DD225259A2 - Verfahren zum loeschen eines lichtbogens in hochspannungs-hochleistungsschaltern - Google Patents

Abstract

DIE ERFINDUNG BETRIFFT EIN VERFAHREN ZUM LOESCHEN DES LICHTBOGENS IN HOCHSPANNUNGS-HOCHLEISTUNGSSCHALTERN, BEI DEM ZUMINDEST ZUM ZEITPUNKT DER TRENNUNG DER SCHALTKONTAKTE IN DER SCHALTKAMMER DES HOCHSPANNUNGS-HOCHLEISTUNGSSCHALTERS MIT HOEHEREN DRUECKEN GEARBEITET WIRD UND DIENT DER ZWECKMAESSIGEREN AUSGESTALTUNG UND VORTEILHAFTEEN ANWENDUNG DES BEREITS VORGESCHALEGENEN VERFAHRENS NACH DEM HAUPTPATENT 206859. DURCH DIE ERFINDUNG SOLL GEGENUEBER HERKOEMMLICHEN VERFAHREN ERREICHT WERDEN, DASS DER STROM INNERHALB EINER HALBWELLE OHNE WIEDERZUENDUNG ABGESCHALTET UND DIE PRO SCHALTKAMMER ABZUSCHALTENDE SPANNUNG WESENTLICH ERHOHET WIRD UND INSBESONDERE IN ZWECKMAESSIGERER AUSGESTALTUNG DES VERFAHRENS NACH DER HAUPTPATENTANMELDUNG EINE ANWENDUNG AUCH ZUM SYNCHRONEN ABSCHALTEN VON WECHSELSTROEMEN BEI SCHALTERN MIT EINER BEWEGLICHEN UND EINER FESTSTEHENDEN SCHALTELEKTRODE VORGENOMMEN WERDEN KANN. ERFINDUNGSWESENTLICH IST, DASS EIN IM KOMPRESSIONSROHR FREI FLIEGENDER KOLBEN, DER DURCH EINE KARTUSCHE BESCHLEUNIGT WIRD, BEIM STROMNULLDURCHGANG DIE VERBINDUNG ZWISCHEN DEN OBENGENANNTEN SCHALTELEKTRODEN UNTERBRICHT UND ANSCHLIESSEND DAS LICHTBOGENPLASMA AUS DEM ENTLADUNGSRAUM DER SCHALTKAMMER VERDRAENGT. BEIM RUECKLAUF WIRD DURCH DEN KOLBEN KALTES ISOLIERGAS IN DIE SCHALTSTRECKE DER SCHALTKAMMER GESAUGT.

Description

Dr.sc.nat. Helmut HeB Berlin, den 23.06.1982

Dr.rer.nat.Hold Dienemann EV 19/82 - Ri/Sl. Dr.-Ing. Ekkehard Anke Dr.-Ing. Heinz Hänisch

Titel der Erfindung

Verfahren zum Löschen eines Lichtbogens in Hochspannungs-Hochleistungsschaltern

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Löschen des Lichtbogens in Hochspannungs-Hochleistungsschaltern, bei dem zumindest zum Zeitpunkt der Trennung der Schaltkontakte in der Schaltkammer des Hochspannungs-Hochleistungsschalters mit höheren Drücken gearbeitet wird·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zum Löschen des beim Ausschalten hoher Ströme entstehenden Lichtbogens sind Verfahren bekannt, die simultan zum Trennvorgang der Schaltkontakte eine mit einer Strömung verbundene Druckerhöhung in der Schaltkammer des Hochspannungs-Hochleistungsschalters bewirken, die zu einer effektiven Abkühlung des Lichtbogenplasmas, zum Verlöschen des Lichtbogens beim Nulldurchgang des Stromes sowie zu einer

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dielektrischen Verfestigung der Schaltstrecke führen soll.

Es sind auch Hochspannungs-Hochlei'stungsschalter "bekannt, bei denen die Löschmittelströmung mittels des Snergieinhaltes des Lichtbogens selbst erzeugt wird, indem die Zersetzung von flüssigen oder festen Stoffen vorgesehen ist} aber es. hat sich gezeigt, daß auch bei diesen sowie bei allen anderen bekannten Hochspannungs-Hochleistungsschaltern es bisher nicht gelungen ist, den Strom innerhalb einer Halbwelle abzuschalten. Weiterhin sind auch diese bekannten Hochspannungs-Hochleistungsschalter mit dem Nachteil behaftet, daß die pro. Schaltkammer abschaltbare Spannung zu gering ist,

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ist ein Verfahren

zum Löschen des Lichtbogens in Hochspannungs-Hochleistungsschaltern, bei dem zumindest zum Zeitpunkt der (Trennung¹ der Schalt kontakte in der Schaltkammer des Hochspannungs-Hochleistungsschalters mit höheren Drücken gearbeitet wird und ein elektrisch gut leitendes Hochdruckplasma, das insbesondere durch einen in einem !Compressionsrohr frei fliegenden Kolben erzeugt wird, in der Schaltkammer den Strom beim Öffnen der Schaltkontakte übernimmt und danach durch Entspannung des elektrisch gut leitenden Hochdruckplasmas das Lichtbogenplasma wirksam gelöscht wird. Mit dem Verfahren gelingt es, den Strom innerhalb einer Halbwelle ohne Wiederzündung abzuschalten und die pro Schaltkammer abzuschaltende Spannung wesentlich zu erhöhen.

Ziel der Srfindung

Die erfindungsgemäjße Lösung soll eine zweckmäßigere weitere Ausgestaltung des bereits vorgeschlagenen Patents

unter Beibehaltung der Zielstellung, den Strom innerhalb einer Halbwelle ohne Wiederzünden abzuschalten und die pro Schaltkammer abzuschaltende Spannung wesentlich zu erhöhen, insbesondere bei anderen Schaltelektrodenanordnungen ermöglichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bereits vorgeschlagene Verfahren nach Ü6m HoHpfpafeht

ZOG $53 zum Löschen des Lichtbogens in Hochspannungs-Hochleistungsschaltern derart weiter auszugestalten, daß es auch zum synchronen Abschalten von Wechselströmen bei Schaltern mit einer beweglichen und einer feststehenden Schaltelektrode angewendet werden kann.

Erfindungsgemäß wurde nun in vorteilhafterer Ausgestaltung des obengenannten Verfahrens nach PatBhf ZO^SSS gefunden, daß ein wirksames Löschen eines Lichtbogens ohne 7/iederzünden in einem Hochspannungs-Hochleistungsschalter, mit einer beweglichen und einer feststehenden Schaltelektrode ebenfalls erreicht werden kann, wenn der Kolben zum Zeitpunkt des Stromnulldurchganges axial oder radial durch Zünden einer Kartusche in das Kompressionsrohr eingeschossen wird, zu diesem Zeitpunkt die EntIadungsstrecke erreicht und ein Unterbrechen der Verbindung zwischen den Schaltelektroden erfolgt und anschließend das Schaltlichtbogenplasma aus dem Entladungsraum der Schaltkamiaer über ein steuerbares Ventil verdrängt wird. Das noch vorhandene Plasma wird durch den Kolben stark komprimiert, so daß der Kolben nach Abgabe seiner Energie umkehrt.

Beim Rücklauf des Kolbens wird über gleiches Ventil kaltes Isoliergas in die Schaltstrecke gesaugt und der Kolben in seine Ausgangsposition zurückgeschoben, wobei

gleichzeitig Explosionsgase aus dem Kompressionsrohr abgeführt werden.

Bezüglich der allgemeinen Verfahrensbedingungen unterscheidet sich das neue Verfahren nicht von der bereits vorgeschlagenen Lösung nach Pat&ht 2OaSoS » 2?ig· 1· Das verfahrenswesentliche Merkmal der Erfindung ist das Unterbrechen der Verbindung beim Stromnulldurchgang zwischen den Schaltelektroden durch den im Kompressionsrohr frei fliegenden Kolben, der zweckmäßigerweise mit isolierendem Material gegen thermische und Strahlungsbelastung versehen sein sollte und setzt zum Löschen des Lichtbogenplasmas nicht zwingend die Erzeugung eines elektrisch gut leitenden Hochdruckpiasinas im Umfange des Hauptpatentes voraus. Damit entfällt vorteilhaft auch' ein großer Energiespeicher,' um den Kolben über ein hochgespanntes Treibgas zu beschleunigen· Ein weiterer Vorteil des neuen Verfahrens ist darin zu sehen, daß die Spannungsfestigkeit sich mit einer im Rohr frei beweglichen Schaltelektrode gegenüber im Eohr stationär angeordneten und beweglichen Schaltelektrode wesentlich günstiger gestaltet, da selbst bei kleinem Sohrdurchmesser die frei bewegliche Elektrode praktisch beliebig weit ausgefahren werden kann, was im anderen Falle nur durch größeren Hohrdurchmesser zu erreichen und ökonomisch nicht zu vertreten wäre.

Ausführungsbeispiel

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben.

Dabei wird aus Gründen der Einfachheit nur auf die für die Erfindung wesentlichen Teile eines Hochspannungs-Hochleistungsschalter zurückgegriffen, um den Verfahrensablauf zu verdeutlichen.

Die Zeichnung zeigt in der sehe mat is Chen Darstellung einen Schnitt eines Hochspannungs-Hochleistungsschalters

- Fig. - ,' bei dem die Verfahrensstufen a - e den Ver-. fahrensablauf zur Löschung des Lichtbogenplasmas durch einen frei fliegenden Kolben charakterisieren.

In einer Schaltkammer eines Hochspannungs-Hochleistungsschalters -Fig.-.wird nach Schalt eines Steuersignals ein Kolben 1 aus isolierendem Material axial zur Elektrodenanordnung 2 durch Zündung einer Kartusche 3 eingeschossen - Verfahrensstufe a - derart, daß er zum Zeitpunkt des Stromnulldurchganges die Entladungsstrecke erreicht - Verfahrensstufe b - · Dadurch wird das Schaltlichtbogenplasma 4-. aus dem Entladungsraum verdrängt

- Verfahrensstufe c - · Dazu mu£ der Spalt zwischen Kolben und Rohrwand hinreichend klein sein und die Länge des Kolbens muß so bemessen sein,' daß die dielektrische Belastung getragen werden kann. Dazu ist es erforderlich, daß das Bohr aus elektrisch nicht leitendem Material besteht· Das in einem bestimmten Eestvolumen verbleibende Plasma wird stark komprimiert - Verfahrensstufe d - , so daß der Kolben nach vollständiger Abgabe seiner Energie umkehrt. Dabei saugt er kaltes Gas an und hinterläßt so in der Schaltstrecke ein hinreichend gut isolierendes Medium· Durch das Kaltgas wird der Kolben wieder in seine Ausgangslage gebracht und dort arretiert - Verfahrensstufe e - . Ss wird zugleich das Ivlagazin weitergestellt, das die Kartuschen zum Kolbenantrieb enthält· Die dem Plasma zugewandte Seite des Kolbens muß eine Schutzschicht gegen thermische und Strahlungseinflüsse tragen· In der hier erläuterten Variante mit axialem Einschuß kann die Kolbenbewegung zur Verschiebung der beweglichen Elektrode ausgenutzt werden bzw. die Verschiebung unterstützen.

Claims (2)

1. Anspruch

   1. Verfahren zum Löschen des Lichtbogens in Hochspannungs-Hochleistungsschaltern, "bei dem zumindest zum Zeitpunkt der Trennung der Schaltkontakte in der Schaltkammer des Hochspannungs-Hochleistungsschalters mit höheren Drücken gearbeitet wird und ein elektrisch gut leitendes Hochdruckplasma, das insbesondere durch einen in einem Kompressionsrohr frei fliegenden Kolben erzeugt wird, in der Schaltkammer den Strom beim öffnen der SchaItkontakte übernimmt und danach durch Entspannung des elektrisch gut leitenden Eochdruckplasmas das Lichtbogenplasma wirksam gelöscht wird,. nach Patent ZOQBSS₁

   gekennzeichnet dadurch,. daß der Kolben beim Stromnulldurchgang axial oder radial durch Zünden einer Kartusche in die Schaltstrecke des Kompressionsrohres eingeschossen und zu diesem Zeitpunkt die Verbindung zwischen den Schaltelektroden unterbrochen und anschließend das Schaltlichtbogenplasma aus dem Entladungsraum der Schaltkammer verdrängt wird*
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß kaltes Isoliergas beim Sücklauf des Kolbens in die Schaltstrecke der. Schaltkammer gesaugt und der Kolben vom Kaltgas in seine Ausgangsposition geschoben und arretiert wird und gleichzeitig Explosionsgase aus dem Kompressionsrohr abgeführt werden.

   Hierzu 1 Seite Zeichnungen