EP1218904B1

EP1218904B1 - Drive for the pole module of a circuit breaker

Info

Publication number: EP1218904B1
Application number: EP00982937A
Authority: EP
Inventors: Karsten Freundt; Martin Boettcher
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 2000-09-27
Publication date: 2003-09-10
Anticipated expiration: 2020-09-27
Also published as: WO2001024210A2; WO2001024210A8; DE29917860U1; ES2207563T3; CN1378695A; DE50003669D1; EP1218904A1; CN1197107C

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für Leistungsschalter einer Leistungsschalteranlage, insbesondere einer luftisolierten Mittelspannungs-Schaltanlage, mit in einem Trenneinschub angeordneten Vakuum-Leistungsschaltern, wobei die Vakuum-Leistungsschalter in einem Polmodul integriert sind, das zur Realisierung der Trennfunktion durch einen Trennerantrieb verfahrbar ist, wobei der Schalterantrieb mit einer steuerbaren Antriebswelle ausgestattet ist, deren Drehauslenkung über Mitnehmerhebel in den beiden Endstellungen des Trenners auf eine radial auslenkbare Steuerwelle übertragen wird, die mit einer der Anzahl zu schaltender Phasen entsprechenden Zahl von horizontal auslenkbaren Schubstangen in Verbindung steht, wobei jede Schubstange mittels eines in einem festen Drehpunkt gelagerten Gelenkhebels den jeweils beweglichen Kontaktteil der Vakuum-Leistungsschalter vertikal auslenkt.The invention relates to a drive for circuit breakers of a circuit breaker system, in particular an air-insulated medium-voltage switchgear assembly, with vacuum circuit breakers arranged in a disconnection module, the vacuum circuit breakers being integrated in a pole module which can be moved by a disconnector drive to implement the disconnection function, the Switch drive is equipped with a controllable drive shaft, the rotary deflection of which is transmitted via driver levers in the two end positions of the isolator to a radially deflectable control shaft, which is connected to a number of horizontally deflectable push rods corresponding to the number of phases to be switched, each push rod using an in Articulated lever mounted at a fixed pivot point vertically deflects the movable contact part of the vacuum circuit-breaker.

Ein Antrieb für Leistungsschalter der eingangs definierten Art ist aus DE 197 53 177 bekannt. Die Schubstangen des Leistungsschalter-Polmoduls zum Antrieb der beweglichen Kontaktteile werden also von der gemeinsam zugeordneten Antriebswelle gesteuert, die ihrerseits mit zwei Mitnehmerhebeln kraftschlüssig verbunden ist. Die Mitnehmerhebel weisen im der Antriebswelle gegenüberliegenden Bereich eine mit den Mitnehmerhebeln ebenfalls kraftschlüssig verbundene Schaltwelle auf, mit der die Drehauslenkung der Antriebswelle in eine Horizontalauslenkung der Schaltwelle überführt wird. Mit der Horizontalauslenkung der Schaltwelle werden die Schubstangen entsprechend ausgelenkt und im Zusammenhang mit dem drehbar gelagerten Gelenkhebel die beweglichen Kontaktteile vertikal ausgelenkt. Die für den Schaltvorgang der Vakuum-Leistungsschalter notwendigen Kraftumlenkungen müssen zeitgleich und exakt auf die beweglichen Kontaktteile übertragen werden. Die Schaltfolgen müssen den Anforderungen an Zuverlässigkeit und Lebensdauer entsprechend vielfach ohne Veränderungen in den zeitlichen Abläufen bei definierten Kontaktkräften reproduzierbar sein.
Die der Erfindung zugrunde liegender Aufgabe besteht darin, ein Konzept für die konstruktive Ausgestaltung der Leistungsschalter-Polmodule vorzusehen, mit dem diese Anforderungen - zuverlässiges Schalten bei hoher Lebensdauer- erreichbar sind.
Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale

1.1 die Vakuum-Leistungsschalter sind in einer gemeinsamen Röhrenantriebsebene steuerbar,
1.2 das Polmodul ist in einer gemeinsamen Polmodulantriebsebene steuerbar,
1.3 die Röhrenantriebsebene ist zur Polmodulantriebsebene um einen rechten Winkel (90 Grad) versetzt angeordnet,
1.4 die Schubstangen sind zwischen den Mitnehmerhebeln der Steuerwelle derart hintereinander angeordnet, daß beim Schalten der beweglichen Kontaktteile der Vakuum-Leistungsschalter alternierend eine Zug- und eine Druckbeanspruchung bzw. umgekehrt auf die Steuerwelle einwirkt, erreicht.

A drive for circuit breakers of the type defined in the introduction is known from DE 197 53 177. The push rods of the circuit breaker pole module for driving the movable contact parts are therefore controlled by the jointly assigned drive shaft, which in turn is non-positively connected to two driving levers. In the area opposite the drive shaft, the driver levers have a selector shaft which is also non-positively connected to the driver levers and with which the rotary deflection of the drive shaft is converted into a horizontal deflection of the selector shaft. With the horizontal deflection of the selector shaft, the push rods are deflected accordingly and, in connection with the rotatably mounted articulated lever, the movable contact parts vertically deflected. The force redirection necessary for the switching operation of the vacuum circuit-breaker must be transferred simultaneously and exactly to the moving contact parts. The switching sequences must be reproducible in many cases in accordance with the requirements for reliability and service life without changes in the timing for defined contact forces.
The object underlying the invention is to provide a concept for the structural design of the circuit breaker pole modules with which these requirements - reliable switching with a long service life - can be achieved.
According to the invention, this is due to the features

1.1 the vacuum circuit breakers can be controlled in a common tube drive level,
1.2 the pole module can be controlled in a common pole module drive level,
1.3 the tube drive plane is offset by a right angle (90 degrees) from the pole module drive plane,
1.4 the push rods are arranged one behind the other between the driver levers of the control shaft in such a way that when the movable contact parts of the vacuum circuit breaker are switched, a tensile and a compressive stress or vice versa acts on the control shaft.

Mit den zueinander rechtwinklig angeordneten Ebenen des Röhrenantriebs und des Polmodulantriebs sowie der so hintereinander angeordneten Schubstangen zwischen den Mitnehmerhebeln ist die Belastung der Schubstange optimal vergleichmäßigt. Dies wirkt sich positiv sowohl auf die Anforderung des zeitgleichen Schaltens der beweglichen Kontaktteile als auch auf die Erhöhung der Lebensdauer der Vakuum-Leistungsschalter aus. Gleichzeitig ist mit einer derartigen Anordnung eine kompakte Bauform für die Leistungschalter-Polmodule erreicht, bei der auch die Verfahrbarkeit der Vakuum-Leistungschalter für die Trennfunktion mit einfachen konstruktiven Mitteln realisiert ist.With the planes of the tube drive and the pole module drive arranged at right angles to one another and the push rods arranged in such a way between the driving levers, the load on the push rod is optimally evened out. This has a positive effect both on the requirement to switch the moving contact parts at the same time and on increasing the service life of the vacuum circuit-breakers. At the same time with such an arrangement compact design for the circuit breaker pole modules achieved, in which the movability of the vacuum circuit breaker for the isolating function is also realized with simple design means.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht das Merkmal

2.1 die Gelenkhebel stehen derart unter dem Steuereinfluß einer jeweils eigenen Kontaktdruckfeder, daß beim Schalten der beweglichen Kontaktteile der Vakuum-Leistungsschalter die Zugspannungskraft der Kontaktdruckfeder als Kontaktandruckskraft wirksam ist,

vor.The feature sees an advantageous embodiment of the invention

2.1 the articulated levers are under the control of their own contact pressure spring in such a way that when the movable contact parts of the vacuum circuit breaker are switched, the tensile force of the contact pressure spring acts as a contact pressure force,

in front.

Damit ist erreicht, daß die Kontaktdruckfeder nicht in der stark beschleunigten kinematischen Kette zwischen der Röhrenkoppelstange und der Antriebswelle liegt. Darüber hinaus kann wegen der Übersetzung der Federkraft eine räumlich kleinere Feder eingesetzt werden.This ensures that the contact pressure spring is not in the strongly accelerated kinematic chain between the tube coupling rod and the drive shaft. In addition, a spatially smaller spring can be used because of the translation of the spring force.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht das Merkmal

3.1 die beweglichen Kontaktteile der Vakuum-Leistungsschalter sind durch eine Röhrenkoppelstange verlängert, deren freies Ende gradlinig über den entsprechenden Gelenkhebel mit der jeweiligen Schubstange kraftschlüssig verbunden ist,

vor.
Durch die variabel verlängerbare Koppelstange lassen sich die Kontakthübe der Vakuum-Leistungsschalter in einfacher Weise an die erforderlichen Gegebenheiten anpassen.The feature provides a further advantageous embodiment of the invention

3.1 the movable contact parts of the vacuum circuit-breaker are extended by a tube coupling rod, the free end of which is connected in a straight line to the respective connecting rod via the corresponding articulated lever,

in front.
Thanks to the variably extendable coupling rod, the contact strokes of the vacuum circuit-breakers can be easily adapted to the required conditions.

Die Erfindung wird durch ein in drei Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel näher erläutert, wobei die

Figur 1: eine perspektivische Ansicht des Leistungsschalter-Polmoduls mit den für die Erfindung wesentlichen Antriebsteilen zeigt,
Figur 2: eine Draufsicht auf die Röhrenantriebsebene darstellt und die
Figur 3: eine Draufsicht auf die Polmodulantriebsebene abbildet, zu der die Röhrenantriebsebene im rechten Winkel verläuft.

The invention is illustrated by an embodiment shown in three figures, the

Figure 1: 2 shows a perspective view of the circuit breaker pole module with the drive parts essential for the invention,
Figure 2: is a plan view of the tube drive plane and the
Figure 3: depicts a top view of the pole module drive plane, to which the tube drive plane runs at right angles.

Die Figur 1 zeigt den Leistungsschalter-Polmodul mit den drei Vakuum-Leistungsschaltern (VS1, 2, 3) und deren gemeinsamen Schalterantrieb (SA), wobei besonders die rechtwinklige Zuordnung der Polmodulantriebsebene (PE) zur Röhrenantriebsebene (RE) hervorgeht.
Die Vakuum-Leistungsschalter (VS1, 2, 3) werden über mehrere nicht bezeichnete Hebel und Wellen über die Drehbewegung der Antriebswelle (AW) betätigt, deren Radialauslenkung über die zwei Mitnehmerhebel (MH1, 2) auf die eigentliche Schaltwelle (SW) übertragen wird. Die Schaltwelle (SW) bewegt die Schubstangen (SS1, 2, 3) entsprechend horizontal. Über die Gelenkhebel (GH1, 2, 3) wird die horizontale Bewegung der Schubstangen (SS1, 2, 3) wieder in eine Vertrikalauslenkung umgewandelt und mit den Röhrenkoppelstangen (RK1, 2, 3) die beweglichen Kontaktteile der Vakuum-Leistungsschalter (VS1, 2, 3) entsprechend geöffnet und geschlossen. Jede Koppelstange (RK1, 2 , 3) steht mit der ihr zugeordneten Kontaktdruckfeder (KF1, 2, 3) derart in Verbindung, daß die entsprechende Zugspannungskraft (ZK..., Fig. 2) direkt als entsprechende Kontaktandruckskraft (KK..., Fig. 2) einwirken kann.FIG. 1 shows the circuit breaker pole module with the three vacuum circuit breakers (VS1, 2, 3) and their common switch drive (SA), the right-angled assignment of the pole module drive level (PE) to the tube drive level (RE) being particularly evident.
The vacuum circuit-breakers (VS1, 2, 3) are actuated by means of several levers and shafts (not shown) via the rotary movement of the drive shaft (AW), whose radial deflection is transmitted to the actual control shaft (SW) via the two drive levers (MH1, 2). The selector shaft (SW) moves the push rods (SS1, 2, 3) accordingly horizontally. The articulated lever (GH1, 2, 3) converts the horizontal movement of the push rods (SS1, 2, 3) into a vertical deflection and with the tube coupling rods (RK1, 2, 3) the moving contact parts of the vacuum circuit breakers (VS1, 2 , 3) opened and closed accordingly. Each coupling rod (RK1, 2, 3) is connected to the associated contact pressure spring (KF1, 2, 3) in such a way that the corresponding tensile force (ZK ..., Fig. 2) directly as the corresponding contact pressure force (KK ..., Fig. 2) can act.

In der Figur 2 sind zum besseren Verständnis der Verstärkung der jeweiligen Kontaktandruckskraft (KK...) die Kraftwirkverläufe im Zusammenhang mit den Gelenkhebeln (GH1, 2, 3) und den dazugehörigen Röhrenkoppelstangen (RK1, 2, 3) schematisch dargestellt.In FIG. 2, for a better understanding of the amplification of the respective contact pressure force (KK ...), the force action curves in connection with the articulated levers (GH1, 2, 3) and the associated tube coupling rods (RK1, 2, 3) are shown schematically.

Die Figur 3 zeigt die unmittelbare Draufsicht auf die Polmodulantriebsebene (PE), zu der die Röhrenantriebsebene (RE) im rechten Winkel von 90 Grad verläuft. Auch in dieser Darstellung sind zum besseren Verständnis der Erfindung die Kraftwirkverläufe zur Radialauslenkung der Antriebswelle (AW) angedeutet, die die Schaltwelle (SW) über die Mitnehmerhebel (MH1, 2) und damit auch die in dieser Ansicht nicht bezeichneten Schubstangen - wie bereits beschrieben - horizontal auslenken.FIG. 3 shows the immediate top view of the pole module drive plane (PE), to which the tube drive plane (RE) extends at a right angle of 90 degrees. For a better understanding of the invention, this diagram also shows the force action curves for the radial deflection of the drive shaft (AW), which the shift shaft (SW) via the driver lever (MH1, 2) and thus also the push rods not shown in this view - as already described - deflect horizontally.

Claims

Drive for circuit breakers in a circuit-breaker assembly, in particular an air-insulated medium-voltage switchgear assembly, having vacuum circuit breakers (VS1, VS2, VS3) arranged in a disconnecting insert, the vacuum circuit breakers being integrated in a pole module which can be displaced, by means of a disconnector drive, for the purpose of realizing the disconnecting function, the breaker drive being equipped with a controllable drive shaft (AW), whose rotary deflection is transferred, by means of cam levers (MH1, MH2) in both end positions of the disconnector, to a radially deflectable control shaft (SW) which is connected to horizontally deflectable push rods (SS...) which correspond in number to the number of phases to be switched, each push rod vertically deflecting the respectively moveable contact part of the vacuum circuit breakers by means of a hinged lever which is mounted on a fixed pivot,
characterized by the following features
1.1 the vacuum circuit breakers (VS...) can be controlled in a common tube drive plane (RE),

1.2 the pole module can be controlled in a common pole module drive plane (PE),

1.3 the tube drive plane (RE) is arranged such that it is offset with respect to the pole module drive plane (PE) by a right angle (90 degrees),

1.4 the push rods (SS...) are arranged one behind the other between the cam levers (MH...) of the control shaft (SW) such that, when the moveable contact parts of the vacuum circuit breakers (VS...) are switched, the control shaft (SW) is alternately subjected to tensile stress and compressive stress, or vice versa.
Drive for circuit breakers in a circuit-breaker assembly according to Claim 1,
characterized by the following feature
2.1 the hinged levers (GH..) are controlled by a respective dedicated contact pressure spring (KF...) such that, when the moveable contact parts of the vacuum circuit breakers (VS...) are switched, the tensile stress (ZK) of the contact pressure spring (KF...) acts as a contact pressure force (KK).
Drive for circuit breakers in a circuit-breaker assembly according to Claim 1 and Claims 1 and 2,
characterized by the following feature
3.1 the moveable contact parts of the vacuum circuit breakers (VS..) are extended by a tube coupling rod (RK...), there being a straight non-positive connection, via the corresponding hinged lever (GH...), between the free end of said tube coupling rod and the respective push rod (SS...).