CH619559A5

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

Info

Publication number: CH619559A5
Application number: CH1184077A
Authority: CH
Inventors: Phys Viktor Herber Stephanides
Original assignee: Sprecher & Schuh Ag
Priority date: 1977-09-28
Filing date: 1977-09-28
Publication date: 1980-09-30
Also published as: DE2825744C2; FR2404907A1; DE2825744A1; FR2404907B1; ES469152A1

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- The invention relates to a compressed gas high-voltage interior containing an extinguishing gas under excess pressure, for example switches for outdoor installation of the type mentioned in the preamble of the above 45 and the switching units 16, 17 draw their aspirant claim 1 from them when switching off Blowing the arc required

Als Löschgas wird bei solchen Druckgasschaltern in der chen Bedarf an Löschgas. The extinguishing gas used in such gas switches is the need for extinguishing gas.

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, Rule sulfur hexafluoride (SF ") at pressures from 5 to. In the interior 24 there is a heating device 27, e.g. B. uses an approximately 20 bar. arranged with an electrical heating resistor 28 ',

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- At such pressures, the condensation point is practically at the earth potential. An electrically insulating chimney 28 is arranged above the extinguishing gas heating device and in particular of SF 1 in the temperature range. The chimney 28, which, in cool weather, also easily spans from the lower end as the heating device 27

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. Ambient temperature can be reached. But if melhaube 30 is formed. The chimney 28 extends co-the extinguishing gas condenses, the gas density in the switch drops, which leads axially to the support insulator 12 through its interior 29 to decrease the dielectric strength of the gas insulation 55 and ends in the interior 23 of the housing 13 thus also arranged for a deterioration of the light guide plates 31, 32, which leads to the chimney 28's escape-arc-extinguishing behavior of the switch itself. The heating gas hot - as will be described later - in the direction therefore serves to conduct this condensation of the extinguishing gas to interiors 25 and 26.

zu vermeiden. Das Löschgas wird durch die Heizvorrichtung 27 im to avoid. The extinguishing gas is in the heater 27

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 A compressed gas high-voltage switch of the above-mentioned 60 essentially heated by convection, which means that it is at least hinted at from GB-PS 1 229 036 to rise. In the chimney 28 there is thus a previously known. In this PS, however, it is not described how the term upward flow, which in turn has the result that driven in movable contact pieces in the switching chamber, the interior 29 surrounding the chimney 28 is a suction force. Such a drive is inevitably necessary kung that returns to the heating device 27 and can be done either pneumatically or mechanically, 65 and thus supplies already cooled quenching gas. That which causes corresponding control lines or drive elements flowing out of the upper end of the chimney 28, which originate from the mass potential and reaches high-voltage extinguishing gas - as already mentioned - end in the interior parts 25, leading parts, so that they are inevitably electrical, gives off heat there and passes through the interior 23 and fc

dem den Kamin 28 umgebenden Innenraum 29 zurück in den Innenraum 24. the interior 29 surrounding the chimney 28 back into the interior 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. The following additional measures can be provided individually or in combination in order to primarily aim to dissipate heat only where the risk of condensation is greatest, namely in the area of the switching units 16, 17. The inside 12 'of the support insulator 12 can be lined with a heat-insulating layer 33. The wall thickness of the chimney 28, which is made of an electrical insulating material, can decrease from bottom to top, as shown in FIG. 3. The housing 13 can also be provided with a layer 34 of a heat-insulating material, preferably on the inside 13 ′ and / or with a layer thickness that decreases from bottom to top.

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, The aim is, of course, the lowest possible power requirement of the heating device 27 and the lowest possible heat loss of the extinguishing gas between the heating device and the interiors 25, 26. The measures described above (or only a part of them) make it possible, especially for switches for maximum voltages,

also solchen, bei denen der Tragisolator 12 eine beträchtliche Höhe aufweist, folgende ideale Temperaturverhältnisse herbeizuführen. So those in which the support insulator 12 has a considerable height to bring about the following ideal temperature conditions.

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 In point A, i.e. H. immediately after the heater 27, the gas has the highest temperature TA. When flowing up through the chimney 28, heat is emitted through its wall. This heat emission is dependent on the heat transfer coefficient of the wall and on the temperature jump to the interior 29 surrounding the chimney 28 at the point in question. Since the heat transfer coefficient is inversely proportional to the wall thickness, the heat emission can be kept constant over its height by appropriate dimensioning of the decrease in wall thickness of the chimney wall. Apart from this, the decrease in wall thickness also reduces the inertia of the fireplace itself, so that the transfer of movements - as will be shown - is thereby favored. The heat given off by the gas flowing up in the chimney 28 leads in any case to the extinguishing gas having a lower temperature TB than Ta when it emerges from the chimney 28 (point B). After the switching units 16, 17 arranged in the interior 25.26 have been coated, the gas cools further and has the temperature Tc at point C. When flowing through the interior 29 from top to bottom, the gas gives off some heat through the heat-insulating layer 33 and the support insulator 12, but at the same time absorbs heat from the chimney 28, so that ideally the temperature Td at point D at the lower end of the interior of the support insulator 12 corresponds to the temperature Tc. In this case, the heating power - in addition to the maximum expected temperature gradient between Tc and the presumed lowest ambient temperature - only has to be measured for the temperature gradient TA-TC, whereby - of course - Tc should be selected higher than the condensation point of the extinguishing gas in switch 10 is. The inside of the support housing 11 can also

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mit einer wärmeisolierenden Schicht versehen sein. be provided with a heat-insulating layer.

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. The chimney 28 is mounted in its lower region, directly adjoining the collecting hood 30, in a longitudinally displaceable manner in an annular guide bearing 36, which in turn is supported on radial struts 37 anchored on the inner wall of the support housing 11. At the lower edge of the collecting hood 30 an outwardly projecting flange 38 is formed, which in turn engages in the one forked arm of an angle lever 40 which is pivotably mounted at 39, the other arm at 41 on a push and pull rod 42 of a pneumatic, hydraulic, electromagnetic or purely mechanical drive unit 43 is articulated. At the top, the chimney 28 carries e.g. B. via spokes 44, a ring 45 made of metal, which engages in the forked arms of two at 46 and 47 pivotally mounted angle levers 48 and 49, the other arm at 50 and 51 articulated with the part protruding from the switching unit 16, 17 52 or 53 of the movable contact pieces is connected. The switch-on position is shown in FIG. 1. The switch-off position is carried out by moving the push rod 42 to the left, ie. H. by moving the chimney 28 downwards. In order to guarantee a gas supply to the heating device 27 even in this position, the lower edge of the collecting hood 30 can be provided with through openings 54.

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. 1, the power transmission from the drive unit 43 takes place by longitudinally displacing the chimney 28, in FIG. 2 this occurs by rotating the chimney 28. The push rod 42 of the drive unit 43 is articulated in FIG. 2 to a connecting rod 55, which in turn is articulated at 56 in the region of the circumference of an annular disk 57 which adjoins or is formed on the lower edge of the collecting hood 30. The annular disk 57 can support the heating device 27 and is rotatably supported on an axial bearing 58, which is only shown schematically. The chimney 28 can also be guided to both ends of the support insulator 12 in bearing rings 59, 60. On the upper end of the chimney 28, an annular disc 61 is firmly seated. At diametrically opposite points, at 62 and 63, two connecting rods 64, 65 are articulated on this annular disk 61, which in turn are articulatedly connected to the parts 52 and 53 of the movable contact pieces. 2, the baffles 31, 32 are finally replaced by a diffuser 66, which directs the heated extinguishing gas flowing out of the chimney 28 into the rooms 25, 26. In the switch-on position, it is inevitable for all switches that heat is generated which has to be dissipated. This is, of course, also the case with the switches described, where such heat loss occurs in the area of the switching units 16, 17, but also in the interior of the housing 13. This heat is partly dissipated through the end flanges 20 and 21 by heat conduction to the connected line parts and partly this heat is dissipated through the non-heat-insulating upper part 67 of the housing 13, which can be provided with a cooling fin 68.

3 3rd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

G G

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

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PATENT CLAIMS have to be trically isolating. With mechanically

1. Compressed gas high-voltage switch for outdoor installation driven switches in a conventional manner is an electric drive rod with a tri-isolating drive insulator (12) on a support housing in the support insulator itself

(11) supported gear housing (13) and at least one arranged. This construction is not possible with the aforementioned 5 th switch placed on this and surrounded by an insulator (14, 15) because the interior space of the Tragisola switching chamber (25, 26), the support housing (11), the support Tor is surrounded by the chimney and by the chimney-surrounding, jacket insulator (12), the gear housing (13) and the insulator (14, 15) shaped backflow space for the extinguishing gas.

It is therefore an object of the invention to provide a switch of the connection which contains a space containing an extinguishing gas and which, while maintaining

enclose and with a io device arranged in the support housing (11) the advantages that the chimney for the circulation of heated-extinguishing gas heating device (27), one of which offers gas through the support insulator, a mechanical drive to conventional gate (12) the gear housing (13) is possible in a pipe-like manner, without a substantial constructive chimney (28) going out, characterized in that additional effort would be necessary.

the chimney (28) is movably mounted and at its lower end for this purpose the proposed

End in the support housing (11) on a switch drive (43) and on 15 gene switches in the characterizing part of claim 1 its upper end via gear members (48,49; 64,65) to the specified features. Features of preferred embodiment movable contacts of the exemplary embodiments in the switching chamber (25, 26) are specified in the dependent claims,

arranged switching unit (16, 17) is coupled. the advantages that result from the following

2. High-voltage switch according to claim 1 with the description of exemplary embodiments based on the support insulator (12) made of ceramic material, characterized in that the drawing can be seen. It shows:

shows that the inside (12 ') of the support insulator (12) with FIGS. 1 and 2 is each a schematic axial section through a heat-insulating layer (33). a gas pressure switch, and

3. High-voltage switch according to claim 1 or 2, Fig. 3 is a partial section through the chimney of the switch characterized in that the gear housing (13) with Figs. 1 and 2, from which (exaggerated) the bottom of a heat-insulating layer (34 ) is provided. 25 decreasing wall thickness of the chimney can be seen.

4. High-voltage switch according to claim 3, characterized in that in the Flg. 1 shown compressed gas high voltage, that the thickness of the heat-insulating layer switch 10 for outdoor installation can be seen a sealing (34) of the gear housing (13) from bottom to top, supported on a grounded support housing 11, tubular. gene support insulator 12, z. B. made of porcelain. On the top end

5. High-voltage switch according to claim 1, characterized 30 of the support insulator 12 and sealingly attached to it is characterized in that the wall thickness of the chimney (28) of (metallic) gear housing 13, to the sealing two is decreasing downwards and upwards. Connect other tubular insulators 14, 15. In each of the

6. High-voltage switch according to claim 1, characterized insulators 14, 15 each is only a schematically illustrated switching feature, that the chimney (28) is arranged longitudinally displaceably in the unit 16 or 17, each having a fixed contact piece supporting insulator (12). 35 (not shown), which via a conductor column 18 or 19th

7. High-voltage switch according to claim 1, characterized in that serving as a connecting plate of the switch 10 that the chimney (28) rotatably connected in the support insulator end flange 20 or 21 of the insulators 14 or 15

(12) is stored. that is.

While the components 11, 12, 13, 14 with 20 and 15 with 21 40 represent an externally sealed structure, the interior 24 of the support housing 11 communicates with the interior 25 via the interior of the support insulator 12 and the interior 23 of the housing 13 , 26 of the isolators 14, 15. These