DE69305147T2

DE69305147T2 - Contact device

Info

Publication number: DE69305147T2
Application number: DE1993605147
Authority: DE
Inventors: Jan Karlsson
Original assignee: Asea Brown Boveri AB
Current assignee: ABB AB
Priority date: 1992-12-22
Filing date: 1993-12-17
Publication date: 1997-06-12
Anticipated expiration: 2013-12-18
Also published as: SE9203872L; SE9203872D0; EP0603762A1; SE501134C2; DE69305147D1; EP0603762B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Die Kontaktanordnung ist in erster Linie für zurückziehbare Geräte bestimmt, die im Falle eines Kurzschlusses von einem hohen Strom durchflossen werden, wie beispielsweise Hochspannungs-Leistungsschalter, die auf einem Fahrgestell montiert sind.The invention relates to a contact arrangement according to the preamble of claim 1. The contact arrangement is primarily intended for retractable devices through which a high current flows in the event of a short circuit, such as high-voltage circuit breakers mounted on a chassis.

Bei einem Kurzschluß ist ein auf einem Fahrgestell montierter Hochspannungs-Leistungsschalter starken herausdrückenden Kräften ausgesetzt. Diese Kräfte führen zu einer Abbiegung der Pole und versuchen, das Fahrgestell in Fahrtrichtung zu schieben. Wenn diese Bewegung größer als die Länge des Kontakteingriffes ist, kommt es zu einem Ausfall des Leistungsschalters.During a short circuit, a high-voltage circuit breaker mounted on a chassis is subjected to strong push-out forces. These forces cause the poles to deflect and attempt to push the chassis in the direction of travel. If this movement is greater than the length of the contact engagement, the circuit breaker will fail.

US-A-4 596 438 beschreibt eine Einsteckkontakt-Vorrichtung zur Verbindung von zwei Schienen, die gegeneinander verschiebbar sind und von denen jede einen Kontaktschlitz mit zwei sich gegenüberliegenden parallelen Kontaktflächen hat. Die Kontaktvorrichtung enthält zwei zusammenarbeitende längliche Kontaktglieder, die unter der Wirkung einer Kontaktandruckfeder stehen und die zwei elektrisch parallel geschaltete Strompfade zwischen den beiden Schienen bilden. An den beiden Endabschnitten der Kontaktvorrichtung schneiden sich die Strompfade, während in einem relativen langen Mittelabschnitt der Kontaktvorrichtung die Strompfade sich parallel zueinander und relativ dicht nebeneinander erstrecken, wobei der Kontaktdruck automatisch beim auftreten eines Stromstoßes, bedingt durch die steigenden elektrodynamischen Kräfte, ansteigt.US-A-4 596 438 describes a plug-in contact device for connecting two rails which can be moved relative to one another and each of which has a contact slot with two opposing parallel contact surfaces. The contact device contains two cooperating elongated contact members which are under the action of a contact pressure spring and which form two electrically parallel current paths between the two rails. At the two end sections of the contact device, the current paths intersect, while in a relatively long middle section of the contact device, the current paths extend parallel to one another and relatively close to one another, with the contact pressure automatically increasing when a current surge occurs, due to the increasing electrodynamic forces.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kontaktanordnung der eingangs genannten Art mit einem Schnappverbinder zu entwickeln, durch den die oben genannten Probleme bei beispielsweise auf einem Fahrgestell montierten Hochspannungs-Leistungsschaltern beseitigt werden können.The invention is based on the object of developing a contact arrangement of the type mentioned at the outset with a snap connector, by means of which the above-mentioned problems in high-voltage circuit breakers mounted on a chassis, for example, can be eliminated.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Kontaktanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welche erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.To solve this problem, a contact arrangement according to the preamble of claim 1 is proposed, which according to the invention has the features mentioned in the characterizing part of claim 1.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den zusätzlichen Ansprüchen genannt.Further embodiments of the invention are mentioned in the additional claims.

In der Anordnung gemäß der Erfindung werden die Stromkräfte dazu verwendet, die Kontakte des Leistungsschalters im Falle eines Stromstoßes in ihrer Lage zu halten. Auf diese Weise können die Schalterpole entsprechend des anderen Beanspruchungen bemessen werden und die Verriegelung des Fahrgestells erleichtert werden. Die Anordnung basiert in einem gewissen Maße auf der Kontaktvorrichtung, die in der oben erwähnten US-A-4 596 438 beschrieben wird, ist jedoch gemäß der Erfindung derart verbessert, daß sie auch für andere Zwecke eingesetzt werden kann.In the arrangement according to the invention, the current forces are used to hold the contacts of the circuit breaker in position in the event of a current surge. In this way, the switch poles can be dimensioned to withstand the other stresses and the locking of the chassis can be facilitated. The arrangement is based to a certain extent on the contact device described in the above-mentioned US-A-4 596 438, but is improved according to the invention so that it can also be used for other purposes.

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigenThe invention will be explained in more detail using the embodiments shown in the figures. They show

Figur 1 einen auf einem Fahrgestell montierten Leistungsschalter, der an eine Hochspannungsschalteranlage angeschlossen ist und mit einer Kontaktanordnung gemäß der Erfindung versehen ist,Figure 1 shows a chassis-mounted circuit breaker connected to a high-voltage switchgear and provided with a contact arrangement according to the invention,

Figuren 2 und 3 die Kontaktanordnung in Seitenansicht beziehungsweise in Draufsicht während des normalen Betriebes,Figures 2 and 3 the contact arrangement in side view or in plan view during normal operation,

Figur 4 die Kontaktanordnung in Seitenansicht, wenn sie von einem Kurzschlußsrom durchflossen wird.Figure 4 shows the contact arrangement in side view when a short-circuit current flows through it.

Der in Figur 1 gezeigte Hochspannung Leistungsschalter 1 ist für eine Nennspannung von 72,5 kV bestimmt und hat drei Pole, von denen in Figur 1 nur einer dargestellt ist. Der Schalter ist zusammen mit seiner Betätigungsvorrichtung 2 auf einem Fahrgestell 3 montiert, das zwischen einer Betriebsstellung und einer Abschaltstellung mit Hilfe einer Handkurbel oder eines Motors verschoben werden kann. Durch Vorrichtungen zur Verriegelung des Wagens in den erwähnten Stellungen wird eine fehlerhafte Betätigung verhindert.The high-voltage circuit breaker 1 shown in Figure 1 is designed for a nominal voltage of 72.5 kV and has three poles, of which only one is shown in Figure 1. The switch is mounted together with its operating device 2 on a carriage 3 which can be moved between an operating position and a switch-off position by means of a hand crank or a motor. Devices for locking the carriage in the above-mentioned positions prevent incorrect operation.

Jeder Schalterpol besitzt eine Unterbrechereinheit 5, die von einem hohlen Stützisolator 4 getragen wird und die die stromunterbrechenden Kontakte des Schalterpols enthält. Das Schließen und Öffnen des Leistungsschalters erfolgt durch eine Betätigungsvorrichtung 2 über eine im Stützisolator 4 angeordnete Betätigungsstange. Die Unterbrechereinheit 5 ist mit einem oberen beziehungsweise einem unteren Verbindungsglied 6 beziehungsweise 7 versehen, an denen gabelförmige Einsteckkontakte 8 beziehungsweise 9 befestigt sind. In der Betriebsstellung des Leistungsschalters stehen die Einsteckkontakte 8 und 9 leitend mit den festen Kontaktstücke 12 beziehungsweise 13, die von den Stützisolatoren 10, 11 getragen werden, im Eingriff. Das obere Kontakstück 12 kann beispielsweise mit einer Sammelschiene verbunden sein, und das untere Kontaktstück 13 kann mit der abgehenden Leitung verbunden sein.Each switch pole has an interrupter unit 5, which is supported by a hollow support insulator 4 and which contains the current-interrupting contacts of the switch pole. The circuit breaker is closed and opened by an actuating device 2 via an actuating rod arranged in the support insulator 4. The interrupter unit 5 is provided with an upper and a lower connecting member 6 and 7, respectively, to which fork-shaped plug-in contacts 8 and 9 are attached. In the operating position of the circuit breaker, the plug-in contacts 8 and 9 are in conductive engagement with the fixed contact pieces 12 and 13, respectively, which are supported by the support insulators 10, 11. The upper contact piece 12 can, for example, be connected to a busbar, and the lower contact piece 13 can be connected to the outgoing line.

Wenn ein Kurzschlußsrom durch den Leistungsschalter fließt, sind die Schalterpole großen mechanischen Kräften ausgesetzt, die beim Fehlen geeigneter Vorkehrungen eine Abbiegung der Pole in die durch gestrichelte Linien 1' angedeutete Lage verursachen können. Hierdurch kann es zu einer Kontaktrennung an dem Kontaktpunkt 8, 12 kommen, bevor der Strom durch die Unterbrechereinheit 5 unterbrochen worden ist. Eine solche Kontaktrennung würde zu einem Lichtbogen zwischen dem Kontakpunkten 8, 12 führen, was zu einer Zerstörung des Leistungsschalters und anderen Schäden der Schaltanlage führen kann.When a short-circuit current flows through the circuit breaker, the switch poles are subjected to large mechanical forces, which, in the absence of suitable precautions, can cause the poles to deviate into the position indicated by the dashed lines 1'. This can lead to contact separation at the contact point 8, 12 before the current has been interrupted by the interrupter unit 5. Such a contact separation would lead to an arc between the contact points 8, 12, which can lead to destruction of the circuit breaker and other damage to the switchgear.

Um die oben beschriebene Abbiegung der Unterbrecherpole zu verhindern, ist gemäß der Erfindung ein vom Strom beeinflußter Schnappverbinder parallel zu den Kontaktpunkten 8, 12 angeordnet. Zu diesem Verbinder, der in den Figuren 2 bis 4 separat gezeigt ist, gehört eine Einsteckkontakt-Vorrichtung 16, die von einem ersten Kontaktglied 40 getragen wird, welches an dem oberen Verbindungsglied 6 des Leistungsschalters befestigt ist und welches in der Betriebsstellung des Leistungsschalters in ein zweites Kontaktglied 50 eingeführt ist, welches an dem Kontaktstück 12 befestigt ist.In order to prevent the bending of the breaker poles described above, according to the invention a current-influenced snap connector is arranged parallel to the contact points 8, 12. This connector, which is shown separately in Figures 2 to 4, includes a plug-in contact device 16 which is carried by a first contact member 40 which is attached to the upper connecting member 6 of the circuit breaker and which, in the operating position of the circuit breaker, is inserted into a second contact member 50 which is attached to the contact piece 12.

Die Einsteckkontakt-Vorrichtung 16 ist im Prinzip so aufgebaut, wie es in der oben genannten US-A-4 596 438 beschrieben ist. Zu ihr gehören zwei langgestreckte Kontaktglieder 20 und 30 und eine diese umgebende Feder 17. Jedes Kontaktglied 20, 30 hat ein ebenes rechtwinkliges Mittelteil 21 beziehungsweise 31 und zwei Endabschnitte, die sich aus der Ebene des Mittelteils in derselben Richtung senkrecht zu der länglichen Erstreckung des genannten Mittelteils erstrecken. Einer der Endabschnitte besteht aus einer mittleren Kontaktzunge 22 beziehungsweise 32, die in der Symmetrieebene des entsprechenden Kontaktgliedes liegt, während der andere Endabschnitt aus zwei seitlichen Kontaktzungen 23, 24 beziehungsweise 33, 34 besteht, die an je einer Seite der Symmetrieebene liegen. Der Spalt zwischen den seitlichen Kontaktzungen ist größer als die Dicke der mittleren Kontaktzunge.The plug-in contact device 16 is constructed in principle as described in the above-mentioned US-A-4 596 438. It comprises two elongated contact members 20 and 30 and a spring 17 surrounding them. Each contact member 20, 30 has a flat rectangular central part 21 or 31 and two end sections which extend from the plane of the central part in the same direction perpendicular to the elongated extension of said central part. One of the end sections consists of a central contact tongue 22 or 32 which lies in the plane of symmetry of the corresponding contact member, while the other end section consists of two lateral contact tongues 23, 24 or 33, 34 which are each on one side of the plane of symmetry. The gap between the side contact tongues is larger than the thickness of the middle contact tongue.

Die beiden Kontakglieder 20, 30 der Kontaktvorrichtung sind so positioniert, daß sie sich derart gegenüberliegen, daß das mittelere Kontaktglied 22 des Kontaktgliedes 20 zwischen den Seitenkontaktzungen 33, 34 des Kontaktgliedes 30 liegt, während die mittlere Kontaktzunge 32 des Kontaktgliedes 30 zwischen den Seitenkontaktzungen 23, 24 des Kontaktgliedes 20 liegt.The two contact members 20, 30 of the contact device are positioned so that they face each other such that the middle contact member 22 of the contact member 20 lies between the side contact tongues 33, 34 of the contact member 30, while the middle contact tongue 32 of the contact member 30 lies between the side contact tongues 23, 24 of the contact member 20.

Die Feder 17 ist eine Blattfeder, die im wesentlichen in eine U-Form gebogen ist und die Kontaktglieder 20,30 umgibt, wobei die Schenkel der Feder mit Federarmen 18, 19 ausgebildet sind, die sich in entgegengesetzter Richtung in Längsrichtung der Kontaktglieder erstrecken.The spring 17 is a leaf spring which is essentially bent into a U-shape and surrounds the contact members 20, 30, the legs of the spring being formed with spring arms 18, 19 which extend in opposite directions in the longitudinal direction of the contact members.

Die Einsteckkontakt-Vorrichtung 16 ist in einem Schlitz 41 im Kontakglied 40 befestigt, welches von dem oberen Verbindungsglied 6 des Leistungsschalters getragen wird. Das Kontaktglied 40 ist mit Blockierflanschen 42 versehen, die derart angeordnet sind, daß die Endabschnitte 22, 33, 34 der Einsteckkontakt-Vorrichtung 16 in den Schlitz 41 gepreßt werden können, worauf die Blockierflansche 42 die Kontaktvorrichtung 16 in dem Kontaktglied 40 festhalten. Der Schlitz 41 hat sich gegenüberliegende Kontaktfläche 43, 44, mit denen die Endabschnitte der Kontaktglieder 20, 30 in der Einsteckkontakt-Vorrichtung in Kontaktstehen.The plug-in contact device 16 is secured in a slot 41 in the contact member 40 which is carried by the upper connecting member 6 of the circuit breaker. The contact member 40 is provided with blocking flanges 42 which are arranged such that the end portions 22, 33, 34 of the plug-in contact device 16 can be pressed into the slot 41, whereupon the blocking flanges 42 hold the contact device 16 in the contact member 40. The slot 41 has opposing contact surfaces 43, 44 with which the end portions of the contact members 20, 30 in the plug-in contact device are in contact.

Das zweite Kontaktglied 50, das an dem oberen stationären Kontaktstück 12 befestigt ist, besteht aus einem im wesentlichen U-förmigen Joch aus elastischem Flachmaterial, beispielsweise aus Berylliumkupfer. Das Joch kann aus zwei L- Teilen zusammengesetzt sein, wie dies Figur 2 zeigt, oder es kann aus einem Teil bestehen. In jeden Schenkel des Joches ist eine Zunge 51 eingestanzt zur Bildung eines Verriegelungsloches 52, das innerhalb des Verriegelungsstreifens (43) liegt, welches von dem freien Endabschnitt des Schenkels gebildet wird (Figur 3). Die einander zugewendeten flachen Seiten der beiden Zungen bilden Kontakflächen 54, 55, die den Endabschnitten 23, 24 beziehungsweise 32 des Kontaktgliedes 20 beziehungsweise 30 der Einsteckkontakt-Vorrichtung gegenüberliegen.The second contact member 50, which is attached to the upper stationary contact piece 12, consists of a substantially U-shaped yoke made of elastic flat material, for example of beryllium copper. The yoke can be composed of two L-parts, as shown in Figure 2, or it can consist of one part. In each leg of the yoke a tongue 51 is punched to form a locking hole 52 which lies within the locking strip (43) which is formed by the free end portion of the leg (Figure 3). The flat sides of the two tongues facing each other form contact surfaces 54, 55 which lie opposite the end portions 23, 24 and 32 of the contact member 20 and 30 of the plug-in contact device.

Zwischen der oberen gewöhnlichen Einsteckkontakt-Vorrichtung 8, 12 des Leistungsschalters und den parallel geschalteten Schnappverbindern 16, 40, 50 findet eine Unterteilung des Stromes statt, wobei nur ein kleiner Teil des Gesamtstromes durch den Schnappverbinder fließt. Bei normalem Betriebsstrom ist die durch den Strom erzeugte Kraft, die durch die beiden Kontaktglieder 20, 30 verläuft und als eine anziehende Kraft zwischen dem Mittelabschnitt der parallelen Kontakglieder 20, 30 wirkt, relativ klein; daher werden die elastischen Zungen 51 des Kontaktgliedes 50 nicht nennenswert beeinflußt, sondern behalten ihre Lage in der Ebene der Jochschenkel gemäß Figur 2 bei. Wenn jedoch andererseits ein Kurzschluß in dem Kreis auftritt, in welchen der Leistungsschalter eingeschaltet ist, kommt es augenblicklich zu einem starken Anstieg des Stromes, wodurch die anziehende Kraft zwischen den Kontaktgliedern 20 und 30 bedeutend größer wird als die Federkraft der Zunge 51. Dies führt dazu, daß die Endabschnitte 23, 24 beziehungsweise 32 der Kontaktglieder gegen die Kraft der Zungen 51 in die Verriegelungslöcher 42 (Figur 4) gepreßt werden, wodurch eine Abbiegung des Schalterpols und die daraus resultierende Gefahr eines Lichtbogens zwischen den Kontakten 8 und 12 verhindert wird.Between the upper ordinary plug-in contact device 8, 12 of the circuit breaker and the parallel-connected snap connectors 16, 40, 50, a division of the current takes place, with only a small part of the total current flowing through the snap connector. At normal operating current, the force generated by the current, which passes through the two contact members 20, 30 and acts as an attractive force between the central portion of the parallel contact members 20, 30, is relatively small; therefore, the elastic tongues 51 of the contact member 50 are not appreciably affected, but maintain their position in the plane of the yoke legs according to Figure 2. On the other hand, if a short circuit occurs in the circuit in which the circuit breaker is switched on, there is an instantaneous sharp increase in current, whereby the attractive force between the contact members 20 and 30 becomes significantly greater than the spring force of the tongue 51. This results in the end portions 23, 24 and 32 of the contact members being pressed against the force of the tongues 51 into the locking holes 42 (Figure 4), thereby preventing deflection of the switch pole and the resulting risk of an arc between the contacts 8 and 12.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschränkt, sondern kann auch für andere Typen von zurückziehbaren Geräten verwendet werden, um die Kontakte mit Hilfe der Stromkräfte in ihrer Lage festzuhalten, wenn ein Kurzschlußstrom durch das Gerät fließt.The invention is not limited to the embodiment shown, but can also be used for other types of retractable devices to remove the contacts by means of the current forces to hold it in place when a short-circuit current flows through the device.

Claims

1. Contact arrangement for the electrical connection of two connecting members (6, 12) which are displaceable relative to one another, said arrangement comprising a plug-in contact device (16) which is carried by a first contact member (40) which is fastened to one of the connecting members (6) and which can be inserted into a second contact member (50) which is fastened to the other connecting member (12), each of the two contact members (40, 50) having two mutually facing contact surfaces (43, 44) and (54, 55), respectively, the plug-in contact device (16) being provided with two cooperating elongate contact members (20, 30) which are arranged next to one another and form two electrically parallel-connected current paths (I₁, I₂) between the two contact members (40, 50) and which, under the action of a Contact pressure generating spring (17), and wherein the contact members (20, 30) are designed such that the said current paths (I₁, I₂) intersect at the two end sections of the contact device and run essentially parallel to one another in a relatively long middle section of the contact device to generate an electrodynamic contact pressure amplification, characterized in that the said second contact member (50) has two essentially parallel legs, each of which has an elastic tongue (51) arranged within a locking web (53) which is formed by the free end section of the leg, and that the mutually facing flat sides of the tongues (51) form the contact surfaces (54, 55) of the said second contact member.

2. Contact arrangement according to claim 1, characterized in that each of the contact members (20,30) of the contact device (16) has a substantially straight central portion (21, 31) and two end portions which extend from the central portion in the same direction laterally to the longitudinal direction of the central portion (21, 31).

3. Contact arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the said second contact member (50) is manufactured by punching and bending sheet metal made of elastic material, for example beryllium copper.

4. Use of a contact arrangement according to one of the preceding claims as a snap connector parallel to a normal plug-in contact (8, 12) in a retractable high-voltage device (1) for securing the plug-in contact in the contact position when a short-circuit current flows through the device.