CH275593A - High-voltage switch with means that control the voltage distribution. - Google Patents

High-voltage switch with means that control the voltage distribution.

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CH275593A
CH275593A CH275593DA CH275593A CH 275593 A CH275593 A CH 275593A CH 275593D A CH275593D A CH 275593DA CH 275593 A CH275593 A CH 275593A
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Fabrik Elektrischer Apparat Ag
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Sprecher & Schuh Ag
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02Details
    • H01H33/24Means for preventing discharge to non-current-carrying parts, e.g. using corona ring

Landscapes

  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Description

  

  Hochspannungsschalter mit die Spannungsverteilung steuernden Mitteln.    Es ist bekannt, bei     Hoehspannungssclial-          tern    mit     Vielfaehunterbreehung    die Span  nungsverteilung auf die einzelnen Unter  brechungsstrecken oder Teillichtbögen mittels  Kondensatoren oder Widerständen zu steuern,  damit jede einzelne Trennstrecke elektrisch  möglichst gleich beansprucht wird.  



  Eine solche Steuerung verhindert. jedoch  nicht, dass die Spannungsverteilung längs  einer einzelnen Unterbrechungsstrecke bei  einem sieh     öffnenden    oder geöffneten Schalter       ungleicliiiiässig    ausfällt. Aus konstruktiven       Gründen    ist. es in den seltensten Fällen mög  lich, zwischen den offenen Schalterkontakten  ein     homogenes    Feld zu erreichen. Bei den  meisten Sehaltern oder     Trennern    für Hoch  spannung ist während der     Schaltbewegung     oder     ini    geöffneten Zustande das Spannungs  gefälle längs der     Unterbrechungsstrecke    sehr  ungleich verteilt.

   Dadurch wird bei Lei  stungsschaltern eine allfällige     Rüekziindung     beim Erscheinen der wiederkehrenden Span  nung nach dem Löschvorgang begünstigt und  die endgültige     Liehtbogenlösehitng    erschwert..  



  Dieser Mangel kann bei     Hoehspannungs-          sehaltern        finit    mindestens einer Unterbre  chungsstrecke pro Pol erfindungsgemäss da  durch behoben werden, dass Mittel vorgesehen  sind, welche die Spannungsverteilung längs  der     Unterbrechungsstrecke    steuern.  



  In der Zeichnung sind drei Beispiele des       Erfindungsgegenstandes    dargestellt.     Fig.    1, 2  und 3 sind     schematische    Längsschnitte durch  verschiedene Ausführungsformen eines Schal-         terpols,    und     Fig.    4 zeigt einen Querschnitt  durch den in     Fig.    3 gezeichneten Schalterpol.  



  In     Fig.1    ist 1 die Schaltkammer einer       Unterbrechungsstrecke    eines     Hochspannungs-          sehalterpols,    welche an ihren Enden durch die       Metallfassungen    ? und 3 ganz oder auch nur  teilweise abgeschlossen ist. Im Innern der  Kammer befinden sieh die mit den Metallfas  sungen in elektrischer Verbindung stehenden  festen Kontakte     4-    und 5, welche bei geschlos  senem Schalter durch den beweglichen Kon  taktstift 6 verbunden sind.

   Bei geöffnetem  Schalter tritt die Spannungsdifferenz längs  der Unterbrechungsstrecke, das heisst     zwiscben     der     Fassung    ? und dem Kontaktstift 6 einer  seits und der Fassung 3 mit. dem Kontakt 5  anderseits auf.  



  Die Spannungsverteilung längs der Unter  brechungsstrecke wird erfindungsgemäss ge  steuert, was beispielsweise     mit1Iilfe    der Steuer  kondensatoren<I>7(c</I> bis     7n,    erreicht werden kann,  wie es in der Zeichnung schematisch darge  stellt ist.

   Diese Kondensatoren können ausser  halb der eigentlichen Schaltkammer 1 längs  der     Unterbreehungsstreeke    angeordnet sein,        wobei        zweckmässigerweise    jeder einzelne  Steuerkondensator     7a    bis     7n,    mit einer ihm  zugehörigen ringförmigen Steuerelektrode     8a     bis 8n-1 elektrisch verbunden ist, um eine  gleichmässige Feldverteilung im     Sehaltkam-          merinnern    zu erreichen.  



  In manchen Fällen kann es aber auch vor  teilhafter sein, die Steuermittel in eine isolie  rende     Sehaltkammerwandung    hinein zu ver-      legen und symmetrisch um. die Unterbre  chungsstrecke anzuordnen.     Fig.    ? zeigt ein  Beispiel dieser Ausführungsart, bei welcher  die einzelnen     hondensatorbeläge        9a.    bis 9n von  der Form     konzentrischer    Zylinder in die Kam  merwandung 10 koaxial eingebettet und trep  penförmig gegeneinander axial verschoben  sind. Bei dieser Konstruktion erübrigen sich.  besondere, über die     Sehaltkammerwandung     verteilte Steuerelektroden.

   Die räumliche Ver  schiebung der einzelnen     Kondensatorbeläge     kann einfach oder mehrfach treppenförmig  angeordnet sein, wobei die Kapazitätswerte  der einzelnen Beläge im Sinne der gewünsch  ten     Spannungssteuerung    gewählt. werden.  



  Statt Kondensatoren können aber auch       Widerstände    metallischer, nichtmetallischer  oder spannungsabhängiger Natur verwendet  werden, welche die Spannungsverteilung über  nehmen. Auch können Kondensatoren kombi  niert mit Widerständen verschiedener Art  zum gleichen Zwecke angewendet werden.  



  Bei Schaltern, deren     Unterbrechtings-          strecke    aus konstruktiven Gründen durch zwei  oder mehrere Mäntel gegen aussen isoliert ist,  kann es zweckmässiger sein, die spannungs  steuernden Mittel, das heisst die Kondensato  ren oder Widerstände, im ringförmigen Raume  zwischen den isolierenden Mänteln unterzu  bringen, wie es in     Fig.    3 dargestellt ist.  



  Der innere Mantel, der in diesem Beispiel  gleichzeitig die     Schaltkammerwandung    11 ist.,  wird von einem zweiten Mantel 12 umhüllt.  Die spannungssteuernden Mittel, z. B. Kon  densatoren, sind als     zylindrische    Körper     13a,     13b,<B>13e</B> usw. dargestellt und finden im Raume  zwischen den Mänteln 11 und 12 Platz.  



  In     diesem    Falle ist es zweckmässig, die  Mäntel 11 und 12 exzentrisch zueinander an  zuordnen, wie es deutlich aus dem Querschnitt       Fig.4    hervorgeht, wo die die Spannungs  verteilung steuernden Mittel an der weitesten  Stelle des ringförmigen Raumes untergebracht  sind.  



  Bei manchen Schaltern ist es     wünsehens-          w        ert,    auch während der Schaltbewegung des  Kontaktstiftes die Spannungssteuerung mög  lichst aufrechtzuerhalten. Beim Vordringen    des Kontaktstiftes wird nämlich das gesteuerte  Feld zunehmend verzerrt, so dass z. B. in einer  Zwischenstellung des Kontaktstiftes das Span  nungsfeld nicht, mehr gleichmässig über die       Unterbrechungsstrecke    verteilt ist.  



  Wie es beispielsweise auch die     Fig.    3  und 4 zeigen, kann durch den Einbau  einer Zwischenelektrode 11 in die     Unter-          brechungSstreclze    der erwähnte Nachteil  dadurch bedeutend gemildert werden, dass  der Kontaktstift 6 bei der     Ausführung    der  Einschaltbewegung nach einem gewissen zu  rückgelegten Weg mit der Zwischenelektrode  11 in Kontaktberührung kommt und die  Steuermittel 13a und     13b    kurzschliesst. Von  diesem Moment an wird die ganze Spannungs  steuerung nur von den restlichen     Steilermit-          teln   <B>13e,</B> bis 13,11, übernommen, die dementspre  chend die ganze Spannung während einer ge  wissen Zeit aushalten können müssen.

   Es  ist dabei von besonderem Vorteil, die im  Schalterinnern vorgesehene Zwischenelektrode  14 an derjenigen Stelle der Unterbrechungs  strecke anzubringen, an welcher sieh das freie  Ende des beweglieben Kontaktstiftes 6 im  Augenblick der Löschung des Ausschaltlicht  bogens befindet.    Statt nur einer Zwischenelektrode können  auch deren mehrere sinngemäss     vorgesehen     werden, und zwar 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.



  High-voltage switch with means that control the voltage distribution. It is known to control the voltage distribution to the individual interruption paths or partial arcs by means of capacitors or resistors in the case of high voltage clamps with multiple interruptions so that each individual isolating distance is electrically stressed as equally as possible.



  Such control prevents. however, it is not that the voltage distribution along a single interruption section is inconsistent with an open or open switch. For design reasons. It is only possible in the rarest of cases to achieve a homogeneous field between the open switch contacts. With most switches or disconnectors for high voltage, the voltage drop along the interruption path is very unevenly distributed during the switching movement or in the open state.

   In the case of circuit breakers, this promotes a possible return when the recurring voltage appears after the extinguishing process and makes the final arc release more difficult.



  In the case of high-voltage breakers, this deficiency can be remedied according to the invention, finite at least one interruption section per pole, in that means are provided which control the voltage distribution along the interruption section.



  The drawing shows three examples of the subject matter of the invention. 1, 2 and 3 are schematic longitudinal sections through various embodiments of a switch pole, and FIG. 4 shows a cross section through the switch pole shown in FIG.



  In Fig.1, 1 is the switching chamber of an interruption path of a high-voltage breaker pole, which at its ends through the metal mounts? and 3 is fully or only partially completed. Inside the chamber are the fixed contacts 4- and 5 that are in electrical communication with the Metallfas, which are connected by the movable con tact pin 6 when the switch is closed.

   When the switch is open, does the voltage difference occur along the interruption path, i.e. between the socket? and the contact pin 6 on the one hand and the socket 3 with. the contact 5 on the other hand.



  The voltage distribution along the interruption path is controlled according to the invention, which can be achieved, for example, with the help of the control capacitors 7 (c 1 to 7 n, as is shown schematically in the drawing.

   These capacitors can be arranged outside the actual switching chamber 1 along the interruption path, each individual control capacitor 7a to 7n being suitably electrically connected to an associated ring-shaped control electrode 8a to 8n-1 in order to achieve a uniform field distribution in the interior of the viewing chamber.



  In some cases, however, it can also be more advantageous to relocate the control means into an insulating holding chamber wall and to move it symmetrically around. to arrange the interruption route. Fig.? shows an example of this embodiment, in which the individual capacitor linings 9a. to 9n in the form of concentric cylinders in the Kam merwandung 10 coaxially embedded and axially shifted step-like against each other. With this construction are unnecessary. special control electrodes distributed over the wall of the holding chamber.

   The spatial displacement of the individual capacitor layers can be arranged in a single or multiple step-like manner, with the capacitance values of the individual layers selected in accordance with the desired voltage control. will.



  Instead of capacitors, however, resistors of a metallic, non-metallic or voltage-dependent nature can also be used, which take over the voltage distribution. Capacitors can also be combined with resistors of different types for the same purpose.



  In the case of switches whose interruption path is isolated from the outside by two or more jackets for structural reasons, it may be more appropriate to accommodate the voltage-controlling means, i.e. the capacitors or resistors, in the annular space between the insulating jackets, as is the case is shown in FIG.



  The inner jacket, which in this example is also the switching chamber wall 11, is surrounded by a second jacket 12. The voltage controlling means, e.g. B. Kon capacitors are shown as cylindrical bodies 13a, 13b, <B> 13e </B> etc. and are located in the space between the jackets 11 and 12.



  In this case, it is useful to assign the jackets 11 and 12 eccentrically to each other, as can be clearly seen from the cross section of FIG. 4, where the means controlling the voltage distribution are housed at the widest point of the annular space.



  With some switches it is desirable to maintain the voltage control as much as possible even during the switching movement of the contact pin. When the contact pin penetrates the controlled field is increasingly distorted so that, for. B. in an intermediate position of the contact pin, the voltage field not, is more evenly distributed over the interruption path.



  As shown, for example, in FIGS. 3 and 4, by installing an intermediate electrode 11 in the interruption line, the aforementioned disadvantage can be significantly alleviated by the fact that the contact pin 6 after a certain distance covered with the intermediate electrode when executing the switch-on movement 11 comes into contact and the control means 13a and 13b short-circuits. From this moment on, the entire voltage control is only taken over by the remaining steeper means <B> 13e, </B> to 13,11, which accordingly have to be able to withstand the entire voltage for a certain time.

   It is particularly advantageous to attach the intermediate electrode 14 provided in the interior of the switch at that point of the interruption line at which the free end of the moving contact pin 6 is located at the moment of extinguishing the switch-off light. Instead of just one intermediate electrode, several can be provided accordingly, using capacitors or resistors or a combination of both as control means and irrespective of whether the control means are installed outside the actual switching chamber or in the switching chamber wall itself.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Hochspannungsschalter mit. mindestens einer Unterbrechungsstrecke pro Pol, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorhanden sind, welche die Spannungsverteilung längs der Unterbrechungsstrecke steuern. UNTERANSPRÜCHE: 1. Hochspannungsschalter nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass jedes die Spannungsverteilung steuernde Mittel mit einer ihm zugehörigen, rings um die Un terbrechungsstrecke angeordneten Steuerelek trode verbunden ist.. 2. PATENT CLAIM High voltage switch with. at least one interruption section per pole, characterized in that means are present which control the voltage distribution along the interruption section. SUBClaims: 1. High-voltage switch according to patent claim, characterized in that each means controlling the voltage distribution is connected to a control electrode belonging to it and arranged around the interruption path .. 2. Hochspannungsschalter nach Patentan- spruelx, dadurch gekennzeichnet, dass die die Spannungsverteilung steuernden Mittel längs der Unterbrechungsstrecke so angeordnet sind, dass sie ohne Vorhandensein von von den übrigen steuernden Mitteln körperlich ge trennten Elektroden die Spannungsvertei lung direkt steuern. 3. I3oehspannungssehalter nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die die Spannungsverteilung steuernden Mittel Kon densatoren sind. High-voltage switch according to patent claim, characterized in that the means controlling the voltage distribution are arranged along the interruption section in such a way that they control the voltage distribution directly without the presence of electrodes physically separated from the other controlling means. 3. I3oehspannungssehalter according to patent claim, characterized in that the means controlling the voltage distribution are capacitors. -t. 1=Ioehspannungssehalter nach Patentan spruch und Unteransprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die leitenden Beläge der Kondensatoren in der Sehaltkammerwand ein gebettet sind. >. Iloehspannungssehalter nach Patentan spruch und Unteransprüchen 2, 3 und -I, da durch gekennzeichnet, dass die Kondensator beläge zylindrische Norm haben und in der Sehaltkammerwand koaxial eingebettet und treppenförmig gegeneinander axial verschoben sind. -t. 1 = Ioehspannungssehalter according to claim and dependent claims 2 and 3, characterized in that the conductive coatings of the capacitors are embedded in the Sehaltkammerwand. >. Iloehspannungssehalter according to patent claim and dependent claims 2, 3 and -I, characterized in that the capacitor linings have a cylindrical standard and are coaxially embedded in the Sehaltkammerwand and axially displaced in a staircase-like manner. 6. lloehspannungsschalter nach Patentan- spruelx, dadurch gekennzeichnet, dass die die Spannungsverteilung steuernden Mittel Wi derstände sind. 7. rIoehspannungssehalter nach Patentan- sprueli, dadurch gekennzeichnet, dass die die Spannungsverteilung steuernden Mittel aus einer Kombination von Kondensatoren und Widerständen bestehen. B. Hoehspannungssehalter nach Patentan spruch und Unteransprüchen 6 und 7, da- durch gekennzeichnet, dass die die Spannungs verteilung steuernden Widerstände span nungsabhängig sind. 9. 6. Lloehspannungsschalter according to Patentan spruelx, characterized in that the means controlling the voltage distribution are resistors. 7. rIoehspannungssehalter according to Patentan sprueli, characterized in that the means controlling the voltage distribution consist of a combination of capacitors and resistors. B. High voltage switch according to claim and dependent claims 6 and 7, characterized in that the resistors controlling the voltage distribution are voltage-dependent. 9. Hochspannungsschalter nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die die Spannungsverteilung steuernden Mittel im Raume zwischen mindestens zwei die Unter- breehungsstreeke umhüllenden isolierenden Mänteln untergebracht sind. 10. Hochspannungsschalter nach Patentan spruch und Unteranspruclx 9, dadureh ge kennzeichnet, dass die die Spannungsvertei lung steuernden Mittel an der weitesten Stelle des ringförmigen Raumes untergebracht sind, der zwischen zwei exzentrisch angeordneten, die Unterbrechungsstelle umhüllenden, isolie renden Mänteln vorhanden ist. 11. High-voltage switch according to patent claim, characterized in that the means controlling the voltage distribution are accommodated in the space between at least two insulating jackets enveloping the sub-breaks. 10. High-voltage switch according to patent claim and Unteranspruclx 9, dadureh characterized in that the means controlling the voltage distribution are housed at the widest point of the annular space, which is present between two eccentrically arranged, the interruption point enveloping, insulating jackets. 11. Hochspannungsschalter nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die die Spannungsverteilung steuernden Mittel mit wenigstens einer im Schaltkammerinnern be findlichen Zwischenelektrode verbunden sind, welche in der Weise angeordnet ist, dass der Kontaktstift bei der Ausführung der Ein schaltbewegung mit der Zwischenelektrode in elektrische Kontaktberührung kommt und sieh die ganze Spannung auf die vom Kontaktstift noch nicht überbrückte Strecke der Schalt kammer verteilt. 12. High-voltage switch according to patent claim, characterized in that the means controlling the voltage distribution are connected to at least one intermediate electrode located in the interior of the switching chamber, which is arranged in such a way that the contact pin comes into electrical contact with the intermediate electrode when the switching movement is carried out and see the entire voltage is distributed over the section of the switching chamber that has not yet been bridged by the contact pin. 12. Hochspannungsschalter nach Patentan spruch und Unteranspruch 11, dadurch ge kennzeichnet, dass die im Sehaltkammerinnern vorgesehene Zwischenelektrode an derjenigen Stelle der Unterbreehxlngsstreeke angebracht ist, an welcher sich das freie Ende des be- wegliehen Kontaktstiftes im Augenblick der Löschung des Ausschaltlichtbogens befindet. High-voltage switch according to patent claim and dependent claim 11, characterized in that the intermediate electrode provided in the interior of the holding chamber is attached to that point of the interruption line at which the free end of the moving contact pin is located at the moment the switching-off arc is extinguished.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997025732A1 (en) * 1996-01-05 1997-07-17 Siemens Aktiengesellschaft Open-air high-voltage circuit breaker

Cited By (2)

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WO1997025732A1 (en) * 1996-01-05 1997-07-17 Siemens Aktiengesellschaft Open-air high-voltage circuit breaker
US6091040A (en) * 1996-01-05 2000-07-18 Siemens Ag Outdoor high-voltage power circuit breaker

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