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Dokumentenidentifikation DE19906157C1 14.12.2000
Titel Hochspannungsleistungsschalter mit wenigstens einer Unterbrechereinheit
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Giere, Stefan, 10587 Berlin, DE;
Knobloch, Hartmut, Dr., 13583 Berlin, DE;
Lehmann, Volker, 14929 Treuenbrietzen, DE;
Marin, Heiner, 14055 Berlin, DE
DE-Anmeldedatum 10.02.1999
DE-Aktenzeichen 19906157
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 14.12.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.12.2000
IPC-Hauptklasse H01H 33/666
IPC-Nebenklasse H01H 1/58   H01H 33/53   H01B 17/26   
Zusammenfassung Bei einem Hochspannungsleistungsschalter mit wenigstens einer Unterbrechereinheit (20), die in einem Metallgehäuse (8) angeordnet und an diesem tragend befestigt ist, wobei ein erster antreibbarer Schaltkontakt (14) der Unterbrechereinheit (10) mit dem Metallgehäuse (8) leitend verbunden ist und ein zweiter Schaltkontakt (15) mit dem Strombolzen (26) einer an dem Metallgehäuse (8) vorgesehenen Hochspannungsdurchführung (27) verbunden ist, weist eine Hochspannungsdurchführung einen außerhalb des Metallgehäuses (8) angeordneten ersten Isolator (28) und einen innerhalb des Metallgehäuses (8) angeordneten zweiten, das Gehäuse (5) der Unterbrechereinheit (10) stützenden Isolator (29) auf und der Strombolzen (26) durchdringt sowohl den ersten als auch den zweiten Isolator (28, 29) und ist gemeinsam mit dem Stromanschluß (25) vom freien Ende des ersten Isolators (28) aus montierbar und mit dem zweiten Schaltkontakt (15) elektrisch verbindbar.
Die Erfindung eignet sich auch für Vakuumschalter.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Hochspannungsleistungsschalter mit wenigstens einer Unterbrechereinheit, die in einem Metallgehäuse angeordnet und an diesem tragend befestigt ist, wobei ein erster antreibbarer Schaltkontakt, der in einer Schaltkammer angeordneten Unterbrechereinheit mit dem Metallgehäuse leitend verbunden ist, und ein zweiter Schaltkontakt mit dem Strombolzen einer an dem Metallgehäuse vorgesehenen Hochspannungsdurchführung verbunden ist.

Ein derartiger Hochspannungsleistungsschalter geht hinsichtlich des Einsatzes von zwei Unterbrechereinheiten, die in einem Metallgehäuse angeordnet sind, im wesentlichen beispielsweise aus der DE-OS 24 39 381 hervor. Während die ersten antreibbaren Schaltkontakte der Unterbrechereinheiten, die bei diesem als Vakuumschalter ausgebildeten Hochspannungsleistungsschalter in Vakuumschaltkammern angeordnet sind, über eine Stromschiene miteinander in Verbindung stehen, sind die zweiten feststehenden Schaltkontakte der Unterbrechereinheiten mit den Strombolzen von Hochspannungsdurchführungen elektrisch verbunden, die an dem Metallgehäuse, das mit einem Isoliermedium gefüllt ist, vorgesehen sind.

Es ist auch bei Hochspannungsleistungsschaltern allgemein bekannt, daß die elektrische Verbindung der ersten antreibbaren Schaltkontakte der Unterbrechereinheiten über ein zwischen beiden Schaltkammern angeordnetes Gehäuse erfolgt, mit dem die beiden Schaltkammern verbunden sind, so daß sie über dieses Gehäuse an dem Metallgehäuse, in dem die Schaltkammern angeordnet sind, und das ebenfalls mit dem zwischen beiden Schaltkammern angeordneten Gehäuse in Verbindung steht, tragend befestigt sind. Dabei steht die den ersten antreibbaren Schaltkontakten zugeordnete Kontaktstange über Kontaktelemente mit dem Gehäuse in Verbindung, mit dem Schaltkammern verbunden sind wie es analog auch bei dem Leistungsschalter nach der EP 0 641 001 A1 vorgesehen ist.

Unabhängig davon, wie derartige Leistungsschalter im einzelnen ausgebildet sind (vgl. auch DE 31 11 791 A1), ist die elektrische Verbindung des Strombolzens der Hochspannungsdurchführung mit dem zweiten feststehenden Schaltkontakt der Unterbrechereinheit stets mit einem relativ großen Montageaufwand verbunden. Nachteilig ist bei diesen Leistungsschaltern auch die einseitige Befestigung der Schaltkammer, da sie in Richtung der Hochspannungsdurchführung praktisch freitragend innerhalb des Metallgehäuses angeordnet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochspannungsleistungsschalter entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1 zu schaffen, durch den der Montageaufwand bei der elektrischen Verbindung des Strombolzens der Hochspannungsdurchführung mit dem feststehenden Schaltkontakt der Unterbrechereinheit bei gleichzeitiger stabiler Befestigung der Schaltkammer zu reduzieren ist.

Erfindungsgemäß wird dieses dadurch erreicht, daß die Hochspannungsdurchführung einen außerhalb des Metallgehäuses angeordneten ersten Isolator und einen innerhalb des Metallgehäuses angeordneten zweiten, das Gehäuse der die Unterbrechereinheit aufnehmenden Schaltkammer stützenden Isolator aufweist, und daß der Strombolzen sowohl den ersten Isolator als auch den zweiten Isolator durchdringt und gemeinsam mit dem Stromanschluß vom freien Ende des Metallgehäuses aus montierbar und mit dem zweiten Schaltkontakt der Unterbrechereinheit elektrisch verbindbar ist.

Die elektrische Verbindung des Strombolzens der Hochspannungsdurchführung mit dem zweiten Schaltkontakt der Unterbrechereinheit erfolgt dabei vorteilhaft dadurch, daß der zweite Schaltkontakt, vorzugsweise dessen Kontaktstange, einen Tulpenkontakt besitzt, der zentrisch den Strombolzen der Hochspannungsdurchführung aufnimmt.

Das bedeutet, daß bei der Montage des Strombolzens von außen dieser sowohl durch den ersten Isolator als auch durch den zweiten, das Gehäuse der Schaltkammer stützenden Isolator der Hochspannungsdurchführung hindurchgeschoben wird, bis der Strombolzen durch den Tulpenkontakt den elektrischen Strom leitend aufgenommen wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausbildung besteht der Tulpenkontakt aus einem ersten unterhalb des Deckels des Gehäuses der Schaltkammer vorgesehenen, an diesem anliegenden, mit dem Kontaktbolzen des zweiten Schaltkontaktes in Verbindung stehenden Bauteil und aus einem zweiten oberhalb des Deckels des Gehäuses vorgesehenen, ebenfalls an diesem anliegenden, den Schraubenbolzen zentrisch aufnehmenden Bauteil, wobei beide Bauteile kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Die kraftschlüssige Verbindung beider Bauteile des Tulpenkontaktes kann dadurch erreicht werden, daß das am Oberteil des Deckels des Gehäuses der Schaltkammer vorgesehene Bauteil zentrisch einen Ansatz besitzt, der eine Öffnung innerhalb des Deckels des Gehäuses durchdringt und unterhalb des Deckels in eine mit dem Ansatz korrespondierende, zentrische Ausnehmung des ersten unterhalb des Deckels vorgesehenen Bauteiles eingreift, wobei beide Bauteile durch eine Schraubverbindung über den Ansatz und die Ausnehmung zusammengepreßt werden.

Um eine den elektrischen Strom leitende Aufnahme des Strombolzens der Hochspannungsdurchführung zu gewährleisten, kann zweckmäßigerweise das zweite Bauteil des Tulpenkontaktes gleichmäßig an seinen Umfang verteilt angeordnete Kontaktfinger besitzen, die selbstfedernd sind.

Diese Wirkung kann aber auch dann erreicht werden, wenn das zweite Bauteil des Tulpenkontaktes im Bereich der zentrischen Aufnahme des Strombolzens selbstfedernde Kontaktelemente aufweist.

Mit diesen selbstfedernden Kontaktelementen kann auch der Strombolzen selbst im Bereich seines in den Tulpenkontakt eingreifenden Endes versehen sein.

Damit durch den zweiten Isolator eine das Gehäuse der die Unterbrechereinheit aufnehmenden Schaltkammer stützende Wirkung erreicht wird, ist als zweiter Isolator ein Isolierstoffzylinder vorgesehen, der durch das zweite Bauteil des Tulpenkontaktes an dessen äußerem Umfang kraftschlüssig aufgenommen wird. Diese kraftschlüssige Aufnahme des Isolierstoffzylinders kann vorteilhaft durch Aufschrumpfen des Isolierstoffzylinders auf das zweite Bauteil des Tulpenkontaktes erfolgen.

Um nun auch den Isolierstoffzylinder durch das Metallgehäuse aufzunehmen, weist dieses auf seiner nach innen gerichteten Seite im Bereich des Strombolzens eine den Isolierstoffzylinder zentrierende und kraftschlüssig aufnehmende Aufnahme auf, die in einer Ausnehmung der Stirnseite des Metallgehäuses hereingepreßt und/oder über Schraubverbindungen mit der Stirnseite des Metallgehäuses verbunden ist.

Dadurch, daß der Strombolzen der Hochspannungsdurchführung innerhalb des ersten Isolators, der aus Kunststoff oder Porzellan bestehen kann, von einer Schirmelektrode umgeben ist, die das Potential des Metallgehäuses trägt, wird gleichzeitig durch Steuerung des elektrischen Feldes im Bereich des Strombolzens die dielektrische Festigkeit in diesem Bereich erhöht.

Die Erfindung ist nicht nur bei Hochspannungsleistungsschaltern im allgemeinen zur Anwendung geeignet, sondern auch bei als Vakuumschalter ausgebildeten Hochspannungsleistungsschaltern.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt im Schnitt einen Hochspannungsleistungsschalter, der als Vakuumschalter ausgebildet ist.

Dabei besteht dieser aus zwei axial hintereinander liegenden Schaltkammern 1, 2, die über den Boden 3, 4 des Gehäuses 5, 6 der Schaltkammern 1, 2 mit einem zwischen beiden Schaltkammern 1, 2 vorgesehenen Gehäuse 7 verbunden sind, das nicht weiter dargestellte Antriebselemente des Schalterantriebes aufnimmt. Jede der Schaltkammern 1, 2 ist in einem mit einem Isoliermedium, vorzugsweise einem Isoliergas, gefüllten Metallgehäuse 8, 9 vorgesehen, die mit dem Gehäuse 7 verbunden sind, so daß die Schaltkammern 1, 2 über den Boden 3, 4 der Gehäuse 5, 6 und das Gehäuse 7 tragend an den Metallgehäusen 8, 9 befestigt sind. Da die Ausbildung der Schaltkammern 1, 2 und der Metallgehäuse 8, 9 sowie die tragende Befestigung der Schaltkammern 1, 2 zu beiden Seiten des Gehäuses 7 identisch ist, ist in der Zeichnung nur eine die Unterbrechereinheit 10 des Vakuumschaltgerätes aufnehmende Schaltkammer 1 sowie das dieser zugeordnete Metallgehäuse 8 dargestellt, an dem die Schaltkammer 1 tragend befestigt ist.

Wie die Zeichnung zeigt, besteht das Gehäuse 5 der die Unterbrechereinheit 10 in ihrem Vakuumraum 11 aufnehmenden Schaltkammer 1 aus einem Isolierzylinder 12, dem Boden 3 sowie aus einem Deckel 13. Dabei weist die Unterbrechereinheit 10 einen ersten antreibbaren Schaltkontakt 14 auf, sowie einen zweiten Schaltkontakt 15, der galvanisch mit dem Deckel 13 des Gehäuses 5 der Schaltkammer 1 verbunden ist. Die dem ersten antreibbaren Schaltkontakt 14 zugeordnete Kontaktstange 16 steht einerseits über die Kontaktelemente 17 mit dem Gehäuse 7 und somit auch über die Kontaktelemente 18 mit der Kontaktstange 19 und mit dem ersten antreibbaren Schaltkontakt der in der Schaltkammer 2 angeordneten, nicht weiter dargestellten Unterbrechereinheit elektrisch in Verbindung und andererseits mechanisch mit der in das Gehäuse 7 hineinragenden, als Isolierstange ausgebildeten Antriebsstange 20. Während innerhalb der Schaltkammer 1 im Bereich der Unterbrechereinheit 10 ein der Aufnahme von Metalldämpfen bei Schaltvorgängen dienender Kondensatorschirm 22 (Metalldampfschirm) vorgesehen ist, erfolgt ein vakuumdichter Abschluß des Vakuumraumes 11 durch den Metallfaltenbalg 23.

Aus der Zeichnung ist weiterhin ersichtlich, daß die Kontaktstange 24 des zweiten Schaltkontaktes 15 mit dem einen Stromanschluß 25 besitzenden Strombolzen 26 einer am Metallgehäuse 8 vorgesehenen Hochspannungsdurchführung 27 elektrisch leitend in Verbindung steht. Dabei besteht die Hochspannungsdurchführung 27 aus einem außerhalb des Metallgehäuses 8 angeordneten ersten Isolator 28, der aus Porzellan besteht, und aus einem innerhalb des Metallgehäuses 8 angeordneten Seitenisolator 29, der ein Isolierstoffzylinder ist und derart angeordnet ist, das er die die Unterbrechereinheit 10 aufnehmende Schaltkammer 1 stützt, so daß die Schaltkammer 1 auch auf der dem Gehäuse 7 gegenüberliegenden Seite an dem Metallgehäuse 8 tragend befestigt ist.

Um nun ausgehend von dieser Hochspannungsdurchführung 27 den Montageaufwand bei der elektrischen Verbindung der Strombolzen 26 mit der Kontaktstange 24 und damit mit dem zweiten Schaltkontakt 15 zu reduzieren, besitzt die Kontaktstange 24 des zweiten Schaltkontaktes 15 einen Tulpenkontakt 30, der zentrisch den Strombolzen 26 der Hochspannungsdurchführung 27 aufnimmt und Kontaktfinger 31 besitzt. Somit sind die Voraussetzungen dafür gegeben, daß bei der Montage des Strombolzens 26 dieser durch den ersten Isolator 28 sowie durch den zweiten Isolator 29 vom freien Ende 40 des Metallgehäuses 8 aus hindurchgeführt werden und über den Tulpenkontakt 30 mit dem zweiten Schaltkontakt 15 der Unterbrechereinheit 10 vom freien Ende des ersten Isolators 28 aus elektrisch verbunden werden kann. Eine Verbindung des Tulpenkontaktes 30 mit der Kontaktstange 24 wird dadurch hergestellt, daß der Tulpenkontakt 30 aus einem ersten unterhalb des Deckels 13 des Gehäuses 5 vorgesehenen, mit dem Kontaktbolzen 24 verbundenen Bauteil 32 besteht, das zentrisch eine Ausnehmung 33 besitzt. In diese greift ein mit dieser korrespondierender Ansatz 24 eines zweiten oberhalb des Deckels 13 des Gehäuses 5 vorgesehenen, die Kontaktfinger 31 besitzenden Bauteiles 35 ein, wobei beide Bauteile 32, 35 bei der Montage des Tulpenkontaktes 30 an dem Gehäuse 5 der Schaltkammer 1 über die Ausnehmung 33 und den Ansatz 34 durch eine Schraubverbindung 36 kraftschlüssig miteinander verbunden werden.

Damit durch den zweiten Isolator 29, also durch den Isolierstoffzylinder, auch eine tragende Befestigung der Schaltkammer 1 auf der dem Gehäuse 7 gegenüberliegenden Seite an dem Metallgehäuse 8 gewährleistet wird, wird der Isolierstoffzylinder einerseits durch das zweite Bauteil 35 des Tulpenkontaktes 30 an seinem äußeren Umfang kraftschlüssig aufgenommen und/oder verklebt sowie andererseits an einer am Metallgehäuse 8 vorgesehenen Aufnahme 37 befestigt, die den Isolierstoffzylinder gleichzeitig zentriert. Über Schraubverbindungen 38 ist diese Aufnahme 37 an dem Metallgehäuse 8 befestigt.

Aus der Zeichnung geht auch hervor, daß der Strombolzen 26 innerhalb des ersten Isolators 28 der Hochspannungsdurchführung 27, und zwar in der Nähe des Metallgehäuses 8 von einer Schirmelektrode 39 umgeben ist, die mit dem Metallgehäuse 8 in Verbindung steht und somit dessen Potential trägt. Diese Schirmelektrode 39 dient der Erhöhung der dielektrischen Festigkeit im Bereich des Strombolzens 26 durch Steuerung des elektrischen Feldes in diesem Bereich.


Anspruch[de]
  1. 1. Hochspannungsleistungsschalter mit wenigstens einer Unterbrechereinheit (10), die in einem Metallgehäuse (8) angeordnet und an diesem tragend befestigt ist, wobei ein erster antreibbarer Schaltkontakt (14), der in einer Schaltkammer (1) angeordneten Unterbrechereinheit (10) mit dem Metallgehäuse (8) leitend verbunden ist, und ein zweiter Schaltkontakt (15) mit dem Strombolzen (26) einer an dem Metallgehäuse (8) vorgesehenen Hochspannungsdurchführung (27) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungsdurchführung (27) einen außerhalb des Metallgehäuses (8) angeordneten ersten Isolator (28) und einen innerhalb des Metallgehäuses (8) angeordneten zweiten, das Gehäuse (5) der die Unterbrechereinheit (10) aufnehmenden Schaltkammer (1) stützenden Isolator (29) aufweist, und daß der Strombolzen (26) sowohl den ersten Isolator (28) als auch den zweiten Isolator (29) durchdringt und gemeinsam mit dem Stromanschluß (25) vom freien Ende (40) des Metallgehäuses (8) aus montierbar und mit dem zweiten Schaltkontakt (15) der Unterbrechereinheit (10) elektrisch verbindbar ist.
  2. 2. Hochspannungsleistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schaltkontakt (15), vorzugsweise dessen Kontaktstange (24), einen Tulpenkontakt (30) besitzt, der zentrisch den Strombolzen (26) der Hochspannungsdurchführung (27) aufnimmt.
  3. 3. Hochspannungsleistungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tulpenkontakt (30) aus einem ersten unterhalb des Deckels (13) des Gehäuses (5) der Schaltkammer (1) vorgesehenen, an diesem anliegenden, mit dem Kontaktbolzen (24) des zweiten Schaltkontaktes (15) in Verbindung stehenden Bauteil (32) und aus einem zweiten oberhalb des Deckels (13) des Gehäuses (5) vorgesehenen, ebenfalls an diesem anliegenden, den Schraubenbolzen (26) zentrisch aufnehmenden Bauteil (35) besteht, wobei beide Bauteile (32, 35) kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
  4. 4. Hochspannungsleistungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Bauteil (35) des Tulpenkontaktes (30) gleichmäßig an seinem Umfang verteilt angeordnete Kontaktfinger (31) besitzt.
  5. 5. Hochspannungsleistungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Bauteil (35) des Tulpenkontaktes (30) im Bereich der zentrischen Aufnahme des Strombolzens (26) selbstfedernde Kontaktelemente aufweist.
  6. 6. Hochspannungsleistungsschalter nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Isolator (29) der Hochspannungsdurchführung (27) ein Isolierstoffzylinder ist.
  7. 7. Hochspannungsleistungsschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Bauteil (35) des Tulpenkontaktes (30) an seinem äußeren Umfang den zweiten Isolator (29) kraftschlüssig aufnimmt.
  8. 6. Hochspannungsleistungsschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallgehäuse (8) im Bereich des Strombolzens (26) eine den zweiten Isolator (29) zentrierende, kraftschlüssig aufnehmende Aufnahme (37) aufweist.
  9. 9. Hochspannungsleistungsschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (37) über Schraubverbindungen (38) mit dem Metallgehäuse (8) verbunden ist.
  10. 10. Hochspannungsleistungsschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Strombolzen (26) innerhalb des ersten Isolators (28) der Hochspannungsdurchführung (27) von einer Schirmelektrode (39) umgeben ist, die das Potential des Metallgehäuses (8) trägt.






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