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Hochspannungsleistungsschalter mit mehreren in Reihe geschalteten
Leistungsschaltstellen pro Pol
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durch den Widerstand fliessenden Reststrom abschaltet. Bei der Spannungstrennstelle ist der Abstand der Kontaktstücke im Ausschaltzustand so gross gewählt, dass die notwendige Isolationsstrecke vorhanden ist.
Bei diesen Schaltgeräten sind zwar zwei Schaltstellen unterschiedlichen Aufbaues vorhanden, von denen jedoch nur die eine eine gegebene Leistung abzuschalten vermag. Die Spannungstrennstelle dient nur dazu, den über ihre Kontaktstücke fliessenden Reststrom abzuschalten.
Mit der Erfindung wird-nun ein Weg gewesen, wie die Vorteile der verschiedenen Schalterbauarten verwertet werden können, ohne deren Nachteile mit in Kauf nehmen zu müssen. Die Erfindung ist durch eine Reihenschaltung von mindestens zwei Leistungsschaltstellen etwa gleicher Schaltleistung, aber unterschiedlichen konstruktiven Aufbaues mit den gleichartigen Leistungsschaltstellen parallel zugeordneten, jeweils gleichartigen Steuerungselementen gekennzeichnet, wobei die eine Leistungsschaltstelle unmittelbar nach Erlöschen des Ausschaltlichtbogens eine schnelle elektrische Verfestigung wie ölschaltstellen oder Druckgasschaltstellen mit Querbeblasung aufweist,
während die andere Leistungsschaltstelle unmittelbar nach der Kurzschlussausschaltung auf einen hohen Spannungswert wie Druckgasschaltstellen mit axialer Beblasung verfestigt.
In der erstgenannten Schaltkammer weist die elektrische Festigkeit der Schaltstrecke unmittelbar nach Erlöschen des Lichtbogens einen steilen Anstieg auf, ohne dabei aber den vollen Wert der Einschwingspannung zu erreichen. Der Anstieg der elektrischen Festigkeit in der zweiten Schaltkammer erfolgt wesentlich langsamer, erreicht jedoch eine Höhe, die der vollen Einschwingspannung standhalten kann. Jeweils zwei derartige Schaltkammern in Reihe bilden eine Gruppe, die beliebig vervielfacht werden kann, wenn der Schalter für höchste Spannungen ausgelegt werden soll.
Die den gleichartigen Schaltkammern parallelgeschalteten gleichartigen Impedanzefi bewirken, dass die Einschwingspannung
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elektrischer Verfestigung der Schaltstrecke nur durch den Teil der Einschwingspannung mit hoher Anstiegssteilheit und relativ kleinem ersten Scheitelwert und die Schaltkammern mit langsamer Verfestigung durch den Teil mit kleinerer Anstiegssteilheit und dem vollen Scheitelwert beansprucht werden.
Die schnell verfestigenden Kammern können daher wirtschaftlich für relativ kleine Spannungen ausgelegt werden, da die in Reihe liegenden Kammern mit hoher Spannungsfestigkeit die gesamte Spannungsfestig- keit praktisch allein bestimmen. Die Kammern mit hoher Spannungsfestigkeit jedoch können bezüglich ihrer Löschintensltät ebenfalls schwächer und damit wirtschaftlicher ausgelegt sein, weil sie von keiner hohen Anstiegssteilheit der Spannung beansprucht werden.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele im Prinzip dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Reihenschaltung von mehreren Schaltstellen unterschiedlichen Aufbaues. Mit 1 und 3 sind solche Schaltstellen bezeichnet, die bei langsamer Verfestigung nach Erlöschen des Ausschaltlichtbogens eine grosse Spannungsendfestigkeit aufweisen, während 2 und 4Schaltstellen schneller elektrischer Verfestigung darstellen. Für die Schaltstellen 1 und 3 können beispielsweise Druckgasschalter mit axialer Beblasung des Ausschaltlichtbogens Verwendung finden. Die Schaltstellen 2 und 4 mit schneller Verfestigung ihrer Schaltstrecke können beispielsweise durch Druckgasschalter mit Querbeblasung oder Öl-bzw. ölarme Schalter dargestellt sein.
Als Spannungssteuerungselemente sind den Schaltstellen l und 3 die Kondensatoren 5 und den Schaltstellen 2 und 4 die Widerstände 6 parallel zugeordnet.
Dabei ist es zweckmässig, die Zeitkonstante R. C nach Fig. 1 der einzelnen Steuerungselemente so zu bemessen, dass sie weniger als 1 X 10-3 sec beträgt.
Die Schaltung nach Fig. 2 ist der nach Fig. 1 elektrisch gleichwertig ; darum sollte auch hier die entsprechende ZeitkonstanteL/R kleiner als 10-3 sec sein. Ferner ist es denkbar, jeweils eine spannungsschwächere und eine spannungsfestereSchaltstelle mit ihrenSteuerungselementen zu einer Baueinheit zusammenzufassen. Unter Umständen kann es vorteilhaft sein, die spannungsschwächeren Schaltstellen eine gewisse Zeit nach Erlöschen des Lichtbogens selbsttätig oder in Abhängigkeit davon wieder zu schliessen.
Würde über eine Doppelkammer, die aus den Schaltstellen 1 und 2 bzw. 3 und 4 besteht, nach Erlöschen des Ausschaltlichtbogens eine Einschwingspannung auftreten, die die allgemeine Form uw=S. t besitzt, so müsste der über die Schaltstelle 1 geführte Spannungsanstieg geringer sein. Es kann gezeigt werden, dass in der Tat der Anstieg der Spannung über die Schaltkammer 1 nach der Formel erfolgt
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In den Formeln bedeuten
Uw = die Einschwingspannung
S = die Anstiegssteilheit dieser Spannung t = die'Zeit
R = der Widerstandswert des Steuerwiderstandes 6
C = der Kapazitätswert des Steuerkondensators 5.
Aus diesen Gesetzmässigkeiten geht hervor, dass im ersten Augenblick nach Erlöschen des Lichtbo- gens die Spannung über die Schaltkammer 1 langsam ansteigt, wie es wünschenswert ist. Wenn die Zeitdauer des linearen Spannungsanstiegs bekannt ist, so kann durch eine entsprechende Auswahl des Widerstandes R und des Kondensators C die maximal auftretende Anstiegssteilheit über die Schaltstelle 1 festgelegt werden. Die Spannung, die an der Schaltstelle 2 liegt, ergibt sich zwangsläufig aus der Differenz der gesamten angelegten Spannung und der Spannung an der Schaltkammer 1.
Die in Fig. 2 dargestellte Schaltung ist elektrisch der Schaltung nach Fig. 1 gleichwertig. In ihr sind mit 7 die Steuerwiderstände und mit 8 die Steuerinduktivitäten bezeichnet, wobei den langsam verfestigenden Schaltkammern 1 und 3 die Steuerwiderstände 7 parallelgelegt sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Hochspannungsleistungsschalter mit mehreren in Reihe geschalteten Leistungsschaltstellen pro Pol, denen Mittel zur Dämpfung und Potentialsteuerung parallelgeschaltet sind, gekennzeichnet durch eine Reihenschaltung von mindestens zwei Leistungsschaltstellen etwa gleicher Schaltleistung, aber unterschiedlichen konstruktiven Aufbaus mit den gleichartigen Leistungsschaltstellen parallel zugeordneten, jeweils gleichartigen Steuerungselementen, wobei die eine Leistungsschaltstelle unmittelbar nach Erlöschen des Ausschaltlichtbogens eine schnelle elektrische Verfestigung wie Ölschaltstellen oder Druckgasschaltstellen mit Querbeblasung aufweist, während die andere Leistungsschaltstelle unmittelbar nach der Kurzschlussausschaltung auf einen hohen Spannungswert wie Druckgasschaltstellen mit axialer Beblasung verfestigt.