einem Seil- Gegenkontaktstück im Schnitt (Seitenansicht);

Fig. 2 eine weitere Ausgestaltung des Seil- Gegenkontaktstückes der Fig. 1 im Schnitt (Seitenansicht);

Fig. 3 eine dritte Ausgestaltung des Seil- Gegenkontaktstückes im Schnitt,

Fig. 4 eine vierte Ausgestaltung des Seil- Gegenkontaktstückes im Schnitt;

Fig. 5 das Zusammenwirken der Scherenholme mit dem Seil-Gegenkontaktstück.

In den Fig. 1 und 2 sind mit elastischen Eigenschaften ausgestattete Seil-Gegenkontakte dargestellt. Die Kontaktschalen 52 bzw. 62 weisen im wesentlichen die Form einer unten offenen Acht auf und sind über eine Befestigungsleiste 53a bzw. 63a mit dem Träger 53 bzw. 63 verbunden. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, liegen im eingeschalteten Zustand die Scherenholme 54 (von denen hier nur einer dargestellt ist) mit ihren Hauptkontaktschienen 55 an den nach außen gewölbten Kontaktflächen der beiden Kontaktschalen 52 des Seil-Gegenkontaktstückes an. Diese Kontaktschalen sind mit einem elastischen Blech 53b verbunden, das 1. das Kontaktsystem trägt, das 2. das Innere gegen Regen schützt und 3. beim Ausschalten des Trenners für ein Spreizen der beiden Kontaktschalen sorgt. Das elastische Blech 53b, das durch ein Schutzblech 53c abgeschirmte Öffnungen 53d für das Abströmen der erwärmten Kühlluft haben kann, ist über die Befestigungsleiste 53a am Träger 53 angebracht. Die Kontaktschalen bestehen aus zwei näherungsweise in Form einer "3" gebogenen, versilberten Kupferblechen, die zusammengefügt näherungsweise die Form einer "8" bilden und die im eingeschalteten Zustand des Trenners von dessen Hauptkontaktschienen 55 gegen die Federkraft des elastischen Bleches 53b, bzw. gegen die Federkraft eines elastischen Anschlages 56 zusammengedrückt werden. Dieser Anschlag, der aus einem entsprechenden Kunststoff, im Prinzip aber auch aus Metallfedern aufgebaut sein kann, wird so dimensioniert, daß bei der Nennkontaktkraft, mit der die Trennerholme sich an die Kontaktschalen pressen, die vier Berührungspunkte entstehen, von denen die beiden in der rechten Bildhälfte mit "0" gekennzeichnet sind, und daß im Kurzschlußfall - wenn plötzlich die zwischen den Trennerholmen wirksamen Stromkräfte auftreten - ein weiteres geringfügiges Zusammendrücken der Kontaktschalen erfolgt, bis dieser Hub durch feste Anschläge 57 begrenzt wird. Diese festen Anschläge können im Inneren des elastischen Anschlages, z. B. in Bohrungen angebracht werden. Weitere Bohrungen 58 können die Verformung eines Kunststoffanschlages erleichtern. Durch die Formgebung des elastischen Anschlages läßt sich leicht eine progressive Federungscharakteristik, durch die Wahl des Kunststoffes ein gutes Dämpfungsverhalten erreichen. Der elastische und der feste Anschlag kann auf der ganzen Länge des horizontal hängenden Seil-Gegenkontaktes gleichmäßig oder abschnittsweise verteilt angeordnet werden, wobei entsprechende Aussparungen (im Bild nicht dargestellt) für die Kühlluftströmung vorgesehen werden können. Die Anschläge werden zweckmäßigerweise über ein Formstück 59 mit den Kontaktschalen verbunden.

Die Elastizität des Seil-Gegenkontaktstückes hat zwei Vorteile: erstens folgen die beiden Kontaktschalen 52 in einem gewissen Bereich den Bewegungen der Trennerholme 54, falls diese beim Auftreten von zwischen den Holmen (in der Bildebene) wirksamen Kurzschlußkräften in Schwingungen geraten, die bei den üblichen, starren Seilkontakten zum Trennen, d. h. zum Feuern der Kontakte führen können; zweitens verlagert sich bei einer Ausschaltung des Trenners der in der rechten Bildhälfte mit "X" gekennzeichnete Berührungspunkt zwischen der Kontaktschale 52 und der Hauptkontaktschiene 55 auf der Kontaktschale nach unten, so daß deren Oberfläche nicht an einer für die Übertragung des Betriebsstromes infrage kommenden Stelle durch einen im Moment der Kontakttrennung möglichen Kommutierungslichtbogen beschädigt werden kann. In der rechten Bildhälfte von Fig. 1 sind die Positionen der Kontaktschiene und der Kontaktschale während der Anschaltbewegung gestrichelt dargestellt.

Diese positiven Eigenschaften lassen sich mit den in der Patentanmeldung P 28 09 499, Ansprüche 1-4, beschriebenen Maßnahmen erfolgreich kombinieren.

In Fig. 2 ist eine Variante dargestellt, die grundsätzlich alle Merkmale der Anordnung nach Fig. 1 enthält, jedoch den Träger 63 mit der Befestigungsleiste 63a im Inneren der Kontaktschalen 62 hat. Von Nachteil ist bei dieser Variante, daß der Raum für die elastischen bzw. festen Anschläge 66, 67 beschränkt ist; dem steht jedoch als Vorteil gegenüber, daß die Bauhöhe verkleinert ist.

Die Fig. 3 und 4 zeigen Ausgestaltungen des Seil-Gegenkontaktstückes, bei denen die oben erläuterten Kriterien zusammengefaßt sind. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Seil- Gegenkontaktstück weist dieses zwei symmetrisch angeordnete Halbschalen 72 auf, die sternförmig gewellt sind und aus Bronzeblech bestehen. Diese Halbschalen sind mit einem in erster Näherung kreisförmigen Ring 76 aus einem elastischen Isoliermaterial verbunden, der entsprechend sternförmig angeordnete Fortsätze 76a aufweist. Im Inneren des elastischen Ringes 76 ist ein fester Anschlag 77 angeordnet. Der Scherenholm 74 mit einer Hauptkontaktschiene 75 ist in Fig. 3 in einer Stellung dargestellt, in der er gerade am Seil-Gegenkontaktstück 72 zur Berührung gekommen ist, (rechte Bildhälfte) und in einer zweiten Stellung, in der das Gegenkontaktstück 72 mit dem elastischen Ring 76 unter dem Einfluß der Anpreßkraft der Hauptkontaktschiene verformt ist und am Anschlag 77 anliegt (linke Bildfläche). Beim Einschalten des Trennerkontaktes wird durch die Kontaktkraft der kreisförmige Querschnitt mindestens so weit verformt, daß mehrere Berührungspunkte zwischen der Kontaktschiene des Trennerholmes und dem Seil-Gegenkontakt entstehen.

Fig. 4 zeigt eine ähnliche Ausführung eines Seil-Gegenkontaktstückes, bei dem mehrere parallele Bronzestäbe 82 mit einem oder mehreren elastischen Ringen 86 aus Isoliermaterial, der zur Führung der Bronzestäbe entsprechende Ausformungen 86a hat, zusammengefaßt sind, die sich unter dem Einfluß der Anpreßkraft der Hauptkontaktschiene so weit verformen, daß mehrere Bronzestäbe zur Anlage an diese Hauptkontaktschiene kommen. Auch bei dieser Ausführung ist im Inneren des Gegenkontaktstückes ein fester Anschlag 87 vorgesehen, der den Hub der Bronzestäbe begrenzt.

Beiden Ausführungen ist gemeinsam, daß die dargestellten Elemente des Seilkontaktes durch außerhalb der Bildebene liegende, in der vereinfachten Darstellung (Fig. 1 bis 4) weggelassene Halterungen 98 mit einem Träger 53, 63, 73, 83 bzw. 93 verbunden sind, der die Anordnung trägt und den Strom von ihr auf das den Seilkontakt tragende Seil überträgt (Fig. 5).


Anspruch[de]
  1. 1. Hochspannungstrennschalter, insbesondere Scherentrennschalter mit einem Paar an den Enden von Scherenholmen angebrachten und mit diesen bewegbaren Hauptkontaktschienen und mit einem an einer Hochspannungsleitung befestigten Seil-Gegenkontaktstück, dadurch gekennzeichnet, daß das elastisch verformbare Seil-Gegenkontaktstück aus mindestens zwei federnd zusammendrückbaren Kontaktelementen (52, 62, 72, 82) besteht, und daß im Zwischenraum der Kontaktelemente (52, 62, 72, 82) ein oder mehrere, elastische oder feste Anschläge (56, 57, 67a, 77) angeordnet sind.
  2. 2. Hochspannungstrennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelemente (52, 62) als Kontaktschalen ausgebildet sind, die Form einer "3" aufweisen und zusammen die Form einer "8" bilden.
  3. 3. Hochspannungstrennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelemente (52, 62) an zumindest einem elastischen Blech (53b) angebracht sind.
  4. 4. Hochspannungstrennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Anschläge (56) Durchgänge für Kühlluft aufweisen.
  5. 5. Hochspannungstrennschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Anschläge (67a) an den Engstellen der die Form einer "8" aufweisenden Kontaktschalen (52, 62) angeordnet sind.
  6. 6. Hochspannungstrennschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Anschläge (67a) im bauchigen Teil der die Form einer "8" aufweisenden Kontaktschalen (52, 62) angeordnet sind.
  7. 7. Hochspannungstrennschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Blech (53b) in seinem oberen Teil zumindest einen Durchbruch (53d) aufweist.
  8. 8. Hochspannungstrennschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbruch (53d) mit einem Schutzblech (53c) abgedeckt ist.
  9. 9. Hochspannungstrennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die federnd zusammendrückbaren Kontaktelemente sternförmig gewellte Halbschalen (72) aufweisen.
  10. 10. Hochspannungstrennschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die sternförmig gewellten Halbschalen (72) auf einem im wesentlichen kreisförmigen Ring (76) aus elastischem Isoliermaterial befestigt sind, der in seinem Inneren einen festen Anschlag (77) aufweist.
  11. 11. Hochspannungstrennschalter nach Anspruch 1, 2, 3, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelemente (52, 62) des Seil-Gegenkontaktstückes galvanisch voneinander getrennt befestigt und über ihre jeweils entgegengesetzten Enden mit den stromführenden Aufhängungsvorrichtungen bzw. mit dem Seil verbunden sind.
  12. 12. Hochspannungstrennschalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die galvanische Trennung durch eine Isolierschicht erzwungen wird, die bei den zu trennenden Berührungsflächen durch Eloxieren von Aluminium-Bauteilen erreicht werden.
  13. 13. Hochspannungstrennschalter, insbesondere Scherentrennschalter mit einem Paar an den Enden von Scherenholmen angebrachten und mit diesen bewegbaren Hauptkontaktschienen und mit einem an der Hochspannungsleitung befestigten Seil-Gegenkontaktstück, dadurch gekennzeichnet, daß das elastisch verformbare Seil-Gegenkontaktstück parallele Stäbe (82) aufweist, die auf einem im wesentlichen kreisförmigen Ring (86) aus elastischem Isoliermaterial befestigt sind.
  14. 14. Hochspannungstrennschalter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (86) in seinem Inneren einen festen Anschlag (87) aufweist.






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