AT232117B

AT232117B - Trennschalter mit einem um die Symmetrieachse zwischen den beiden Trennpol-Elektroden drehbaren Trennbolzen

Info

Publication number: AT232117B
Application number: AT694160A
Authority: AT
Inventors: Alfred Dipl Ing Imhof
Original assignee: Moser Glaser & Co Ag
Priority date: 1960-08-31
Filing date: 1960-09-12
Publication date: 1964-03-10

Description

Trennschalter mit einem um die Symmetrieachse zwischen den beiden Trennpol-Elektroden drehbaren Trennbolzen
Die Erfindung betrifft metallisch umkapselter, mit einem flüssigen oder gasförmigen Isolierstoff ho- her Durchschlagfestigkeit gefüllter Trennschalter mit einem um die Symmetrieachse zwischen den beiden
Trennerpolelektroden drehbaren Trennbolzen, der in der Unterbrechungslage senkrecht zur Polachse steht und in dieser Stellung mit einem geerdeten metallisch leitenden Ring in Kontakt steht.

Es sind also bereits Schwenktrenner bekannt, deren Trennbolzen in der Ausschaltlage an Erde liegen.

Der Antrieb erfolgt hiebei durch ein lsoliergestänge am Ende des Schwenkteiles.

Erfindungsgemäss wird nun vorgeschlagen, dass der leitende Trennbolzen in symmetrischer Weise eine isolierte metallische Elektrode von Kugel- oder Zylinderform durchdringt, deren Antrieb über eine die metallische Umhüllung durchdringende gegen Erde isolierte Welle erfolgt, und deren Durchmesser klei- ner ist als der Polabstand, so dass die Spannung Pol-Erde mit der nötigen Sicherheit aufrecht bleibt.

Durch erfindungsgemässe Anordnung wird insbesondere erreicht, dass nicht nur die Gesamtabmessun- gen des erfindungsgemässen Trennschalters weitgehend reduziert werden können, sondern dass auch die
Menge des verwendeten fliessbaren Dielektrikums ausserordentlich gering ist.

Die Fig. 1 - 3 zeigen Ausführungsbeispiele von Trennern nach der Erfindung : Fig. 1 zeigt einen ge- kapselten Trenner, dessen Gehäuse vollständig mit einem fliessbaren Dielektrikum gefüllt ist. Fig. 2 zeigt oben im Aufriss, unten im Grundriss einen Trenner mit ausserordentlich geringer Menge von fliessbarem
Dielektrikum, d. h. die Isolierung des Trenners besteht in diesem Fall bis auf die enge Trennfuge zwi- schen dem beweglichen und dem unbeweglichen Teil des Trenners aus einem festen Isolierstoff. Fig. 2a zeigt ein Detail der alternativen Ausführung der Lagerung des beweglichen Trennerteiles nach Fig. 2. Fig. 3 zeigt eine weitere Bauart des Trenners, der für senkrecht zueinander gefuhrte Leitersysteme vorgesehen ist.

Fig. 3a zeigt einen solchen Trenner im ausgeschalteten Zustand, während Fig. 3b den Trenner im geschlossenen Zustand zeigt. Fig. 3c zeigt schematisch das Prinzip einer alternativen Ausführung des erfindungsgemässen Trenners nach Fig. 3a und b, bei welchem an Stelle eines kugelförmigen drehbaren Teiles ein zylindrischer drehbarer Teil aus festem Isolierstoff tritt.

Der Aufbau des erfindungsgemässen Trenners soll zunächst an Hand von Fig. 1 erläutert werden.

Zwischen den beiden Polen 1 und 2, die von den Durchführungen und 6 getragen sind, befindet sich der Trennbolzen 3 (gezeichnet fur geoftneten Zustand, gestrichelt fur geschlossenen Zustand des Trenners). Dieser ist um die zur Verbindungsachse der Trennerpole 1 und 2 senkrechte Symmetrieachse 8 drehbar mittels einer Isolierwelle. Im geöffneten Zustand liegt der Trennbolzen in der Ebene der ringförmigen Erdelektrode 4 und ist mit ihr im Kontakt, so dass er dann selber am Erdpotential liegt. Das die beiden Polelektroden und den Trennbolzen allseitig umschliessende Gehäuse 11 ist gefüllt mit einem fliessbaren Dielektrikum 7 von höherer Durchschlagfestigkeit als atmosphärische Luft, z.

B. Öl, ein Chlor- oder Fluor-Kohlenwasserstoff, Sf, usw. und besteht vorteilhaft aus zwei Teilen, die vorzugsweise beim Erdungsring lösbar zusammen verbunden, insbesondere zusammengeschraubt sein können.

Im geöffneten Zustand eines erfindungsgemässen Trenners besteht keine Kriechstrecke von Pol zu Pol und die möglichen Durchschlagspfade von Pol zu Pol sind doppelt so lang wie von Pol nach Erde, sie gehen

stets nahe an "Erde", nämlich am geerdeter Trennbolzen 3 und dem geerdeten Ring 4vorbei. Ein Durch- schlag Pol-Pol ist daher unmöglich. Dies trifft auch dann zu, wenn der Trennbolzen durch einen Schirm aus festem Isolierstoff umhüllt ist, ein allfälliger Durchschlag bei geöffnetem Trenner vollzieht sich dann zwischen Pol und Erdungsring.

Das Gehäuse 11 kann selbstleitend sein und an Erde liegen, kann aber auch aus Isolierstoffbestehen, welcher dann vorzugsweise mit einer metallisch leitenden und geerdeten Hülle versehen sein kann. Das Gehäuse ist vorzugsweise mindestens teilweise durchsichtig, damit die Trennerstellung von aussen sichtbar ist.

Die beiden Durchführungen sind bei dem Ausführungsbeispiel Fig. 1 als in geradliniger Verlängerung derTrennstrecke angeordnet gezeichnet. Sie können aber, ohne dass sich im Wesen des Trenners etwas ändert, auch z. B. senkrecht zur Polachse liegen, sei es in ein und derselben Ebene oder in zwei aufeinander senkrecht stehenden Ebenen.

Nach dem beschriebenen Prinzip können aber auch Trenner gebaut werden, die sehr kleine Mengen fliessbaren Dielektrikums enthalten. Ein Beispiel dieser Art sei an Hand von Fig. 2 beschrieben, die den Aufriss (oben) und den Grundriss (unten) zeigt. Zwischen den beiden kugelförmigen-oder ähnlich gestal- teten - Polen 1 und 2, die zusammen mit den Zuleitungen 3 und 4 in ein festes Dielektrikum 5 eingebettet sind, befindet sich ein kugelförmiger Hohlraum. Darin ist eine Kugel 6 aus festem Isolierstoff um die Achse 7 drehbar. In der Kugel befindet sich konzentrisch eine zweite Kugel 8 aus Metall, ferner ein Trennerbolzen 9, der sich zusammen mit den konzentrischen Kugeln um die Achse 7 drehen lässt. In der Symmetrie-Ebene der Trennerpole befindet sich ein geerdeter Metallring 10.

Das Isoliergehäuse 5 ist aussen vorteilhaft-dies ist nicht Bedingung - mit einem geerdeten Überzug 11, z. B. einer Metallhülse, versehen, mit Ausnahme der Teilflächen, auf welchen der Spannungsabbau zwischen den Zuleitungen 3 und 4 und Erde erfolgt. Die metallische Hülle ist vorteilhaft als Netz oder mittels Fenster so ausgebildet, dass die Sicht ins Innere des Trenners gewahrt bleibt. Das Isoliergehäuse 5 und der Überzug 11 können auch hier zweiteilig ausgeführt werden. Die Trennung kann vorzugsweise in der Symmetrie-Ebene der beiden Pole um einen gedichteten und lösbaren Flansch 12 erfolgen, damit die Einsetzung der inneren Teile und deren Revision möglich ist. Durch den Flansch erfolgt zweckmässigerweise auch die Zuführung und Ableitung des fliessbaren Isoliermittels in der Fuge 13.

Damit beim Übergang von der Isolierkugel zur Isolierwelle keine Feldinhomogenität entsteht, wird erfindungsgemäss die Übergangsstelle elektrisch leitend gemacht, z. B. durch Einlegen eines Drahtnetzes 14 (Fig. 2a), durch dessen Lücken sich der feste Isolierstoff fugenlos fortsetzt. Der feste Isolierstoff ist dabei vorteilhaft ein Giessharz.

Fig. 3a und b zeigen eine Bauart, die sich für ein System eignet, in dem die Sammelschienen senkrecht zu den Speisefeldern liegen. Sammelschienen und Speisefelder verlaufen in zwei Ebenen, deren Abstand durch die Länge gegeben ist, die der Trenner beansprucht. Man erkennt, dass hier dieser Abstand extrem klein gehalten werden kann, wenn die Stromschienen voll isoliert sind. Auch die seitlichen Abstände dürfen sehr klein sein.

Betrachten wir nun die beiden Stellungen eines solchen Trenners nach Fig. 3a und b :
Im offenen Zustand des Trenners liegt der Trennbolzen 9 in der Symmetrie-Ebene der Pole 1 und 2, wie in Fig. 3a dargestellt. Die Feldkomponenten in tangentialer Richtung sind sehr klein. Dünne Spalten weisen eine relativ hohe spezifische Durchschlagfestigkeit auf. Vorteilhaft ist ein fliessbares Isoliermittel mit ähnlich hoher Dielektrizitätskonstante wie die des festen Stoffes auf beiden Seiten des Spaltes, weil dann die Beanspruchungen am niedrigsten sind.

Im geschlossenen Zustand verbindet der Trennbolzen 9 die Pole 1 und 2, wie in Fig. 3b gezeigt. Das Spaltdielektrikum ist zwar beim eingeschalteten Trenner tangential beansprucht, aber auf seiner ganzen Länge relativ gleichmässig. Je grösser die Metallkugel 8, desto günstiger ist die Feldform. Die Grenze ist gegeben durch die Forderung, dass die umhüllende isolierende Wandung nicht durchschlagen werden darf.

An Stelle des kugelförmigen drehbaren Teiles kann auch, wie in Fig. 3c gezeigt, ein zylindrischer Drehteil verwendet werden. An Stelle eines Trennbolzens tritt hier eine Trennplatte 9 von Rechteckform und an Stelle der umhüllenden Kugel tritt ein umhüllender Zylinder aus festem Isolierstoff. Die Erdelek- : rode ist in diesem Fall selbstredend auch rechteckig. Diese Ausführung benötigt in Richtung der Drehachse etwas mehr Raum. Ihr Vorteil liegt darin, dass bei offenem Trenner die Wege von Trennerpol 1 zu Trennerpol 2, die vorzugsweise kugelförmig gestaltet bleiben, durch das Dielektrikum des Drehteiles hindurch nach Belieben verlängert werden können, um mit noch grösserer Sicherheit einen direkten Durchichlagspfad von Pol zu Pol zu verunmöglichen.

Die bekannten Anforderungen an Trenner sind erfüllt :
1. Ein direkter Kriechweg von Pol zu Pol besteht im geöffneten Zustand des Trenners nicht, da all- 'gallige Kriechentladungen von der Erdelektrode 10 abgefangen werden.

2. Die Stellung des Polverbinders 9 ist von aussen erkennbar : a) direkt durch das durchsichtige Gehäuse, b) durch die Stellung des äusseren Antriebhebels.

Bei Beginn des Öffnens des Trenners bilden sich im fliessbaren Dielektrikum, wenn dieses eine Flüs- sigkeit ist, Gasblasen durch den Abreissfunken der Kontakte. Der kleinen Abmessungen wegen kann zwar die Öffnung sehr rasch erfolgen, so dass die Abreisszeit und damit die Gasmenge gering sind. Die Gase werden durch Zirkulation und Entgasung (Vakuumbehandlung) der Isolierflüssigkeit entfernt. Im Spalt selbst können sie unschädlich gemacht werden durch Anwendung von Überdruck.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Metallisch umkapselter, mit einem flüssigen oder gasförmigen Isolierstoff hoher Durchschlagsfe- stigkeit gefüllter Trennschalter mit einem um die Symmetrieachse zwischen den beiden TrennerpoleieK- troden drehbaren Trennbolzen, der in der Unterbrechungslage senkrecht zur Polachse steht und in dieser
Stellung mit einem geerdeten metallisch leitenden Ring in Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, dass der leitende Trennbolzen in symmetrischer Weise eine isolierte metallische Elektrode von Kugel- oder
Zylinderform durchdringt, deren Antrieb über eine die metallische Umhüllung durchdringende gegen Erde isolierte Welle erfolgt, und deren Durchmesser kleiner ist als der Polabstand, so dass die Spannung Pol-
Erde mit der nötigen Sicherheit aufrecht bleibt.

Claims

2. Trenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Trenner die Form einer Durchführung mit einem metallischen geerdeten Mittelteil und isolierenden Enden aufweist.

3. Trenner nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Trenner die Form von zwei sich in Trenndistanz kreuzenden Durchführungen aufweist.

4. Trenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden festen Tren- nerpole im wesentlichen eine Kugelform aufweisen.

5. Trenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Trennbolzen und leitende Kugel in einer konzentrischen Kugel aus festem Dielektrikum eingebettet sind, wobei die beiden kontaktmachenden Trennbolzenenden aus dieser Kugel herausragen.

6. Trenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Polelektroden in festes Dielektrikum eingebettet sind, welches die drehbare Kugel unter Belassung einer Fuge umschliesst.

7. Trenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennbolzen die Form einer rechteckigen Platte aufweist, deren axiale Länge kürzer ist als der geerdete Rahmen.

8. Trenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennplatte in einen Zylinder aus festem Dielektrikum eingebettet ist, der axial länger ist als die Trennplatte.

9. Trenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dielektrizitätskonstante des fliessbaren Dielektrikums angenähert gleich der Dielektrizitätskonstante des festen Dielektrikums ist.

10. Trenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der fliessbare Isolierstoff unter Überdruck steht.

11. Trenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der fliessbare Isolierstoff durch ein Rohrsystem mit einem Speise-, Reinigungs- und Entgasungsgerät in Verbindung steht und durchbewegt wird.

12. Trenner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zirkulation des fliessbaren Dielektrikums durch Öffnungen erfolgt, die im Erdungsring angebracht sind.

13. Trenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse mindestens teilweise aus durchsichtigem Material besteht, z. B. einem durchsichtigen Kunstharz oder einem mineralischen Glas.

14. Trenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromzuleitungen als gesteuerte Durchführungen ausgebildet sind.

15. Trenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromzuleitungen als Fugenverbindungen ausgebildet sind.

16. Trenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse aus zwei Teilen besteht, die vorzugsweise in der Symmetrie-Ebene der Polelektroden zusammen lösbar verbunden sind.