CH619559A5 - Compressed-gas high-voltage switch for outdoor installation - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckgas-Hochspannungs- Innenräume enthalten ein Löschgas unter Überdruck, beispiels-schalter für Freiluftaufstellung von der im Oberbegriff des vor- 45 weise SF« und die Schalteinheiten 16,17 schöpfen daraus ihren angehenden Anspruches 1 genannten Art. bei der Ausschaltung zur Beblasung des Lichtbogens erforderli-

Als Löschgas wird bei solchen Druckgasschaltern in der chen Bedarf an Löschgas.

Regel Schwefelhexafluorid (SF«) bei Überdrücken von 5 bis Im Innenraum 24 ist eine Heizvorrichtung 27, z. B. eine etwa 20 bar verwendet. solche mit einem elektrischen Heizwiderstand 28' angeordnet,

Bei solchen Drücken liegt der Kondensationspunkt von so die praktisch am Erdpotential liegt. Über der Heizvorrichtung Löschgasen und insbesondere von SF« in Temperaturberei- 27 ist ein elektrisch isolierender Kamin 28 angeordnet, dessen chen, die bei kühler Witterung ohne weiteres auch von der unteres Ende als die Heizvorrichtung 27 überspannende Sam-

Umgebungstemperatur erreicht werden können. Wenn aber melhaube 30 ausgebildet ist. Der Kamin 28 erstreckt sich ko-das Löschgas kondensiert, sinkt die Gasdichte im Schalter, was axial zum Tragisolator 12 durch dessen Innenraum 29 hindurch zur Abnahme der dielektrischen Festigkeit der Gasisolations- 55 und endet im Innenraum 23 des Gehäuses 13. In diesem sind strecken und mithin auch zu einer Verschlechterung des Licht- Leitbleche 31,32 angeordnet, die das dem Kamin 28 entströ-bogenlöschverhaltens des Schalters selbst führt. Die Heizvor- mende heisse Gas - wie noch zu beschreiben sein wird - in die richtung dient daher dazu, diese Kondensation des Löschgases Innenräume 25 und 26 leitet.

zu vermeiden. Das Löschgas wird durch die Heizvorrichtung 27 im

Ein Druckgas-Hochspannungsschalter der eingangs genannten 60 Wesentlichen durch Konvektion aufgeheizt, wodurch es veran-Art ist wenigstens andeutungsweise aus der GB-PS 1 229 036 lasst wird, aufzusteigen. Im Kamin 28 entsteht somit eine kräf-vorbekannt. In dieser PS ist jedoch nicht beschrieben, wie die tige Aufwärtsströmung, die wiederum zur Folge hat, dass in beweglichen Kontaktstücke in der Schaltkammer angetrieben dem den Kamin 28 umgebenden Innenraum 29 eine Sogwir-sind. Ein solcher Antrieb ist indessen zwangsläufig notwendig kung entsteht, die der Heizvorrichtung 27 zurückkehrendes und kann entweder pneumatisch oder mechanisch erfolgen, 65 und mithin bereits wieder abgekühltes Löschgas zuführt. Das was entsprechende Steuerleitungen bzw. Antriebsglieder dem oberen Ende des Kamins 28 entströmende aufgeheizte bedingt, die vom Massenpotential ausgehen und an Hochspan- Löschgas gelangt - wie bereits erwähnt - in die Innenräume 25, nung führenden Teilen enden, so dass sie zwangsläufig elek- 26, gibt dort Wärme ab und gelangt über den Innenraum 23 und fc

dem den Kamin 28 umgebenden Innenraum 29 zurück in den Innenraum 24.

Um eine Wärmeabgabe hauptsächlich nur dort anzustreben, wo das Risiko der Kondensation am grössten ist, nämlich im Bereich der Schalteinheiten 16,17, können folgende zusätzliche Massnahmen einzeln oder in Kombination vorgesehen sein. Die Innenseite 12' des Tragisolators 12 kann mit einer wärmeisolierenden Schicht 33 ausgekleidet sein. Die Wandstärke des - wie gesagt aus einem elektrischen Isoliermaterial bestehenden - Kamins 28 kann von unten nach oben abnehmend sein, wie in Fig. 3 dargestellt. Auch das Gehäuse 13 kann mit einer Schicht 34 eines wärmeisolierenden Materials versehen sein, und zwar vorzugsweise an dessen Innenseite 13' und / oder mit von unten nach oben abnehmender Schichtdicke.

Angestrebt wird natürlich ein möglichst geringer Leistungsbedarf der Heizvorrichtung 27 und ein möglichst geringer Wärmeverlust des Löschgases zwischen der Heizvorrichtung und den Innenräumen 25,26. Durch die vorstehend beschriebenen Massnahmen (oder auch nur einen Teil davon) gelingt es, namentlich bei Schaltern für Höchstspannungen,

also solchen, bei denen der Tragisolator 12 eine beträchtliche Höhe aufweist, folgende ideale Temperaturverhältnisse herbeizuführen.

In Punkt A, d. h. unmittelbar nach der Heizvorrichtung 27, hat das Gas die höchste Temperatur TA. Beim Hochströmen durch den Kamin 28 findet eine Wärmeabgabe durch dessen Wand hindurch statt. Diese Wärmeabgabe ist abhängig von der Wärmedurchgangszahl der Wand sowie vom Temperatursprung zu dem den Kamin 28 umgebenden Innenraum 29 an der betreffenden Stelle. Da die Wärmedurchgangszahl umgekehrt proportional zur Wandstärke ist, kann durch entsprechende Bemessung der Wandstärkeabnahme der Kaminwand die Wärmeabgabe über dessen Höhe konstant gehalten werden. Abgesehen davon, verringert die Wandstärkeabnahme auch die Trägheit des Kamins selbst, so dass dadurch die Übertragung von Bewegungen - wie sich noch zeigen wird - begünstigt wird. Die Wärmeabgabe des im Kamin 28 hochströmenden Gases führt auf alle Fälle dazu, dass das Löschgas beim Austritt aus dem Kamin 28 (Punkt B) eine tiefere Temperatur TB als Ta aufweist. Nach Bestreichen der in den Innenräumen 25,26 angeordneten Schalteinheiten 16,17 kühlt sich das Gas weiter ab und hat am Punkt C die Temperatur Tc. Beim Durchströmen des Innenraumes 29 von oben nach unten gibt das Gas einerseits etwas Wärme durch die wärmeisolierende Schicht 33 und den Tragisolator 12 ab, nimmt aber andererseits zugleich Wärme vom Kamin 28 her auf, so dass im Idealfall die Temperatur Td im Punkt D am unteren Ende des Innenraumes des Tragisolators 12 der Temperatur Tc entspricht. In diesem Fall muss die Heizleistung - neben dem maximal erwartbaren Temperaturgefälle zwischen Tc und der vermuteten tiefsten Umgebungstemperatur - lediglich für das Temperaturgefälle TA-TC bemessen werden, wobei - versteht sich - Tc auf alle Fälle höher als der Kondensationspunkt des Löschgases im Schalter 10 zu wählen ist. Auch die Innenseite des Traggehäuses 11 kann

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mit einer wärmeisolierenden Schicht versehen sein.

Der Kamin 28 ist in seinem unteren, unmittelbar an die Sammelhaube 30 anschliessenden Bereich in einem ringförmigen Führungslager 36 längsverschiebbar gelagert, das seinerseits an radialen, an der Innenwand des Traggehäuses 11 verankerten Streben 37 gehaltert ist. Am unteren Rand der Sammelhaube 30 ist ein nach aussen abstehender Flansch 38 angeformt, der seinerseits in den einen gegabelten Arm eines bei 39 verschwenkbar gelagerten Winkelhebels 40 eingreift, dessen anderer Arm bei 41 an eine Schub- und Zugstange 42 einer pneumatischen, hydraulischen, elektromagnetischen oder rein mechanischen Antriebseinheit 43 angelenkt ist. Am oberen Ende trägt der Kamin 28, z. B. über Speichen 44, einen Ring 45 aus Metall, der in die gegabelten Arme zweier bei 46 und 47 verschwenkbar gelagerter Winkelhebel 48 bzw. 49 eingreift, dessen anderer Arm bei 50 bzw. 51 gelenkig mit dem aus der Schalteinheit 16,17 herausragenden Teil 52 bzw. 53 der beweglichen Kontaktstücke verbunden ist. In Fig. 1 ist die Einschaltstellung gezeigt. Die Ausschaltstellung erfolgt durch Verschieben der Schubstange 42 nach links, d. h. durch eine Verschiebung des Kamins 28 nach unten. Um auch in dieser Stellung Gewähr für eine Gaszufuhr an die Heizvorrichtung 27 zu bieten, kann der untere Rand der Sammelhaube 30 mit durchgehenden Öffnungen 54 versehen sein.

Während bei Fig. 1 die Kraftübertragung von der Antriebseinheit 43 durch Längsverschiebung des Kamins 28 erfolgt, geschieht dies bei Fig. 2 durch Verdrehung des Kamines 28. Die Schubstange 42 der Antriebseinheit 43 ist in Fig. 2 gelenkig mit einer Pleuelstange 55 verbunden, die ihrerseits bei 56 gelenkig im Bereich des Umfanges einer an den unteren Rand der Sammelhaube 30 anschliessenden bzw. an dieser angeformten Ringscheibe 57 befestigt ist. Die Ringscheibe 57 kann die Heizvorrichtung 27 tragen und ist auf einem nur schematisch dargestellten Axiallager 58 drehbar abgestützt. Der Kamin 28 kann ausserdem zu beiden Enden des Tragisolators 12 in Lagerringen 59,60 geführt sein. Auf dem oberen Ende des Kamins 28 sitzt eine Ringscheibe 61 fest. An diametral gegenüberliegenden Stellen, bei 62 und 63, sind an dieser Ringscheibe 61 zwei Pleuel 64,65 angelenkt, die ihrerseits gelenkig mit den Teilen 52 bzw. 53 der beweglichen Kontaktstücke verbunden sind. In Fig. 2 sind schliesslich die Leitbleche 31,32 durch einen Diffu-sor 66 ersetzt, welcher das dem Kamin 28 entströmende aufgeheizte Löschgas in die Räume 25,26 leitet. In der Einschaltstellung ist es bei allen Schaltern unvermeidlich, dass Verlustwärme entsteht, die abzuführen ist. Dies ist natürlich auch bei den beschriebenen Schaltern der Fall, wo namentlich im Bereich der Schalteinheiten 16,17, aber auch im Inneren des Gehäuses 13 solche Verlustwärme entsteht. Teils wird diese Wärme durch die Endflansche 20 bzw. 21 durch Wärmeleitung an die angeschlossenen Leitungsteile abgeführt und teils wird diese Wärme durch den nicht wärmeisolierenden, oberen Teil 67 des Gehäuses 13 abgeführt, der mit einer Kühlrippe 68 versehen sein kann.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

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   PATENTANSPRÜCHE trisch isolierend ausgebildet sein müssen. Bei mechanisch ange-

   1. Druckgas-Hochspannungsschalter für Freiluftaufstellung triebenen Schaltern wird in herkömmlicher Weise eine elek-mit einem über einen Tragisolator (12) auf einem Traggehäuse trisch isolierende Antriebsstange im Tragisolator selbst

   (11) abgestützten Getriebegehäuse (13) und wenigstens einer angeordnet. Diese Bauweise ist bei dem genannten vorbekann-auf diesem aufgesetzten, von einem Isolator (14,15) umgebene 5 ten Schalter nicht möglich, weil der Inrtenraum des Tragisola-Schaltkammer (25,26), wobei das Traggehäuse (11), der Trag- tors vom Kamin und von dem den Kamin umgebenden, mantel-isolator (12), das Getriebegehäuse (13) und der Isolator (14,15) förmigen Rückstromraum für das Löschgas umgeben ist.

   nach aussen abgekapselte, jedoch untereinander in Strömungs- Es ist daher ein Zweck der Erfindung, einen Schalter der Verbindung stehende, ein Löschgas enthaltende Räume eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem unter Beibehal-

   umschliessen und mit einer im Traggehäuse (11) angeordneten io tung der Vorteile, die der Kamin zur Zirkulation von aufgeheiz-Löschgasheizvorrichtung (27), von der ein durch den Tragisola- tem Gas bietet, ein mechanischer Antrieb auf herkömmliche tor (12) hindurch in das Getriebegehäuse (13) führender rohr- Weise möglich ist, ohne dass ein erheblicher konstruktiver förmiger Kamin (28) ausgeht, dadurch gekennzeichnet, dass Mehraufwand notwendig wäre.

   der Kamin (28) beweglich gelagert ist und an seinem unteren Zu diesem Zweck weist der erfindungsgemäss vorgeschla-

   Ende im Traggehäuse (11) an einen Schalterantrieb (43) und an 15 gene Schalter die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 seinem oberen Ende über Getriebeglieder (48,49; 64,65) an die angegebenen Merkmale auf. Merkmale bevorzugter Ausfüh-beweglichen Kontakte der in der Schaltkammer (25,26) rungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben,

   angeordnete Schalteinheit (16,17) gekoppelt ist. wobei die Vorteile, die sich daraus ergeben, aus der nachfolgen-
2. 2. Hochspannungsschalter nach Anspruch l.miteinem den Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Tragisolator (12) aus keramischem Material, dadurch gekenn- 20 Zeichnung ersichtlich sind. Es zeigt:

   zeichnet, dass die Innenseite (12') des Tragisolators (12) mit Fig. 1 und 2 je einen schematischen Axialschnitt durch einer wärmeisolierenden Schicht (33) ausgekleidet ist. einen Druckgasschalter, und
3. 3. Hochspannungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, Fig. 3 einen Teilschnitt durch den Kamin der Schalter der dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebegehäuse (13) mit Fig. 1 und 2, aus dem (übertrieben dargestellt) die von unten einer wärmeisolierenden Schicht (34) versehen ist. 25 nach oben abnehmende Wandstärke des Kamins ersichtlich ist.
4. 4. Hochspannungsschalter nach Anspruch 3, dadurch Bei dem in Flg. 1 dargestellten Druckgas-Hochspannungs-gekennzeichnet, dass die Dicke der wärmeisolierenden Schicht Schalter 10 für Freiluftaufstellung erkennt man einen dichtend (34) des Getriebegehäuses (13) von unten nach oben abneh- auf einem geerdeten Traggehäuse 11 abgestützten, rohrförmi-mend ist. gen Tragisolator 12, z. B. aus Porzellan. Auf dem oberen Ende
5. 5. Hochspannungsschalter nach Anspruch 1, dadurch 30 des Tragisolators 12 und dichtend an diesem befestigt ist ein gekennzeichnet, dass die Wandstärke des Kamins (28) von (metallisches) Getriebegehäuse 13, an das dichtend zwei wei-unten nach oben abnehmend ist. tere, rohrförmige Isolatoren 14,15 anschliessen. In jedem der
6. 6. Hochspannungsschalter nach Anspruch 1, dadurch Isolatoren 14,15 ist je eine nur schematisch dargestellte Schaltgekennzeichnet, dass der Kamin (28) längsverschiebbar im einheit 16 bzw. 17 angeordnet, die je ein festes Kontaktstück Tragisolator (12) gelagert ist. 35 (nicht gezeigt) aufweisen, das über eine Leitersäule 18 bzw. 19
7. 7. Hochspannungsschalter nach Anspruch 1, dadurch mit einem als Anschlussplatte des Schalters 10 dienenden gekennzeichnet, dass der Kamin (28) drehbar im Tragisolator Abschlussflansch 20 bzw. 21 der Isolatoren 14 bzw. 15 verbun-

   (12) gelagert ist. den ist.

   Während die Bestandteile 11,12,13,14 mit 20 und 15 mit 21 40 ein nach aussen abgedichtetes Gebilde darstellen, kommuni-ziert der Innenraum 24 des Traggehäuses 11 über den Innenraum des Tragisolators 12 und den Innenraum 23 des Gehäuses 13 mit den Innenräumen 25,26 der Isolatoren 14,15. Diese