CH675321A5

CH675321A5 - Heavy current switch with anti-magnetic encapsulation

Info

Publication number: CH675321A5
Application number: CH18988A
Authority: CH
Inventors: Dieter Braun; Klaus Dr Froehlich
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1987-02-23
Filing date: 1988-01-20
Publication date: 1990-09-14
Also published as: DE3705719C2; SU1542428A3; FR2611310B1; JPS63216225A; DE3705719A1; JP2677584B2; FR2611310A1

Abstract

The switch has at least one current path (2) per current phase enclosed by an anti-magnetic metal encapsulation incorporating at least one vacuum switch chamber (6) exhibiting a current breaker point acted on by an axial magnetic field. At least one current path has at least one power current path (4) containing the vacuum switch chamber (6) and at least one network current path (3). The opening of the current breaker point in the vacuum switch chamber is after the current is transferred from the network current path to the power current path. Pref. the network current path is hollow, with the vacuum switch chamber arranged outside it.

Description

       

  
 


 Technisches Gebiet 
 



  Die Erfindung geht aus von einem Hochstromschalter mit mindestens einer, mindestens eine erste Vakuumschaltkammer aufweisende Strombahn pro Phase. Insbesondere betrifft sie einen Hochstromschalter, dessen mindestens eine Strombahn von einer  antimagnetischen Metallkapselung umschlossen ist, wobei die Vakuumschaltkammer mindestens eine mit einem axialen Magnetfeld beaufschlagte Unterbrechungsstelle aufweist. 


 Stand der Technik 
 



  Aus der Schrift "The new Generator Switch for 8000 A" der Siemens Aktiengesellschaft (order No.: E 139/2067-101) ist ein gattungsgemässer Hochstromschalter bekannt. Bei diesem Hochstromschalter, der für den Einbau in metallgekapselte Generatorableitungen vorgesehen ist, sind pro Phase drei Vakuumschaltkammern parallel geschaltet, da nur so der vergleichsweise hohe Nennstrom von 8000 A dauernd geführt werden kann. 



  Die Nennstrombelastbarkeit handelsüblicher Vakuumschaltkammern ist beschränkt, da nur über die aus den Vakuumschaltkammern herausführenden Anschlussteile Verlustwärme abgeführt werden kann. Eine Erhöhung der Nennstrombelastbarkeit ist nur mit vergleichsweise grossem, unwirtschaftlichem Aufwand möglich. 


 Darstellung der Erfindung 
 



  Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe einen mit Vakuumschaltkammern ausgerüsteten Hochstromschalter zu schaffen, bei welchem die Vakuumschaltkammern nicht dauernd mit Strom beaufschlagt sind, sondern lediglich kurzzeitig während Ausschalt- und Einschaltvorgängen. 



  Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass die Vakuumschaltkammern beim Ausschalten gleichmässig belastet und damit auch besser ausgenutzt werden können. Auch beim Einschalten wird der Einschaltstrom unmittelbar nach dem Vorzünden gleichmässig auf die Vakuumschaltkammern verteilt, so dass auch hier eine Überlastung einzelner Vakuumschaltkammern ausgeschlossen werden kann. Ein wesentlicher Vorteil ist ferner, dass die nur für vergleichsweise niedrige Nennströme geeigneten Vakuumschaltkammern in Hochstromschaltern so eingesetzt werden können, dass dieser Nachteil vernachlässigt werden kann, während ihre guten Schalteigenschaften voll ausgenutzt werden können. 



  Die weiteren Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche. 



  Die Erfindung, ihre Weiterbildung und die damit erzielbaren Vorteile werden nachstehend anhand der Zeichnungen, welche lediglich einen Ausführungsweg darstellen, näher erläutert. 


 Kurze Beschreibung der Zeichnungen 
 



  Es zeigen: 
 
   Fig. 1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemässen Hochstromschalters, 
   Fig. 2 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemässen Hochstromschalters, 
   Fig. 3 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemässen Hochstromschalters, 
   Fig. 4 eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemässen Hochstromschalters und 
   Fig. 5 eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemässen Hochstromschalters. 
 



  Bei allen Figuren sind gleich wirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. 


 Wege zur Ausführung der Erfindung 
 



  In der Fig. 1 ist eine Prinzipskizze eines erfindungsgemässen Hochstromschalters 1 dargestellt. Dieser Hochstromschalter 1 kann ein- oder mehrphasig ausgebildet sein. Eine Strombahn 2 führt in den Hochstromschalter 1 hinein und teilt sich dort in eine Nennstrombahn 3 und eine zu ihr parallele Leistungsstrombahn 4 auf. Die Nennstrombahn 3 weist eine Hilfsschaltstelle 5 auf, die von der leistungsstrombahn 4, in welcher eine Vakuumschaltkammer 6 mit einer Unterbrechungsstelle 7 vorgesehen ist, überbrückt wird. Der Vakuumschaltkammer 6 sind Spulen 8, 9 vor- und nachgeschaltet, welche die Unterbrechungsstelle 7 mit einem axialen Magnetfeld beaufschlagen.

  Die Spulen 8, 9 liegen nicht, wie in der Skizze dargestellt, räumlich neben der Vakuumschaltkammer 6, sondern sie umgeben die Vakuumschalt kammer 6 im Bereich der Unterbrechungsstelle 7 konzentrisch und sind mit dieser über isolierende Halterungen mechanisch verbunden. Die Spulen 8, 9 sind im gleichen Abstand von der geöffneten Unterbrechungsstelle 7 angeordnet und ihre Längsachse ist deckungsgleich mit der Längsachse der Vakuumschaltkammer 6. Ferner ist der Abstand zwischen den beiden Spulen 8, 9 keinesfalls grösser als etwa dem inneren Spulendurchmesser entsprechend. Jede der beiden Spulen 8, 9 weist die gleiche Anzahl Windungen auf, und zwar mindestens eine und höchstens fünf, vorzugsweise jedoch zwei Windungen. Die Spulen 8, 9 können ein- oder mehrlagig gewickelt sein, wobei die Windungszahl nicht ganzzahlig zu sein braucht.

  Eine Eingangsklemme 10 ist mit einem Ende der Spule 8 elektrisch leitend verbunden, deren anderes Ende über ein elektrisch leitendes Verbindungsstück mit der Vakuumschaltkammer 6 verbunden ist. Über ein weiteres Verbindungsstück ist die Vakuumschaltkammer 6 mit einem Ende der Spule 9 verbunden, deren anderes Ende mit einer Abgangsklemme 11 verbunden ist. 



  Bei einer Ausschaltung wird nun zuerst die Hilfsschaltstelle 5 geöffnet und der abzuschaltende Strom kommutiert auf die Leistungsstrombahn 4. Erst danach wird die Vakuumschaltkammer 6 geöffnet und in der Unterbrechungsstelle 7 brennt ein Lichtbogen. Die beiden gleich bemessenen und identisch aufgebauten Spulen 8, 9 werden vom abzuschaltenden Strom gleichsinnig durchflossen und erzeugen gemeinsam ein auf die Unterbrechungsstelle 7 und den in dieser beim Ausschaltvorgang bestehenden Lichtbogen einwirkendes axiales Magnetfeld. Im Bereich der Unterbrechungsstelle 7 ist dieses Magnetfeld dank der geometrischen Anordnung der Spulen 8, 9 nahezu homogen, ferner ist es proportional zum Strom und bewirkt, dass der Lichtbogen auch bei Stromwerten im Bereich von 50 kA und weit darüber diffus brennt, so dass der Kontaktabbrand der Unterbrechungsstelle 7 in beherrschbaren Grenzen bleibt.

  Derartige Stromwerte können nur dank des, bedingt durch die vergleichsweise grosse Windungszahl der Spulen 23 und 24, starken axialen Magnetfeldes beherrscht und abgeschaltet werden. 



  In Fig. 1, wie auch in den nachfolgenden Figuren 2 bis 5 sind alle mechanischen Antriebselemente, welche die Hilfsschaltstelle 5 und die entsprechenden Vakuumschaltkammern 6 betätigen, nicht angedeutet. Ferner wurde in Fig. 1 eine, jede Phase des Hochstromschalters 1 einhüllende, antimagnetische Metallkapselung nicht dargestellt. 



   In Fig. 2 ist ein weiterer Hochstromschalter 1 dargestellt, und zwar in der oberen Hälfte der Figur im eingeschalteten Zustand und in der unteren Hälfte im ausgeschalteten Zustand. Die Strombahn 2 ist rohrförmig ausgebildet und wird durch Isolatoren 15 gegen eine koaxial angeordnete Metallkapselung 16 abgestützt. Diese Metallkapselung 16 ist ebenfalls rohrförmig ausgebildet und besteht aus einem antimagnetischen Metall. An der Metallkapselung 16 angebrachte Füsse 17 erlauben die Befestigung des Hochstromschalters 1 auf Fundamenten. Die jeweiligen stirnseitigen Enden der Metallkapselung 16 und der Strombahn 2 weisen Anschlussmöglichkeiten für die elektrische Verbindung mit bekannten, einphasig metallgekapselten Generatorableitungen auf. In der Metallkapselung 16 sind Montage- und Inspektionsöffnungen vorgesehen, ebenso Durchbrüche für die mechanischen Antriebselemente.

  Diese \ffnungen und Durchbrüche sind bei Hochstromschaltern 1 für höhere Leistung in der Regel druckdicht abgeschlossen, da die gesamte Generatorableitung unter geringem Überdruck steht, um die Verschmutzungsgefahr für die Isolatoren 15 klein zu halten. Häufig werden derartige Generatorableitungen auch fremdbelüftet, um eine gute Abfuhr der Verlustwärme zu erreichen. 



  Die Nennstrombahn 3 weist eine Lücke auf, die bei eingeschaltetem Hochstromschalter 1 durch die Hilfsschaltstelle 5 überbrückt ist. Die Hilfsschaltstelle 5 ist hier durch Fingerkontakte angedeutet, deren Anzahl entsprechend der Höhe des Nennstromes gewählt werden kann. Ein Teil dieser Fingerkontakte kann beim Ausschalten den übrigen nachlaufen, so dass sich Kommutierungslichtbögen nur an diesen nachlaufenden Fingerkontakten ausbilden können. Die übrigen Fingerkontakte werden dadurch geschont und gewährleisten immer eine einwandfreie  Nennstromführung. Beim Einschalten übernehmen diese Fingerkontakte, die dann zuerst schliessen, ebenfalls die Kommutierungsbelastungen. Die Fingerkontakte sind in einer nicht dargestellten Halterung gefasst, welche von einem Antrieb bewegt wird. Parallel zur Nennstrombahn 3 sind hier lediglich zwei parallele Leistungsstrombahnen 4 dargestellt.

  Jede dieser Leistungsstrombahnen 4 ist entsprechend der bei Fig. 1 beschriebenen Leistungsstrombahn 4 aufgebaut. Die Leistungsstrombahnen 4 liegen hier innerhalb der hohlen Nennstrombahn 3 und sind zentrisch symmetrisch angeordnet. Die Leistungsstrombahnen 4 weisen jeweils den gleichen Impedanzwert mit vorwiegend induktivem Anteil auf. Dadurch wird bei einer Strombeaufschlagung der Leistungsstrombahnen 4 eine gleichmässige Stromverteilung auf alle Leistungsstrombahnen 4 erzielt, was zur Folge hat, dass keine der Vakuumschaltkammern 6 überlastet wird. Das Leistungsschaltvermögen jeder einzelnen Vakuumschaltröhre 6 kann damit voll und ohne Sicherheitsmarge ausgenützt werden. 



  Die Wirkungsweise dieses Hochstromschalters 1 soll kurz erläutert werden. Wenn der Hochstromschalter 1 den Nennstrom führt, ist die Hilfsschaltstelle 5 geschlossen und der gesamte Nennstrom fliesst von der Strombahn 2 durch die Nennstrombahn 3. Die Leistungsstrombahnen 4 liegen im feldfreien Raum innerhalb der Nennstrombahn 3 und führen deshalb keinen Strom. Nach einem Ausschaltbefehl für eine Manöverierschaltung oder auch für eine Kurzschlussabschaltung, geht zuerst die Hilfsschaltstelle 5 auf und der gesamte Strom kommutiert, gleichmässig verteilt, auf die Leistungsstrombahnen 4. Erst danach werden die Vakuumschaltkammern 6 geöffnet und schalten in der Regel im nächsten Stromnulldurchgang den Strom ab. Im ausgeschalteten Zustand bleiben Hilfsschaltstelle 5 und Vakuumschaltkammern 6 geöffnet.

  Beim Einschalten schliessen zuerst die Vakuumschaltkammern 6 und der Einschaltstrom fliesst, gleichmässig aufgeteilt, durch die Leistungsstrombahnen 4. Unmittelbar danach schliesst auch die Hilfsschaltstelle 5 und der Strom kommutiert von den Leistungsstrombahnen 4 auf die Nennstrombahn 3. Bei beiden Schaltvorgängen sind die Vakuumschaltkammern 6 jeweils nur sehr  kurz mit Strom belastet, so dass keine nennenswerte thermische Belastung derselben auftritt. Selbst kurz aufeinanderfolgende Schaltzyklen können die Vakuumschaltkammern 6 deshalb problemlos aushalten. 



  Für die meisten Anwendungsbereiche dürfte eine Vakuumschaltkammer 6 pro Leistungsstrombahn 4 eine genügende Spannungsfestigkeit sicherstellen. Es ist jedoch ohne weiteres möglich pro Leistungsstrombahn 4 zwei oder mehr Vakuumschaltkammern 6 in Reihe zu schalten, um damit eine höhere Spannungsfestigkeit zu erreichen. 



  Wie Fig. 3 zeigt, ist es auch möglich die Leistungsstrombahnen 4 aussen um die Nennstrombahn 3 herum anzuordnen. Diese ebenfalls zentrisch symmetrische Anordnung weist den Vorteil auf, dass eine grössere Anzahl Leistungsstrombahnen 4, gleichmässig auf den Umfang verteilt, angebracht werden kann. Dieser Hochstromschalter 1 ist für höhere Nennströme geeignet als der nach Fig. 2. Im eingeschalteten Zustand werden bei diesem Hochstromschalter 1 infolge der Stromverdrängung dauernd kleine, unbedeutende Ströme durch die Leistungsstrombahnen 4 fliessen. Diese kleinen Ströme werden jedoch durch die Impedanz der jeweiligen Leistungsstrombahnen 4 auf vernachlässigbare Werte begrenzt, so dass die thermische Vorbelastung der jeweiligen Vakuumschaltkammern 6 vernachlässigt werden kann. 



  In Fig. 4 ist eine Kombination der Anordnungen entsprechend den Figuren 2 und 3 dargestellt, die für besonders hohe Ströme geeignet ist. Bei diesem Hochstromschalter 1 ist darauf zu achten, dass die Impedanzen der innerhalb der Nennstrombahn 3 liegenden Leistungsstrombahnen 4 und die der aussenliegenden Leistungsstrombahnen 4 gleich sein müssen. 



  Wenn besonders enge räumliche Einbauverhältnisse für den Hochstromschalter 1 vorliegen, so ist es auch möglich, die Isolatoren 15 als druckdichte Scheibenisolatoren auszubilden und auch  die Strombahn 2 innen an beiden Seiten des Hochstromschalters 1 druckdicht abzuschliessen. Der so geschaffene Raum kann mit einem isolierenden Medium, beispielsweise Druckluft oder SF6-Gas gefüllt werden. Dadurch lassen sich die Isolationsabstände und damit die Schalterabmessungen verkleinern, ferner können auch die Leistungsstrombahnen 4 und die zugehörigen Vakuumschaltkammern 6 dichter nebeneinander angebracht werden. 



   In Fig. 5 ist eine weitere modifizierte Ausführungsform eines Hochstromschalters 1 dargestellt, die der Ausführungsform entsprechend Fig. 3 ähnlich ist, die jedoch bei allen übrigen Ausführungsformen ebenfalls möglich ist. In jede der Leistungsstrombahnen 4 ist zusätzlich noch ein IS-Begrenzer 20 und in Reihe dazu ein Sensor 21 eingebaut. Die von den Sensoren 21 aufgenommenen Signale werden in einer Auswerteeinheit 22 überwacht und verarbeitet. Die Auswerteeinheit 22 kann, wie durch die gestrichelten Wirkungslinien 23 angedeutet, gleichzeitig auf die Gesamtheit aller IS-Begrenzer 20 einwirken und diese gleichzeitig auslösen, sie kann jedoch auch so ausgelegt sein, dass sie lediglich bestimmte IS-Begrenzer 20 auslöst. Die Leistungsstrombahnen 4 sind dann unterbrochen. Eine derartige redundante Schaltungsmöglichkeit erhöht die Sicherheit beim Ausschalten des Hochstromschalters 1.

  Sollte beispielsweise eine Vakuumschaltkammer 6 nicht abschalten, so würde der Sensor 21 der betreffenden fehlerbehafteten Leistungsstrombahn 4 dies anzeigen. In der Auswerteeinheit 22 würde dann beispielsweise festgestellt, dass in einer der Leistungsstrombahnen 4 der erstlöschenden Phase noch Strom fliesst, und zwar der gesamte zu unterbrechende Strom, deshalb würde die Auswerteeinheit 22 augenblicklich sämtliche IS-Begrenzer 20 auslösen. Bei einer dreiphasigen Gruppe von Hochstromschaltern 1 würden alle IS-Begrenzer 20 in allen drei Phasen ausgelöst. Um nun nicht in allen Leistungsstrombahnen 4 nach Ursachen für die Auslösung der IS-Begrenzer 20 suchen zu müssen, ist in der Auswerteeinheit 22 eine Einrichtung vorgesehen, welche erlaubt, den Sensor 21, welcher die Auslösung veranlasst hat, und damit  auch die fehlerbehaftete Leistungsstrombahn 4 zu identifizieren.

  Die IS-Begrenzer 20 müssen nach einer Auslösung manuell revidiert werden. Dieser Aufwand ist jedoch vollauf gerechtfertigt, wenn man bedenkt, welche Folgeschäden am Generator und an sonstigen Anlageteilen dadurch vermeidbar sind. 



  Es ist auch denkbar bei dem erwähnten Fehler nur die IS-Begrenzer 20 der erstlöschenden Phase auszulösen oder nur den IS-Begrenzer 20 der fehlerbehafteten Leistungsstrombahn 4 und die anderen beiden Phasen der dreiphasigen Gruppe normal abschalten zu lassen. Für diese Schaltung wird jedoch eine sehr schnell arbeitende elektronische Auswerteeinheit 22 benötigt. Ebenso ist es sinnvoll, wenn ein Fehler erst in einer der zweitlöschenden Phasen auftritt, nur die IS-Begrenzer 20 dieser fehlerbehafteten Phase auszulösen oder nur den IS-Begrenzer 20 der fehlerbehafteten Leistungsstrombahn 4, weil dadurch der Zeit- und Arbeitsaufwand für die Revision der IS-Begrenzer 20 reduziert werden kann. Die Auswerteeinheit 22 muss nach dem Auslösen eines IS-Begrenzers 20 jede Einschaltung des Hochstromschalters 1 solange blockieren, bis dieser revidiert und wieder vollständig betriebsbereit ist.

  Die Auswerteeinheit 22 muss stets so ausgelegt werden, dass jeweils ein optimaler Einsatz der IS-Begrenzer 20 gewährleistet ist. Zudem muss sie sicherstellen, dass bei Einschaltungen keine Fehlauslösungen der IS-Begrenzer 20 erfolgen können. 



   Derartig mit Vakuumschaltkammern 6 ausgerüstete Hochstromschalter 1 eignen sich, wegen der äusserst geringen Revisionsanfälligkeit der Vakuumschaltkammern 6, besonders für Pumpspeicherkraftwerke, deren Generatorschalter für extrem hohe Schaltzahlen ausgelegt sein müssen. 



  Für Hochstromschalter 1 mit kleineren Anforderungen an das Abschaltvermögen, wie dies z. B. bei Hochstromlastschaltern der Fall sein könnte, würde es genügen nur eine Leistungsstrombahn 4 mit mindestens einer Vakuumschaltkammer 6 ohne die Spulen 8 und 9 vorzusehen. Für das Abschalten von Lastströmen  würde das Abschaltvermögen dieser mindestens einen Vakuumschaltkammer 6, deren Kontakte so aufgebaut sind, dass ein vergleichsweise schwaches axiales Magnetfeld entsteht, genügen. 



  
 


 Technical field
 



  The invention is based on a high-current switch with at least one current path per phase having at least one first vacuum interrupter. In particular, it relates to a high-current switch, the at least one current path of which is enclosed by an antimagnetic metal encapsulation, the vacuum interrupter having at least one interruption point to which an axial magnetic field is applied.


 State of the art
 



  A generic high-current switch is known from the publication "The new Generator Switch for 8000 A" from Siemens Aktiengesellschaft (order no .: E 139 / 2067-101). With this high-current switch, which is intended for installation in metal-encapsulated generator leads, three vacuum interrupters are connected in parallel per phase, as this is the only way that the comparatively high rated current of 8000 A can be carried continuously.



  The nominal current carrying capacity of commercially available vacuum interrupters is limited, since waste heat can only be dissipated via the connection parts leading out of the vacuum interrupters. An increase in the nominal current carrying capacity is only possible with a comparatively large, uneconomical effort.


 Presentation of the invention
 



  The invention seeks to remedy this. The invention, as characterized in the claims, solves the problem of creating a high-current switch equipped with vacuum interrupters, in which the vacuum interrupters are not continuously supplied with current, but only briefly during switch-off and switch-on operations.



  The advantages achieved by the invention are essentially to be seen in the fact that the vacuum interrupters are evenly loaded when switched off and can therefore also be better utilized. Even when switching on, the inrush current is evenly distributed to the vacuum interrupters immediately after pre-ignition, so that an overload of individual vacuum interrupters can also be excluded here. Another major advantage is that the vacuum interrupters, which are only suitable for comparatively low nominal currents, can be used in high-current switches in such a way that this disadvantage can be neglected, while their good switching properties can be fully exploited.



  The further developments of the invention are the subject of the dependent claims.



  The invention, its further development and the advantages which can be achieved therewith are explained in more detail below with reference to the drawings, which only represent an embodiment.


 Brief description of the drawings
 



  Show it:
 
   1 is a schematic diagram of a high-current switch according to the invention,
   2 shows a first embodiment of the high-current switch according to the invention,
   3 shows a second embodiment of the high-current switch according to the invention,
   Fig. 4 shows a third embodiment of the high-current switch according to the invention and
   5 shows a fourth embodiment of the high-current switch according to the invention.
 



  Elements with the same effect are provided with the same reference symbols in all the figures.


 Ways of Carrying Out the Invention
 



  1 shows a schematic diagram of a high-current switch 1 according to the invention. This high-current switch 1 can be single or multi-phase. A current path 2 leads into the high-current switch 1 and there is divided into a nominal current path 3 and a power current path 4 parallel to it. The rated current path 3 has an auxiliary switching point 5, which is bridged by the power current path 4, in which a vacuum switching chamber 6 is provided with an interruption point 7. The vacuum interrupter 6 has coils 8, 9 connected upstream and downstream which act on the interruption point 7 with an axial magnetic field.

  The coils 8, 9 are not, as shown in the sketch, spatially next to the vacuum interrupter 6, but they surround the vacuum interrupter 6 concentrically in the region of the interruption point 7 and are mechanically connected to it via insulating brackets. The coils 8, 9 are arranged at the same distance from the open interruption point 7 and their longitudinal axis is congruent with the longitudinal axis of the vacuum switching chamber 6. Furthermore, the distance between the two coils 8, 9 is by no means greater than approximately the inner coil diameter. Each of the two coils 8, 9 has the same number of turns, namely at least one and at most five, but preferably two turns. The coils 8, 9 can be wound in one or more layers, the number of turns need not be an integer.

  An input terminal 10 is electrically conductively connected to one end of the coil 8, the other end of which is connected to the vacuum switching chamber 6 via an electrically conductive connecting piece. Via a further connecting piece, the vacuum interrupter chamber 6 is connected to one end of the coil 9, the other end of which is connected to an outgoing terminal 11.



  When switching off, the auxiliary switching point 5 is first opened and the current to be switched off commutates to the power current path 4. Only then is the vacuum switching chamber 6 opened and an arc burns in the interruption point 7. The two identically dimensioned and identically constructed coils 8, 9 are flowed through in the same direction by the current to be switched off and jointly generate an axial magnetic field acting on the interruption point 7 and the arc present in it during the switching-off process. In the area of the interruption point 7, this magnetic field is almost homogeneous thanks to the geometrical arrangement of the coils 8, 9, furthermore it is proportional to the current and causes the arc to burn diffusely even at current values in the range of 50 kA and far above, so that the contact burns off the interruption point 7 remains within manageable limits.

  Such current values can only be controlled and switched off thanks to the strong axial magnetic field due to the comparatively large number of turns of the coils 23 and 24.



  1, as well as in the following FIGS. 2 to 5, all mechanical drive elements which actuate the auxiliary switching point 5 and the corresponding vacuum switching chambers 6 are not indicated. Furthermore, an antimagnetic metal encapsulation enveloping each phase of the high-current switch 1 was not shown in FIG. 1.



   2 shows a further high-current switch 1, in the upper half of the figure in the switched-on state and in the lower half in the switched-off state. The current path 2 is tubular and is supported by insulators 15 against a coaxially arranged metal encapsulation 16. This metal encapsulation 16 is also tubular and consists of an antimagnetic metal. Feet 17 attached to the metal encapsulation 16 allow the high-current switch 1 to be attached to foundations. The respective ends of the metal encapsulation 16 and the current path 2 have connection options for the electrical connection to known, single-phase metal-encapsulated generator leads. Assembly and inspection openings are provided in the metal encapsulation 16, as are openings for the mechanical drive elements.

  These openings and breakthroughs are usually sealed in a pressure-tight manner in the case of high-current switches 1 for higher output, since the entire generator discharge line is under a slight overpressure in order to keep the risk of contamination for the insulators 15 small. Often, such generator leads are also ventilated to achieve good dissipation of the heat loss.



  The rated current path 3 has a gap which is bridged by the auxiliary switching point 5 when the high-current switch 1 is switched on. The auxiliary switching point 5 is indicated here by finger contacts, the number of which can be selected according to the level of the nominal current. Some of these finger contacts can run after the others when switched off, so that commutation arcs can only form on these trailing finger contacts. This protects the other finger contacts and always guarantees perfect nominal current flow. When switched on, these finger contacts, which then close first, also take over the commutation loads. The finger contacts are held in a holder, not shown, which is moved by a drive. Parallel to the nominal current path 3, only two parallel power current paths 4 are shown here.

  Each of these power current paths 4 is constructed in accordance with the power current path 4 described in FIG. 1. The power current paths 4 are here within the hollow nominal current path 3 and are arranged centrally symmetrically. The power current paths 4 each have the same impedance value with a predominantly inductive component. As a result, when current is applied to the power current paths 4, a uniform current distribution is achieved over all power current paths 4, with the result that none of the vacuum interrupters 6 is overloaded. The power switching capacity of each individual vacuum interrupter 6 can thus be fully utilized without a safety margin.



  The operation of this high-current switch 1 will be briefly explained. If the high-current switch 1 carries the nominal current, the auxiliary switching point 5 is closed and the entire nominal current flows from the current path 2 through the nominal current path 3. The power current paths 4 lie in the field-free space within the nominal current path 3 and therefore carry no current. After a switch-off command for a maneuvering circuit or for a short-circuit switch-off, the auxiliary switching point 5 opens first and the entire current commutates, evenly distributed, onto the power current paths 4. Only then do the vacuum switching chambers 6 open and generally switch off the current in the next zero current crossing . Auxiliary switching point 5 and vacuum interrupters 6 remain open when switched off.

  When switching on, the vacuum interrupters 6 close first and the inrush current flows, evenly divided, through the power current paths 4. Immediately afterwards, the auxiliary switching point 5 also closes and the current commutates from the power current paths 4 to the nominal current path 3. In both switching processes, the vacuum interrupters 6 are only very large briefly loaded with electricity, so that there is no significant thermal load. The vacuum interrupters 6 can therefore easily withstand even short consecutive switching cycles.



  For most areas of application, a vacuum interrupter 6 per power current path 4 should ensure sufficient dielectric strength. However, it is easily possible to connect two or more vacuum interrupters 6 in series per power circuit 4 in order to achieve a higher dielectric strength.



  As FIG. 3 shows, it is also possible to arrange the power current paths 4 outside around the nominal current path 3. This arrangement, which is also centrically symmetrical, has the advantage that a larger number of power current paths 4, evenly distributed over the circumference, can be attached. This high-current switch 1 is suitable for higher nominal currents than that according to FIG. 2. In the switched-on state, small, insignificant currents will continuously flow through the power current paths 4 in this high-current switch 1 due to the current displacement. However, these small currents are limited to negligible values by the impedance of the respective power current paths 4, so that the thermal preloading of the respective vacuum interrupters 6 can be neglected.



  4 shows a combination of the arrangements corresponding to FIGS. 2 and 3, which is suitable for particularly high currents. With this high-current switch 1, care must be taken that the impedances of the power current paths 4 located within the nominal current path 3 and those of the external power current paths 4 must be the same.



  If there are particularly tight spatial installation conditions for the high-current switch 1, it is also possible to design the insulators 15 as pressure-tight disk insulators and also to terminate the current path 2 on the inside on both sides of the high-current switch 1 in a pressure-tight manner. The space created in this way can be filled with an insulating medium, for example compressed air or SF6 gas. This allows the insulation distances and thus the switch dimensions to be reduced, and the power current paths 4 and the associated vacuum interrupters 6 can also be arranged closer together.



   FIG. 5 shows a further modified embodiment of a high-current switch 1, which is similar to the embodiment corresponding to FIG. 3, but which is also possible in all other embodiments. An IS limiter 20 and a sensor 21 are also installed in series in each of the power current paths 4. The signals recorded by the sensors 21 are monitored and processed in an evaluation unit 22. As indicated by the dashed lines of action 23, the evaluation unit 22 can simultaneously act on all of the IS limiters 20 and trigger them at the same time, but it can also be designed such that it only triggers certain IS limiters 20. The power current paths 4 are then interrupted. Such a redundant circuit option increases the safety when the high-current switch 1 is switched off.

  If, for example, a vacuum interrupter 6 does not switch off, the sensor 21 of the faulty power path 4 would indicate this. In the evaluation unit 22, it would then be determined, for example, that current is still flowing in one of the power current paths 4 of the first quenching phase, namely the entire current to be interrupted, which is why the evaluation unit 22 would instantly trigger all IS limiters 20. In a three-phase group of high-current switches 1, all IS limiters 20 would be triggered in all three phases. In order not to have to search for causes for the triggering of the IS limiter 20 in all power current paths 4, a device is provided in the evaluation unit 22 which allows the sensor 21 which has triggered the triggering and thus also the faulty power current path 4 to identify.

  The IS limiters 20 must be revised manually after a trip. However, this effort is fully justified when you consider what consequential damage to the generator and other parts of the system can be avoided.



  It is also conceivable to trigger only the IS limiter 20 of the first quenching phase in the case of the above-mentioned fault or to have only the IS limiter 20 of the faulty power current path 4 and the other two phases of the three-phase group switched off normally. However, a very fast-working electronic evaluation unit 22 is required for this circuit. It also makes sense, if an error only occurs in one of the second-erasing phases, to trigger only the IS limiter 20 of this faulty phase or only the IS limiter 20 of the faulty power current path 4, because this means that the time and effort required for the revision of the IS Limiter 20 can be reduced. After an IS limiter 20 has been triggered, the evaluation unit 22 must block any activation of the high-current switch 1 until the latter is revised and is again fully operational.

  The evaluation unit 22 must always be designed in such a way that optimal use of the IS limiter 20 is ensured in each case. In addition, it must ensure that the IS limiter 20 cannot be triggered incorrectly when switched on.



   High-current switches 1 equipped with vacuum interrupters 6 of this type are particularly suitable for pumped-storage power plants, the generator switches of which must be designed for extremely high number of switching operations, because the vacuum interrupters 6 are extremely unlikely to be revised.



  For high-current switch 1 with smaller requirements for the breaking capacity, such as. B. could be the case with high-current circuit breakers, it would suffice only one power path 4 with at least one vacuum interrupter 6 without providing the coils 8 and 9. To switch off load currents, the switch-off capacity of this at least one vacuum switching chamber 6, the contacts of which are constructed in such a way that a comparatively weak axial magnetic field is produced, would suffice.

Claims

1. High-current switch (1) with at least one current path (2) having at least one first vacuum interrupter chamber (6) and surrounded by an antimagnetic metal encapsulation (16), the vacuum interrupter chamber (6) having at least one interruption point (7 ), characterized in that - the at least one current path (2) has at least one first power current path (4) and at least one nominal current path (3) connected in parallel with the at least one first power current path (4), and - That when switching off the interruption point (7) of the at least one first vacuum switching chamber (6) lying in the at least one first power current path (4) opens after the commutation of the current to be interrupted on the at least one first power current path (4).

2nd

High-current switch according to claim 1, characterized in - That the at least one rated current path (3) is hollow, and - That the at least one first vacuum interrupter (6) is arranged within the at least one nominal current path (3).

3. High current switch according to claim 1, characterized in - That the at least one rated current path (3) is hollow, and - That the at least one first vacuum interrupter (6) is arranged outside the at least one nominal current path (3).

4th

High-current switch according to one of claims 1 to 3, characterized in - That at least one second vacuum interrupter (6) is provided in at least one second power circuit (4) connected in parallel to the at least one first, and - That each of the at least two power current paths (4) each has the same impedance value with a predominantly inductive component.

5. High current switch according to claim 4, characterized in - That the at least one first vacuum interrupter (6) within, and - That the at least one second vacuum interrupter (6) is arranged outside the at least one nominal current path (3).

6.

High-current switch according to claim 5, characterized in - That each of the vacuum interrupters (6) is assigned at least two coils (8, 9) of the same dimension and in the same direction through which current flows, one of which is electrically connected upstream of the respective vacuum interrupter chamber (6) and one is connected downstream.

7. High current switch according to claim 6, characterized in - that the coils (8, 9) concentrically surround the respective vacuum interrupter (6) in the region of their point of interruption, - that each of the coils (8, 9) is arranged at the same distance from the open interruption point, - That each of the coils (8, 9) has at least one and at most five, but preferably two turns, and - That these coils (8, 9) are by no means spaced further apart than about the inner coil diameter.

8th.

High-current switch according to one of claims 1 to 3, characterized in - That an IS limiter (20) and a sensor (21) are provided in the at least one first power current path (4), and - That the sensor is connected to an evaluation unit (22) which can act on the IS limiter (20).

9. High-current switch according to one of claims 4 to 7, characterized in - That in each of the at least two power current paths (4) an IS limiter (20) and a sensor (21) is provided, and - That the entirety of the sensors (21) is connected to an evaluation unit (22) which can either act simultaneously on the entirety of the IS limiters (20) or selectively on certain IS limiters (20).

10th

High-current switch according to claim 9, characterized in - That a device for identifying the signaling sensor or sensors (21) is provided in the evaluation unit (22).