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Schubtrennschalter in gekapselter Bauweise für Höchstspannungen
Es ist bekannt, Leitungen, Sammelschienen u. dgl. für hohe Spannungen ebenso wie auch die Schaltgeräte in Metallkapselungen unterzubringen, damit auf diese Weise ihre Abmessungen verringert werden können. Dadurch wird ausserdem erreicht, dass der Störpegel von Nachrichtenübertragungsanlagen durch in der Hochspannungslage etwa auftretende Glimmentladungen u. dgl. niedrig gehalten wird.
Bei solchen gekapselten Anlagen wird hinsichtlich des Aufbaues von im wesentlichen zylindrischen Formen ausgegangen, um eine möglichst günstige Feldausnutzung zu erreichen. Eine weitere Verringerung der Abmessungen kann dadurch erreicht werden, dass der Raum zwischen dem Leiter und der meist röhrenförmigen Kapselung durch einen Isolierstoff höherer elektrischer Festigkeit, beispielsweise Giessharz oder ein Isoliergas höheren Drucks, ausgefüllt wird.
Auch ist es bekannt, innerhalb derartiger Kapselungen Leistungsschalter in der Form der Druckluftschalter unterzubringen, bei denen zur Löschung eines Lichtbogens Druckluft verwendet wird. In diesem Fall kann also die Druckluft sowohl zur Löschung des Unterbrechungslichtbogens, gleichzeitig aber auch zur Verringerung der elektrischen Abstände innerhalb der Kapselung dienen.
In solchen Schaltanlagen werden auch Trennschalter benötigt, die dazu dienen, die erwähnten Lei- stungsschalter sowie andere in der Anlage vorhandene Geräte spannungslos und damit gefahrlos zugänglich zu machen. Aus den schon oben erwähnten Gesichtspunkten hinsichtlich der Feldausbildung besteht auch der in einer gekapselten Schaltanlage unterzubringende Trennschalter vorzugsweise aus zwei zylindrischen Kontaktgebilden, die zum Zweck der Schliessung bzw. Öffnung des Trennschalters in Richtung ihrer Achse bewegt werden. Die Fig. l zeigt den grundsätzlichen Aufbau eines solchen Trennschalters für den Fall einer druckgasgekapselten Schaltanlage. Die Zeichnung zeigt die im wesentlichen röhrenförmige Kapselung 1, die zweckmässig aus Metall besteht und somit als geerdet anzusehen ist.
Diese Kapselung wird an ihrer Innenseite, falls erforderlich, mit einer Teilisolierung versehen. Ein Stützisolator 2 trägt den beweglichen Trennschalterkontakt 3. Ein weiterer Stützisolator 4 trägt den festen Trennschalterkontakt 5. Die Stützisolatoren 2 und 4 sind so ausgebildet, dass sie den Verlauf des elektrischen Feldes berücksichtigen. Die Kontaktenden 6 und 7 der beiden Trennschalterkontakte sind gut abgerundet, um möglichst günstige Feldverhältnisse zu erzielen. Zur Betätigung des beweglichen Trennschalterkontaktes dient ein Gestänge 8 mit einem schematisch angedeuteten Kolben 9 in einem Druckluftzylinder 10. Die Druckluft zur Ein- und Ausschaltung wird durch die Leitungen 11 bzw. 12 zugeführt.
Obwohl ein Trennschalter praktisch stromlos geschaltet wird, so ist doch die Entstehung eines Lichtbogens auch beim Abschalten von sehr geringen Stromstärken möglich. Auch bei geöffnetem Leistungsschalter muss ein Trennschalter geringe Ströme unterbrechen, die auf folgende Ursachen zurückzuführen sind : Die Leistungsschalter für Höchstspannungen sind meist mit Mehrfachunterbrechung ausgerüstet. Zum Zweck der gleichmässigen Spannungsaufteilung auf die einzelnen Schalterpole bzw. Trennstrecken, sind parallel hiezu Widerstände oder Kondensatoren geschaltet. Dies bedeutet, dass die Trennstrecken der Leistungsschalter durch die parallel liegenden Widerstände oder Kondensatoren überbrückt sind, so dass auch in der Ausschaltstellung des Leistungsschalters über diese Widerstände bzw. Kondensatoren ein Reststrom. fliesst, der vom Trennschalter unterbrochen werden muss.
Das Auftreten eines Lichtbogens zwischen den Trennschalterkontakten hat zur Folge, dass die elektrischen Feld Verhältnisse erheblich verschlechtert werden, zumal der Lichtbogen durch thermischen Auftrieb, elektrostatische Kräfte usw. aus der Achse des
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Schalters getrieben wird. Es besteht die Gefahr, dass durch einen solchen Ausschaltlichtbogen ein Überschlag zwischen einem Pol des Trennschalters und der Kapselung, d. h. ein Erdschluss, entsteht.
Die Erfindung betrifft einen Schubtrennschalter, der in einen geerdeten rohrförmigen Behälter mit an der Innenwand gegebenenfalls vorhandener Isolierschicht eingebaut und so geformt ist, dass zwischen seinen Teilen und der Behälterwand ein günstiger, kleine Abmessungen ergebender Feldverlauf besteht.
Kennzeichnend für diesen Schubtrennschalter sind folgende Merkmale : a) Das bewegliche Schaltorgan ist ein Rohr, das sich im Verlauf der Schaltbewegung über in der Achsrichtung einander gegenüberstehende feste Kontakte schiebt und an seiner Innenseite ringförmige Kontaktflächen im Abstand der Trennstrecke aufweist. b) Das rohrförmige Schaltorgan ist in seinem vor dem ersten Ringkontaktliegenden Teil innen und aussen isoliert und so lang, dass ein im Verlauf einer Ausschaltbewegung am Ringkontakt fussender Lichtbogen bereits abgerissen ist, wenn der isolierte Teil des Schaltorgans den festen Gegenkontakt verlässt.
Ein im Verlauf der Öffnungsbewegung etwa entstehender Lichtbogen bleibt daher im Innern des rohrförmigen Schaltorgans und kann das elektrische Feld, das zwischen diesem Schaltorgan und der Behälterwand besteht, nicht nachteilig beeinflussen. Durch diese Massnahmen entfällt die Notwendigkeit, ander Einbaustelle eines Schubtrennschalters in der rohrförmigen Kapselung eine verstärkte Isolation vorzusehen oder den Durchmesser der Kapselung zu vergrössern. In der Zeichnung Fig. 2 und 3 sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.
In Fig. 2 ist ein Schubtrennschalter nach der Erfindung in verschiedenen Schaltstellungen dargestellt, u. zw. zeigt die Fig. 2a den Trennschalter in der Einschaltstellung, die Fig. 2b eine Stellung im Verlauf der Ausschaltbewegung und die Fig. 2c den ausgeschalteten Trennschalter. Der Trennschalter ist in eine gegebenen- falls mit einer Teilisolierung versehene Ka pselung 1 einge baut. D abei steht sowohl der linke Trennschalterkontakt 30 als auch der rechte Trennschalterkontakt 31 fest. Beide Kontakte werden durch scheibenförmige isolierende Stützkörper 32 innerhalb der Kapselung in ihrer Lage gehalten. Das bewegliche Schaltorgan 33 ist rohrförmig und besitzt an seiner Innenseite die ringförmigen Kontaktstellen 34, 35. Das linke Ende des Schaltorgans ist von einer Teilisolierung 36 ganz eingehüllt.
Gegebenenfalls ist das rohrförmige Schaltorgan noch durch Scheibenisolatoren 37, die sich mit ihm mitbewegen, gegen die Kapselung 1 abgestützt.
Zur Ausschaltung wird das Schaltorgan 33 einschliesslich der scheibenförmigen Stützkörper 37 nach rechts bewegt. In der mit Fig. Sb bezeichneten Lage hat die ringförmige Kontaktfläche 34 bereits den linken festen Kontakt 30 verlassen. An dieser Stelle entsteht gegebenenfalls ein Lichtbogen 38, der vom festen Kontakt 30 zu der ringförmigen Kontaktfläche 34 führt. Dieser Lichtbogen brennt jedoch innerhalb des durch die Teilisolierung 36 umgrenzten Raumes des Schaltorgans und kann daher das elektrische Feld in bezug auf die Kapselung l nicht verschlechtern.
W Fig. 2c ist schliesslich der Trennschalter in der Ausschaltlage dargestellt. Die Grösse der Trennstrecke ist durch den in Achsrichtung gemessenen Abstand zwischen den Trennschalterkontakten 30,31 gegeben.
Beide Kontaktflächen 34, 35 des beweglichen Schaltorgans liegen auf dem festen Trennschalterkontakt 31 auf.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 3 unter Weglassung konstruktiver Einzelheiten schematisch dargestellt. Innerhalb der röhrenförmigen Kapselung 1 sind die feststehenden Trennschalterkontakte 40,41 angeordnet. Bei dem festen Trennschalterkontakt 41 ist nur das Kopfende blank, im übrigen ist der daran anschliessende Stromleiter von einer Teilisolierung 42 umhüllt. Eine entsprechende Teilisolierung kann auch auf dem andern Stromleiter bzw. Trennschalterkontakt 40 angebracht sein. Das Schaltorgan 43 ist wieder rohrförmig und besitzt an seiner Innenseite die ringförmigen Kontaktflächen 44,45.
Das linke Ende des Schaltorgans ist, wie auch schon in dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2, von einer
Teilisolierung 46 ganz umhüllt. Ausserdem ist aber im Innern des Trennmessers 43 eine Teilisolierung 47 vorhanden, die sich über die ganze Länge zwischen den ringförmigen Kontaktflächen 44, 45 erstreckt. Dies bedeutet, dass an der Innenseite des Trennmessers lediglich die Kontaktfläche 44 blank ist. Im Verlauf einer Öffnungsbewegung entsteht ein Lichtbogen, der von dem festen Kontakt 40 zu der ringförmigen Kontaktfläche 44 führt. Da ausserdem der Stromleiter 41 mit einer Teilisolierung 42 eingehüllt ist, so ent- steht auch an dieser Stelle ein Lichtbogen, sobald die Kontaktstelle 45 von dem blanken Schalterkopf ab- gleitet.
Auf diese Weise wird eine Unterbrechung des Lichtbogenstroms an zwei in Reihe geschalteten Stel- len erreicht. Die Überdeckung bzw. elektrische Abschirmung des Lichtbogens durch eine Verlängerung des
Schaltmessers muss sich so weit erstrecken, dass der Lichtbogen bereits abgerissen ist, wenn im Verlauf der Öffnungsbewegung das verlängerte, teilisolierte Ende des Schaltorgans den festen Kontakt 40 verlässt.
Das in Fig. 3 dargestellte Beispiel ist durch die doppelte Lichtbogenunterbrechung in bezug auf die Län- genausdehnung des beweglichen Schaltorgans besonders günstig. Es ist zweckmässig, wenn ausserdem in
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bekannter Weise in der Umgebung der Unterbrechungsstellen gasabgebende Stoffe angeordnet werden. Auf diese Weise kann eine sehr gute Lichtbogenlöschung erreicht werden.
Um zu verhindern, dass ionisierte Gase aus dem Innern des rohrförmigen Schaltorgans in den Raum zwischen dem Schaltorgan und der Kapselung gelangen, sind in den feststehenden Trennschalterkontakten 40, 41, z. B. in der Achsmitte, Abzugskanäle vorgesehen, die in der Zeichnung jedoch nicht dargestellt sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schubtrennschalter, der in einen geerdeten rohrförmigen Behälter mit an der Innenwand gegebenenfalls vorhandener Isolierschicht eingebaut und so geformt ist, dass zwischen seinen Teilen und der Behalterand ein günstiger, kleine Abmessungen ergebender Feldverlauf besteht, gekennzeichnet durch folgende Merkmale :
a) Das bewegliche Schaltorgan ist ein Rohr (33, 43), das sich im Verlauf der Schaltbewegung über in der Achsrichtungeinander gegenüberstehende feste Kontakte (30, 31, 40,41) schiebt und an seiner Innenseite ringförmige Kontaktflächen (34, 35, 44, 45) im Abstand der Trennstrecke aufweist. b) Das rohrförmige Schaltorgan (33,. 43) ist in seinem vor dem ersten Ringkontakt (34,44) liegenden Teil innen und aussen isoliert und so lang, dass ein im Verlauf einer Ausschaltbewegung am Ringkontakt (34, 44) fussender Lichtbogen bereits abgerissen ist, wenn der isolierte Teil des Schaltorgans den festen Gegenkontakt (30, 40) verlässt.
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