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Hochspannungsschalter mit Spannungssteuerung
Es ist bekannt, bei Hochspannungsschaltem mit Vielfachunterbrechung die Spannungsverteilung auf die einzelnen Unterbrechungsstellen oder längs des die Schaltkontakte umhüllenden Hohlisolators mittels Kondensatoren oder Widerständen zu steuern, damit jede einzelne Trennstrecke elektrisch möglichst gleich beansprucht wird und keine Gleitfunken im Isolator auftreten (siehe z. B. österr. Patentschrift Nr. 158792). Eine solche Steuerung verhindert jedoch nicht, dass die Spannungsverteilung längs einer Einzeltrennstrecke bei einem sich öffnenden oder geöffneten Schalter ungünstig ausfällt. Aus konstruktiven Gründen ist es in den seltensten Fällen möglich, zwischen den offenen Schalterkontakten ein homogenes Feld zu erreichen.
Bei den meisten Schaltern oder Trennern für Hochspannung ist während der Schaltbewegung oder im geöffneten Zustande das Spannungsgefälle längs der Trennstrecke sehr ungunstig verteilt. Dadurch wird bei Leistungsschaltern eine allfällige Rückzündung beim Erscheinen der wiederkehrenden Spannung nach dem Löschvorgang begünstigt und die endgültige Lichtbogenlöschung erschwert.
Dieser Mangel kann bei Hochspannungs- schaltern, insbesondere bei Schaltern, bei welchen die Einzeltrennstrecken eine hohe Spannungsbeanspruchung aushalten müssen, erfindunggemäss dadurch behoben werden, dass Mittel vorgesehen sind, welche die Spannungssteuerung längs einer oder mehreren Einzeltrennstrecken bewirken.
In der Zeichnung sind drei Beispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Fig. 1, 2 und 3 sind schematische Längsschnitte durch verschiedene Ausführungsformen eines Schalterpoles und Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch den in Fig. 3 gezeichneten Schalterpol. In Fig. 1 ist 1 die Schaltkammer eines Hochspannungsschalterpoles, welche an ihren Enden durch die Metallfassungen 2 und 3 ganz oder auch nur teilweise abgeschlossen ist. Im Innern der Kammer befinden sich die mit den Metallfassungen in elektrischer Verbindung stehenden festen Kontakte 4 und 5, welche bei geschlossenem Schalter durch den beweglichen Kontaktstift 6 überbrückt sind. Bei geöffnetem Schalter tritt die Spannungsdifferenz längs der Trennstrecke, d. h. zwischen der Fassung 2 und dem Kontaktstift 6 einerseits und der Fassung 3 mit dem Kontakt 5 anderseits auf.
Das Spannungsgefälle längs der Trennstrecke wird erfindungsgemäss möglichst günstig verteilt, was beispielsweise mit Hilfe der Steuerkondensatoren 7a bis 7n erreicht werden kann, wie es in der Zeichnung schematisch dargestellt ist. Diese Kondensatoren können ausserhalb der eigentlichen Schaltkammer 1 längs der Trennstrecke angeordnet werden, wobei zweckmässigerweise die einzelnen Steuerkondensatoren 7a bis 7 mit den entsprechenden ringförmigen Steuerelektroden 8 a bis 8n-, elektrisch verbunden sind, um die gewünschte Feldverteilung im- Schaltkammerinnern zu erreichen.
In manchen Fällen kann es aber auch vorteilhafter sein, die Steuermittel in die isolierende Schaltkammerwandung hinein zu verlegen und möglichst nahe um die Einzeltrennstrecke, d. h. den Lichtbogenweg, anzuordnen. Fig. 2 zeigt ein Beispiel dieser Ausführungsart, bei welcher die einzelnen Kondensatorbeläge 9a bis 9n, welche die übliche Form konzentrischer Zylinder aufweisen, in die Kammerwandung 10 eingebettet sind. Bei dieser Konstruktion erübrigen sich besondere, über die Schaltkammerwandung verteilte Steuerelektroden. Die räumliche Anordnung der einzelnen Beläge und deren Kapazitätswerte werden im Sinne der gewünschten Span- nungssteuerung gewählt.
Statt Kondensatoren können aber auch Widerstände als Steuerungsmittel sinngemäss verwendet werden oder auch Kondensatoren kombiniert mit Widerständen.
Bei Schaltern, deren Trennstrecken aus konstruktiven Gründen durch zwei oder mehrere Mäntel gegen aussen isoliert sind, kann es zweckmässig sein, die spannungssteuernden Mittel im Raum zwischen den isolierenden Mänteln unterzubringen, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Der innere Mantel bildet in diesem Beispiel gleichzeitig die Kammerwandung und die spannungssteuernden Mittel 13 a-n sind vom zweiten Mantel 12 umhüllt. Fig. 4 zeigt diese Anordnung im Schnitt.
Bei manchen Schaltern ist es wünschenswert, auch während der Schaltbewegung des Kontaktstiftes die Spannungssteuerung möglichst aufrecht zu erhalten. Beim Vordringen des Kontakt-
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stiftes wird nämlich das gesteuerte Feld zunehmend verzerrt, so dass z. B. in einer Zwischenstellung des Kontaktstiftes das Spannungsfeld ungünstig über die Trennstrecke verteilt ist.
Wie es beispielsweise auch die Fig. 3 und 4 zeigen, kann durch den Einbau einer Zwischenelektrode 14 in die Trennstrecke der erwähnte Nachteil dadurch bedeutend gemildet werden, dass bei der Schaltbewegung der Kontaktstift 6 nach einem gewissen zurückgelegten Weg mit der Zwischenelektrode 14 in Kontakt tritt und die Wirkung der Steuermittel 13a und 13b kurzschliesst. Von diesem Moment an wird die ganze Spannungssteuerung nur von den restlichen Steuermitteln 13c bis 13n übernommen, die dementsprechend die ganze Spannung während einer gewissen Zeit aushalten müssen. Es ist dabei von besonderem Vorteil, die im Schalterinnern vorgesehene Zwischenelektrode 14 annähernd an derjenigen Stelle des Unterbrechungsweges anzubringen, an welcher sich das freie Ende des beweglichen Kontaktstiftes 6 im Augenblick der Löschung des Ausschaltlichtbogens befindet.
Statt nur einer Zwischenelektrode können auch deren mehrere sinngemäss vorgesehen werden, u. zw. unter Verwendung von Kondensatoren oder Widerständen oder auch von beiden kombiniert als Steuermittel und gleichgültig, ob die Steuermittel ausserhalb der eigentlichen Schaltkammer oder in die Schaltkammerwandung selbst eingebaut sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Hochspannungsschalter, insbesondere Schalter, bei welchen die Einzeltrennstellen eine hohe Spannungsbeanspruchung aushalten müssen, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, welche die Spannungssteuerung längs einer oder mehreren Einzeltrennstrecken bewirken.