DD251231A1

DD251231A1 - ELECTRIC SWITCHING DEVICE, IN PARTICULAR PHASES SHORT-CIRCUIT BREAKERS FOR SMALL SHORT-CIRCUITS IN THE MEDIUM VOLTAGE AREA

Info

Publication number: DD251231A1
Application number: DD29151686A
Authority: DD
Inventors: Martin Lohrke
Original assignee: Elektroprojekt Anlagenbau Veb
Priority date: 1986-06-20
Filing date: 1986-06-20
Publication date: 1987-11-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Schaltgeraet, insbesondere einen Phasenkurzschliesser fuer kleine Kurzschlussstroeme im Mittelspannungsbereich. Durch die Erfindung soll die Versorgungszuverlaessigkeit in Mittelspannungs-Schaltanlagen erhoeht werden, indem durch die Bereitstellung eines selbstaendig ausschaltbaren Kurzschliessers das bisher notwendige Abschalten ungestoerter Netzteile durch den vorgeordneten zentralen Leistungsschalter bei einer Vielzahl von Stoerlichtbogenfehlern entfaellt. Die Erfindung sieht daher u. a. vor, dass der Isolierkoerper aus einem doppelwandigen Hohlzylinder besteht, von dem der aeussere Zylinder die Phasenelektroden aufnimmt und mit dem inneren Zylinder ueber zwischen den Phasenelektroden vorgesehene Stege verbunden ist, und dass der Raum zwischen dem inneren Zylinder und der Erdelektrode mit feststehenden sowie mit drehbar gelagerten oder vertikal verschiebbaren Isolierformteilen versehen ist, wobei die bewegbaren Isolierformteile zumindest im Moment der Unterbrechung des Plasmakurzschlusslichtbogens kammartig in die feststehenden Isolierformteile eingreifen. Im "Ein"-Zustand des Phasenkurzschliessers ist zwischen den Phasenelektroden und der Erdelektrode jeweils ein Plasmaraum gebildet. Fig. 1The invention relates to an electrical Schaltgeraet, in particular a phase short-circuit for small Kurzschlussstroeme in the medium voltage range. The invention provides the Versorgungszuverlaessigkeit is increased in medium-voltage switchgear by eliminating the previously necessary shutdown of undisturbed power supplies by the upstream central circuit breaker in a variety of faulty arcing faults by providing an independently ausschaltbaren short-circuit. The invention therefore sees u. a. in that the insulating body consists of a double-walled hollow cylinder of which the outer cylinder accommodates the phase electrodes and is connected to the inner cylinder via webs provided between the phase electrodes, and in that the space between the inner cylinder and the earth electrode is fixed and rotatably mounted or vertically displaceable Isolierformteile is provided, wherein the movable Isolierformteile engage at least at the moment of interruption of the plasma short arc like a comb in the fixed Isolierformteile. In the "on" state of the phase short-circuiting device, a plasma space is formed in each case between the phase electrodes and the ground electrode. Fig. 1

Description

Characteristic of the known technical solutions

Neben anderen Schaltgeräten, wie Leistungsschalter und Trenner, kommen in elektrischen Schaltanlagen auch Kurzschließer zur Anwendung. Dabei haben die Kurzschließer die Aufgabe, bei auftretenden Störlichtbögen das Schaltpersonal vor den Auswirkungen dieser Störlichtbögen, die Kurzschlußlichtbögen sind, zu schützen und den Schaden an der elektrischen Schaltanlage möglichst gering zu halten. Um nun einen wirksamen Schutz des Schaltpersonals und der elektrischen Schaltanlage bei auftretenden Störlichtbögen zu erzielen, wird angestrebt, Kurzschließer mit solchen Antrieben zu versehen, daß im Fehlerfall Lichtbogenzeiten <5ms realisiert werden können — siehe Calor-Emag-Mitteilungen, Heft 1,1982, „Mittelspannungsschaltanlagen für den Kraftwerks-Eigenbedarf und für weitere Einsatzgebiete mit sehr hohen Kurzschlußströmen". Daher sind, wie auch der DE-OS 2734872, H 02 B, 1/16 zu entnehmen ist, Kurzschließer mit einem Sprengstoffantrieb versehen, indem ein meist pulverförmiger Explosivstoff dosiert in kartuschenähnlichen Energieträgern gespeichert und beim Auftreten von Störlichtbögen freigesetzt wird, so daß die chemisch gebundene potentielle Energie einer Ladung eines Energieträgers trägheitsarm beim Schaltvorgang in kinetische Energie umgewandelt wird. Ausgehend davon, daß im Zusammehang mit dem Ansprechen des Kurzschließers der dem Kurzschließer vorgeordnete Leistungsschalterangeregtwird, der den gesamten ihm nachgeordneten Anlagenteil einschließlich Kurzschließer spannungslos schaltet und davon, daß in der durch die Ausschaltung des Leistungsschalters entstandenen spannungslosen Pause der Fehlerort selektiv vom ungestörten Netz getrennt wird, welches nach Zuschaltung des Leistungsschalters weiter betrieben werden kann, wobei dieser Schaltalgorithmus automatisch abläuft, ist trotz der Verwendung von Sprengstoffantrieben für den Kurzschließer das Auftreten von spannungslosen Pausen für die ungestörten Netzteile, die ja nach Art der Steuerung und der eingesetzten Schaltgeräte bis zu 300 ms betragen können, nicht vermeidbar. Das istjedoch für eine Vielzahl von Elektroenergieabnehmern unannehmbar. Dieser Nachteil ist auf das Unvermögen der Kurzschließer, insbesondere der Mittelspannungskurzschließer, zur selbsttätigen Ausschaltung bei vorhandenem Stromfluß zurückzuführen, so daß Schaltanlagenvarianten auf der Basis der Zentralschaltertechnik, die von ihnen geforderte Versorgungszuverlässigkeit nicht erfüllen. Nicht anders verhält es sich daher auch bei dem aus Bild 6 des Aufsatzes „Die Beherrschung von Kurzschlußlichtbögen in offenen und gekapselten Mittelspannungsschaltanlagen" hervorgehenden Siemenskurzschließer der Siemens-Zeitschrift, Heft 1,1960(34),Seite 53ff., bei dem eine Gasstrecke zwischen zwei Elektroden durch einen Zündmechanismus in den leitfähigen Zustand versetzt wird, und der so ausgebildet ist, daß konzentrisch zu einer zentrisch angeordneten Erdelektrode drei jeweils um 120° versetzt zueinander angeordnete Phasenelektroden vorgesehen sind, die auf gleicher Höhe angeordnet und von einem Isolierkörper aufgenommen in die Schaltkammer des Siemenskurzschließers geführt sind. Bei diesem Siemenskurzschließer kommt noch der Nachteil hinzu, daß eine erneute Betriebsbereitschaft nach seinem Ansprechen erst dann besteht, wenn die Glashauben, mit denen die Elektroden zwecks Erzielung kleiner Schaltwege mit hoher Isolationsfestigkeit versehen sind, erneuert worden sind. Das istjedoch mit einem zeitlichen Aufwand verbunden, der für elektrische Schaltanlagen nicht akzeptiert werden kann.In addition to other switching devices, such as circuit breakers and disconnectors, short circuit breakers are also used in electrical switchgear. The short-circuiters have the task of protecting the switching personnel from the effects of these arcing faults, which are short-circuit arcs, when arcing faults occur and to minimize the damage to the electrical switchgear. In order to achieve effective protection of the switching personnel and the electrical switchgear in the event of arcing faults, it is desirable to provide short-circuiters with such drives that in the event of a fault arc times <5ms can be realized - see Calor-Emag-Mitteilungen, Issue 1,1982, " Medium-voltage switchgear for the power station's own use and for other applications with very high short-circuit currents. "Therefore, as well as DE-OS 2734872, H 02 B, 1/16 can be seen, short-circuiter provided with an explosive drive by a usually powdered explosive metered stored in cartridge-like energy sources and released when arcing occurs, so that the chemically bound potential energy of a charge of an energy carrier is reduced inertially during the switching process into kinetic energy The circuit breaker is energized, which de-energises all the subordinate part including the short circuiter, and the fault location is selectively disconnected from the undisturbed network which can be operated after the circuit breaker has been connected, this switching algorithm being automatic Despite the use of explosive drives for the short-circuiter, the occurrence of dead times for the undisturbed power supplies, which can amount to up to 300 ms depending on the type of control and the switching devices used, is unavoidable. However, this is unacceptable to a variety of electric energy consumers. This disadvantage is due to the inability of the short-circuiter, especially the medium voltage short-circuiter, to automatically switch off in the presence of current flow, so that switchgear variants based on the central switch technology, do not meet the required supply reliability. It is therefore no different with the Siemens short-circuiters of Siemens magazine, Issue 1.1960 (34), page 53ff., From which a gas line between two Electrodes are set by an ignition mechanism in the conductive state, and which is formed so that concentric to a centrally arranged earth electrode are provided in each case offset by 120 ° to each other three phase electrodes arranged at the same height and received by an insulating body in the switching chamber of This Siemens short-circuiter still has the disadvantage that a renewed operational readiness after its response only exists when the glass hoods with which the electrodes are provided with high insulation resistance in order to achieve small switching paths have been renewed. However, this is associated with a time that can not be accepted for electrical switchgear.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die Versorgungszuverlässigkeit in Mittelspannungs-Schaltanlagen, insbesondere in Lastschaltanlagen, für ungestörte Netzteile zu erhöhen, indem durch die Bereitstellung eines selbständig ausschaltbaren, relativ einfach gestalteten Kurzschließers der Ab-und Zuschaltvorgang des vorgeordneten Leistungsschalters bei einer Vielzahl von Störlichtbogenfehlern entfällt.The aim of the invention is to increase the supply reliability in medium-voltage switchgear, especially in power switchgear for undisturbed power supplies by eliminating the provision of an independently disengageable, relatively simple short-circuited switch off and on operation of the upstream circuit breaker in a variety of arcing faults.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere einen Phasenkurzschließer für kleine Kurzschlußströme im Mittelspannungsbereich, zu schaffen, bei dem ausgehend von drei konzentrisch zu einer zentrisch angeordneten Erdelektrode vorgesehenen, jeweils um 120° versetzt zueinander angeordneten Phasenelektroden, die auf gleicher Höhe angeordnet und von einem Isolierkörper aufgenommenen in die Schaltkammer des Phasenkurzschließers geführt sind, ein Verlängern des Plasmakurzschlußlichtbogens verhindert und somit ein ausschaltbarer Kurzschließer bereitgestellt wird.The invention has for its object to provide an electrical switching device, in particular a phase short circuit for small short-circuit currents in the medium voltage range, in which starting from three concentric to a centrally arranged ground electrode provided, each offset by 120 ° to each other arranged phase electrodes arranged at the same height and guided by an insulating body are guided into the switching chamber of the phase short-circuiting, prevents prolonging the plasma short-circuiting arc, and thus a switchable short-circuiter is provided.

Erfindungsgemäß wird dieses dadurch erreicht, daß der Isolierkörper aus einem doppelwandigen Hohlzylinder besteht, von dem der äußere Zylinder die Phasenelektroden aufnimmt und mit dem inneren Zylinder über zwischen den Phasenelektroden vorgesehene Stege, die die Schaltkammer über die gesamte Höhe durchsetzen, verbunden ist, und daß der Raum zwischen dem inneren Zylinder und der Erdelektrode mit feststehenden, konzentrisch zur Erdelektrode angeordneten Isolierformteilen sowie mit drehbar gelagerten bzw. axial verschiebbaren, konzentrisch zur Erdelektrode angeordneten Isolierformteilen versehen ist, wobei die drehbar gelagerten bzw. axial verschiebbaren Isolierformteile zumindest im Moment der Unterbrechung des Plasmakurzschlußlichtbogens kammartig in die feststehenden Isolierformteile eingreifen und sowohl der innere Zylinder als auch die feststehenden Isolierformteile sowie die drehbar gelagerten bzw. axial verschiebbaren Isolierformteile in Höhe der Phasenelektroden derart unterbrochen sind, daß im „Ein"-Zustand des Phasenkurzschließers zwischen der jeweiligen Phasenelektrode und der Erdelektrode ein Plasmaraum gebildet ist.According to the invention this is achieved in that the insulating body consists of a double-walled hollow cylinder, of which the outer cylinder receives the phase electrodes and with the inner cylinder via provided between the phase electrodes webs, which pass through the switching chamber over the entire height, and that of Space between the inner cylinder and the earth electrode with fixed, arranged concentrically to the Erdelektrode Isolierformteile and provided with rotatably mounted or axially displaceable, arranged concentrically to the Erdelektrode Isolierformteile, wherein the rotatably mounted or axially displaceable Isolierformteile at least at the moment of interruption of the plasma arc flash engage in the fixed Isolierformteile and both the inner cylinder and the fixed Isolierformteile and the rotatably mounted or axially displaceable Isolierformteile at the level of the phase electrodes derar t are interrupted, that in the "on" state of the phase short-circuiter between the respective phase electrode and the ground electrode, a plasma space is formed.

Kommen bei dem derart ausgebildeten Phasenkurzschließer drehbar gelagerte Isolierformteile zur Anwendung, so greifen diese über die gesamte Höhe der Schaltkammer kammartig in die feststehenden, konzentrisch zur Erdelektrode angeordneten Isolierformteile ein, wobei der jeweilige durch die Unterbrechung des inneren Zylinders, der feststehenden Isolierformteile sowie der drehbar gelagerten Isolierformteile gebildete Plasmaraum kegelförmig ausgebildet ist. Ist dagegen die Verwendung von axial verschiebbaren Isolierformteilen vorgesehen, so stehen sich im „Ein"-Zustand des Phasenkurzschließers sowohl diese als auch die feststehenden Isolierformteile gegenüber, derart, daß in Höhe der jeweiligen Phasenelektrode zwischen diesen und der Erdelektrode ein Plasmaraum gebildet ist, der kreisringförmig ausgebildet ist, während im Zustand der Unterbrechung der Plasmaräume die axial verschiebbaren Isolierformteile kammartig in die feststehenden Isolierformteile eingreifen. Unabhängig davon, ob nun drehbar gelagerte Isolierformteile oder axial verschiebbare Isolierformteile zur Anwendung kommen, stehen diese vorteilhaft außerhalb der Schaltkammer durch eine Grundplatte miteinander in Verbindung, mit der ein mechanischer oder elektrischer Antrieb in Wirkverbindung steht.Come in the thus formed phase short-circuiter rotatably mounted Isolierformteile for use, so they comb over the entire height of the switching chamber in the fixed, concentric with the Erdelektrode arranged Isolierformteile, wherein the respective by the interruption of the inner cylinder, the fixed Isolierformteile and the rotatably mounted Isolierformteile formed plasma space is cone-shaped. If, on the other hand, the use of axially displaceable insulating moldings is provided, then in the "on" state of the phase short-circuiter both these and the stationary insulating moldings face one another such that a plasma space is formed in the height of the respective phase electrode between them and the ground electrode Irrespective of whether rotatably mounted insulating moldings or axially displaceable insulating moldings are used, these are advantageously connected to one another outside the switching chamber by a baseplate, in the state in which the plasma spaces are interrupted. with a mechanical or electrical drive is in operative connection.

Im Gegensatz zur Unterbrechung der Plasmaräume bei der Verwendung von axial verschiebbaren Isolierformteilen durch ihr kammartiges Eingreifen in die feststehenden Isolierformteile, werden gemäß einer bevorzugten Ausbildung des erfindungsgemäßen Phasenkurzschließers bei der Verwendung von drehbar gelagerten Isolierformteilen diese durch den mechanischen oder elektrischen Antrieb um einen Drehwinkel von vorzugsweise 60° bewegt, derart, daß in der Endstellung der drehbar gelagerten Isolierformteile die Plasmaräume unterbrochen sind.In contrast to the interruption of the plasma spaces in the use of axially displaceable Isolierformteile by their comb-like intervention in the fixed Isolierformteile, according to a preferred embodiment of the invention phase closer with the use of rotatably mounted Isolierformteilen this by the mechanical or electrical drive by a rotation angle of preferably 60th ° moves, such that in the end position of the rotatably mounted Isolierformteile the plasma spaces are interrupted.

Zur Gewährleistung einer sicheren Arbeitsweise bei der Verwendung von axial verschiebbaren Isolierformteilen steht die Grundplatte mit einem Führungsbolzen in Verbindung, der in einer Bohrung der Erdelektrode gleitbar angeordnet ist. Schließlich stehen bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Phasenkurzschließer die Plasmaräume über zentrisch in den Phasenelektroden vorgesehene Kanäle mit der Atmosphäre in Verbindung, über die ein Ausstoß der heißen Gase beim Vorhandensein eines Plasmakurzschlußlichtbogens erfolgt, so daß ein Überdruck in den Schaltkammern beherrscht wird. Da zur sicheren Löschung des Plasmakurzschlußlichtbogens und zur Reduzierung des Abbrandes an den Isolierformteilen und Elektrodenoberflächen ein sehr Schneller Schaltvorgang notwendig ist, was mit hohen Anforderungen an den Antrieb verbunden ist, wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die im Plasmakurzschlußlichtbogen erzeugte Wärme bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Phasenkurzschließer gleichzeitig als Antriebsenergie verwendet, so daß auf eine zusätzliche Energie für den Antrieb verzichtet werden kann.To ensure safe operation of the use of axially displaceable Isolierformteile the base plate is in communication with a guide pin which is slidably disposed in a bore of the ground electrode. Finally, in the case of the phase short-circuiter designed according to the invention, the plasma chambers are connected to the atmosphere via channels provided centrally in the phase electrodes, via which an ejection of the hot gases occurs in the presence of a plasma short-circuit arc, so that an overpressure in the switching chambers is controlled. Since a very fast switching operation is necessary for safe deletion of the plasma short arc and to reduce the burnup of the insulating moldings and electrode surfaces, which is associated with high demands on the drive, in a further embodiment of the invention, the heat generated in the plasma short-circuit arc at the inventively designed phase short-circuiter simultaneously used as drive energy, so that can be dispensed with an additional energy for the drive.

Daher sind bei dem Phasenkurzschließer, der auf der Basis der axial verschiebbaren Isolierformteile ausgebildet ist, diese Isolierformteile als Kolben innerhalb des Isolierkörpers geführt und ein unterhalb des Kolbens vorgesehener, jeder Phasenelektrode zugeordneter Gasraum steht über jeweils eine ebenfalls im Isolierkörper vorgesehene Querbohrung mit einer zentrisch in der Erdelektrode vorgesehenen Längsbohrung in Verbindung, die einerseits bis zur oberen Stirnfläche der Erdelektrode führt und mit der Atmosphäre verbunden ist und andererseits über in Höhe der Phasenelektroden vorgesehene Querbohrungen mit den Plasmaräumen in Verbindung steht. Dabei ist innerhalb der Längsbohrung der Erdelektrode zwischen den Querbohrungen der Erdelektrode und den Querbohrungen des Isolierkörpers ein Druckventil vorgesehen, dessen Durchlaßrichtung zu den Gasräumen unterhalb der axial verschiebbaren Isolierformteile führt. Dieses Druckventil öffnet bei einem bestimmten Überdruck P₁ in den Plasmaräumen und schließt nach Erreichen eines bestimmten Druckwertes P₂ in den Gasräumen. Außerdem ist innerhalb der Längsbohrung der Erdelektrode zwischen den Querbohrungen der Erdelektrode und der Atmosphäre ein Druckausgleichsventil vorgesehen. Dieses hat die Aufgabe, den Druckausgleich zwischen den Plasmaräumen und der Atmosphäre einzuleiten, wenn in den Gasräumen der Druckwert P₂ erreicht und das Druckventil geschlossen ist.Therefore, in the phase short-circuiter, which is formed on the basis of the axially displaceable Isolierformteile, these Isolierformteile performed as a piston within the insulator and provided below the piston, each phase electrode associated gas space is connected via a respective also provided in the insulating transverse bore with a centrally in the Ground electrode provided longitudinal bore in combination, which leads on the one hand to the upper end face of the earth electrode and is connected to the atmosphere and on the other hand is provided at the level of the phase electrodes provided transverse holes with the plasma chambers. In this case, a pressure valve is provided within the longitudinal bore of the earth electrode between the transverse bores of the earth electrode and the transverse bores of the insulating, the forward direction leads to the gas spaces below the axially displaceable Isolierformteile. This pressure valve opens at a certain overpressure P ₁ in the plasma chambers and closes after reaching a certain pressure value P ₂ in the gas chambers. In addition, a pressure compensation valve is provided within the longitudinal bore of the earth electrode between the transverse bores of the earth electrode and the atmosphere. This has the task to initiate the pressure equalization between the plasma chambers and the atmosphere when in the gas chambers reaches the pressure value P ₂ and the pressure valve is closed.

Damit unmittelbar vor Beendigung der Bewegung der axial verschiebbaren Isolierformteile eine Angleichung des Gasdruckes zwischen den Gasräumen und der Atmosphäre erfolgen kann, ist der Isolierkörper an seinem äußeren Umfang mit Überströmkanälen versehen, über die die Gasräume in der Endphase des kammartigen Eingreifens der axial verschiebbaren Isolierformteile in die feststehenden Isolierformteile mit der Atmosphäre in Verbindung stehen. Ein Zurückversetzen der axial verschiebbaren Isolierformteile nach Beendigung eines Ausschaltvorganges erfolgt zweckmäßigerweise durch eine Zugfeder, die in den Gasräumen vorgesehen ist und einerseits mit den axial verschiebbaren Isolierformteilen und andererseits mit dem Isolierkörper verbunden ist.So that immediately before completion of the movement of the axially displaceable Isolierformteile can be made an approximation of the gas pressure between the gas chambers and the atmosphere, the insulating body is provided at its outer periphery with overflow through which the gas chambers in the final phase of the comb-like engagement of the axially movable Isolierformteile in the stationary insulating moldings are in communication with the atmosphere. A shift back of the axially displaceable Isolierformteile after completion of a turn-off is advantageously carried out by a tension spring, which is provided in the gas chambers and is connected on the one hand with the axially displaceable Isolierformteilen and on the other hand with the insulating body.

Die Erfindung soll nachstehend an drei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to three exemplary embodiments. In the accompanying drawings show:

Fig.1: den Schnitt B-B des Phasenkurzschließers nach Fig.2, Fig.2: den Schnitt A-A des Phasenkurzschließers nach Fig. 1, Fig.3: den Schnitt D-D eines Phasenkurzschließers nach Fig. 4, der gegenüber dem Phasenkurzschließer nach Fig. 1 und 2 eine abgewandelte Ausführung besitzt,1 shows the section BB of the phase short-circuiter according to FIG. 2, FIG. 2 shows the section AA of the phase short-circuiter according to FIG. 1, FIG. 3 shows the section DD of a phase short-circuiter according to FIG. 4, which is opposite to the phase short-circuiter according to FIG and 2 has a modified embodiment,

Fig.4: den Schnitt C-C des Phasenkurzschließers nach Fig.3, Fig. 5: eine Seitenansicht eines Phasenkurzschließers, der im wesentlichen dem gemäß Fig. 3 und 4 entspricht, der jedoch gleichzeitig mit einem Antrieb versehen ist.4 shows the section C-C of the phase short-circuiting device according to FIG. 3, FIG. 5: a side view of a phase short-circuiter which substantially corresponds to that according to FIGS. 3 and 4, but which is simultaneously provided with a drive.

Wie die Fig. 1 in Verbindung mit Fig. 2 zeigt, besteht der Isolierkörper 1 des Phasenkurzschließers aus einem doppelwandigen Hohlzylinder 2. Dabei ist der innere Zylinder 3 mit dem äußeren Zylinder 4 durch Stege 5 verbunden, die über die gesamte Höhe der Schaltkammer 6 angeordnet sind und dafür sorgen, daß jeder im äußeren Zylinder 4 angeordneten Phasenelektrode 7 eine Schaltkammer 6 zugeordnet ist. Zentrisch zu dem doppelwandigen Hohlzylinder 2 ist die Erdelektrode 8 vorgesehen. Zwischen den Phasenelektroden 7 und der Erdelektrode 8 sind feststehende, konzentrisch zur Erdelektrode 8 angeordnete Isolierformteile 9 vorgesehen, die stirnseitig mit dem doppelwandigen Hohlzylinder 2 starr verbunden sind bzw. zu diesem gehören. In den Räumen zwischen den feststehenden, konzentrisch zur Erdelektrode 8 angeordneten Isolierformteilen 9 befinden sich drehbar gelagerte Isolierformteile 10, die miteinander durch die Grundplatte 11 verbunden sind. Die Innenmantelflächen der feststehenden Isolierformteile 9 und die Außenmantelflächen der drehbar gelagerten Isolierformteile 10, und umgekehrt, berühren einander, so daß sie zueinander fixiert sind, aber so, daß eine Rotation der drehbar gelagerten Isolierformteile 9 um ihren rotationssymmetrischen Mittelpunkt möglich ist, wobei an den Berührungsflächen Gleitlagerung besteht. Sowohl der innere Zylinder 3 als auch die feststehenden Isolierformteile 9 sowie die drehbar gelagerten Isolierformteile 10 sind in Höhe der Phasenelektroden 7 kegelförmig durchbohrt, so daß zwischen den Phasenelektroden 7 und der Erdelektrode 8 jeweils ein Plasmaraum 12 zur Ausbildung des Plasmakurzschlußlichtbogens besteht. Die Stege 5 in Verbindung mit den feststehenden Isolierformteilen 9 sowie den drehbar gelagerten Isolierformteilen 10 verhindern die Zündung bzw. Ausweitung des Plasmakurzschlußlichtbogens über nicht vorgesehene Bahnen, so daß der Plasmakurzschlußlichtbogen gezwungenermaßen nur in den Plasmaräumen 12 brennen kann. Für den Druckausgleich, d.h. die Beherrschung des Überdruckes in den Schaltkammern 6 sind nach außen führende Kanäle 13 vorgesehen, über die die heißen Gase ausgestoßen werden. Im „Ein"-Zustand des Phasenkurzschließers brennt jeweils zwischen den Phasenelektroden 7 und der gemeinsamen Erdelektrode 8 ein Plasmakurzschlußlichtbogen im dafür vorgesehenen Plasmaraum 12. Bei der Ausschaltung dieses dreipoligen Plasmakurzschlußlichtbogens werden die Plasmaräume 12 durch die drehbar gelagerten Isolierformteile 10 unterbrochen, indem diese, angetrieben durch einen nicht weiter dargestellten Antrieb, um einen Drehwinkel bewegt werden. Daduch wird erreicht, daß die die Plasmaräume 12 bildenden Unterbrechungen der drehbar gelagerten Isolierformteile 10 versetzt zu denen der feststehenden Isolierformteile 9 stehen. Somitverlöschen die Plasmakurzschlußlichtbögen, da ihnen ihre Existenzbedingung — freier Lichtbogenkanal in einem Plasma — durch das barrierenartige Verriegeln der Plasmastrecke durch thermisch und elektrisch feste, feststehende sowie drehbar gelagerte Isolierformteile 9; 10 entzogen wurde. Nach Rückstellung der drehbar gelagerten Isolierformteile 10 ist der Phasenkurzschließer wieder einschaltbereit bzw. er kann durch diesen Vorgang in den „Ein"-Zustand versetzt werden, wobei diese Variante bei entsprechender Isolationsstreckendimensionierung zur Steuerung des Einschaltvorganges genutzt werden kann.As shown in FIG. 1 in conjunction with FIG. 2, the insulating body 1 of the phase short-circuiting consists of a double-walled hollow cylinder 2. In this case, the inner cylinder 3 is connected to the outer cylinder 4 by webs 5, which are arranged over the entire height of the switching chamber 6 and ensure that each arranged in the outer cylinder 4 phase electrode 7 is associated with a switching chamber 6. Centrally to the double-walled hollow cylinder 2, the earth electrode 8 is provided. Between the phase electrodes 7 and the earth electrode 8 fixed, arranged concentrically to the earth electrode 8 Isolierformteile 9 are provided, which are rigidly connected to the end face with the double-walled hollow cylinder 2 and belong to this. In the spaces between the fixed, arranged concentrically to the earth electrode 8 Isolierformteile 9 are rotatably mounted Isolierformteile 10, which are interconnected by the base plate 11. The inner circumferential surfaces of the fixed Isolierformteile 9 and the outer circumferential surfaces of the rotatably mounted Isolierformteile 10, and vice versa, touching each other so that they are fixed to each other, but such that a rotation of the rotatably mounted Isolierformteile 9 is possible about its rotationally symmetric center, wherein at the contact surfaces Plain bearing exists. Both the inner cylinder 3 and the fixed Isolierformteile 9 and the rotatably mounted Isolierformteile 10 are perforated conically at the level of the phase electrodes 7, so that between the phase electrodes 7 and the earth electrode 8 each have a plasma chamber 12 for forming the plasma short arc. The webs 5 in conjunction with the fixed Isolierformteile 9 and the rotatably mounted Isolierformteilen 10 prevent the ignition or expansion of the plasma short arc over non-intended paths, so that the plasma short-circuit arc forced burn only in the plasma chambers 12. For pressure equalization, i. the control of the overpressure in the switching chambers 6 are provided outwardly leading channels 13 through which the hot gases are ejected. In the "on" state of the phase short-circuiter burns between the phase electrodes 7 and the common ground electrode 8, a plasma short arc in the designated plasma chamber 12. In the elimination of this three-pole plasma short arc the plasma chambers 12 are interrupted by the rotatably mounted Isolierformteile 10 by this, driven by It is thus achieved that the interruptions of the rotatably mounted insulating moldings 10 forming the plasma spaces 12 are offset from those of the fixed insulating moldings 9. Thus, the plasma short-circuit arcs extinguish their existence - free arc channel in one Plasma - was withdrawn by the barrier-like locking of the plasma path by thermally and electrically fixed, fixed and rotatably mounted Isolierformteile 9, 10 After resetting the rotatably mounted Isolierformt 10, the phase short-circuiter is ready to switch on again, or it can be put into the "on" state by this process, and this variant can be used to control the switch-on process with appropriate insulation route dimensioning.

Im Gegensatz zu dem Phasenkurzschließer gemäß Figur 1 und 2 ist der Phasenkurzschließer nach Figur 3 und 4 mit axial verschiebbaren Isolierformteilen 14 versehen. Auch dieser Phasenkurzschließer besteht wieder aus einem doppelwandigen Hohlzylinder 2, von dem der äußere Zylinder 4 die Phasenelektroden 7 trägt, die konzentrisch zu der gemeinsamen Erdelektrode 8 angeordnet sind. Während die Phasenelektroden 7 mit Kanälen 13 versehen sind, über die die heißen Gase beim Brennen eines Plasmakurzschlußlichtbogens zur Atmosphäre ausgestoßen werden, ist die Schaltkammer 6 durch die Stege 5 auch hier in drei Schaltkammern 6 unterteilt. Wie die Figur 4 zeigt, sind die feststehenden Isolierformteile 9 nur bis in Höhe der Phasenelektrode 7 ausgeführt. Die axial verschiebbaren Isolierformteile 14, die miteinander durch die Grundplatte 15 verbunden und im unteren Teil des Phasenkurzschließers angeordnet sind, sind ebenfalls nur bis in Höhe der Phasenelektroden 7 ausgeführt, so daß im „Ein"-Zustand des Phasenkurzschließers in Höhe der Phasenelektroden 7 zwischen diesen und der Erdelektrode 8 Plasmaräume 16 gebildet sind, die kreisringförmig ausgebildet sind. Bei einer Aufwärtsbewegung der Grundplatte 15 und damit der axial verschiebbaren Isolierformteile 14 durchtrennen diese die zuvor offenen Plasmaräume 16 und schließen die Lücken zwischen den feststehenden Isolierformteilen 9. Dabei steht zur Gewährleistung einer sicheren Arbeitsweise die Grundplatte 15 mit einem Führungsbolzen 17 in Verbindung, der in einer Bohrung 18 der Erdelektrode 8 geführt wird. Ausgehend von der gegenüber Figur 1 und 2 abweichenden Ausbildung der beweglichen, hier also axial verschiebbaren Isolierformteile 14 entspricht die Arbeitsweise dieses Phasenkurzschließers der des Phasenkurzschließers nach Figur 1 und 2. Das heißt, daß zum Zwecke des Ausschaltens eines dreipoligen Plasmakurzschlußlichtbogens die axial verschiebbaren Isolierformteile 14 die Plasmaräume 16 unterbrechen und in die Lücken der feststehenden Isolierformteile 9 eindringen, so daß die Plasmakurzschlußlichtbögen verlöschen, da ihnen die Existenzbedingungen entzogen wurden.In contrast to the phase short-circuiter according to FIGS. 1 and 2, the phase short-circuiter according to FIGS. 3 and 4 is provided with axially displaceable insulating moldings 14. Again, this phase short-circuiter consists again of a double-walled hollow cylinder 2, of which the outer cylinder 4 carries the phase electrodes 7, which are arranged concentrically to the common ground electrode 8. While the phase electrodes 7 are provided with channels 13 through which the hot gases are emitted to the atmosphere when a plasma short arc is fired, the switching chamber 6 is also divided by the webs 5 into three switching chambers 6. As FIG. 4 shows, the fixed insulating moldings 9 are designed only up to the level of the phase electrode 7. The axially displaceable Isolierformteile 14, which are interconnected by the base plate 15 and arranged in the lower part of the phase shorts are also carried out only up to the level of the phase electrodes 7, so that in the "on" state of the phase shorts in height of the phase electrodes 7 between them Upon an upward movement of the base plate 15 and thus of the axially displaceable Isolierformteile 14 these cut open the previously open plasma spaces 16 and close the gaps between the fixed Isolierformteilen 9. It is to ensure a safe Operation of the base plate 15 with a guide pin 17 in connection, which is guided in a bore 18 of the earth electrode 8. Starting from the opposite to Figure 1 and 2 deviating formation of the movable, thus axially displaceable Isolierformteile 14, the operation corresponds to this That is, for the purpose of turning off a three-pole plasma short arc, the axially displaceable insulating moldings 14 interrupt the plasma spaces 16 and penetrate the voids of the fixed insulating moldings 9, so that the plasma short-circuit arcs go out Livelihoods were withdrawn.

Der in Figur 5 dargestellte Phasenkurzschließer geht im wesentlichen von dem gemäß Figur 3 und 4 aus, d. h., daß er mit axial verschiebbaren Isolierformteilen 14 versehen ist, die beim Ausschalten eines dreipoligen Plasmakurzschlußlichtbogens die Plasmaräume 16 unterbrechen und in die Lücken derfeststehenden Isolierformteile 9 eindringen, was mit einem Verlöschen der Plasmakurzschlußlichtbögen verbunden ist. Zum Unterschied gegenüber dem Phasenkurzschließer nach Figur 3 und 4 sind bei diesem Phasenkurzschließer die axial verschiebbaren Isolierformteile 14 jedoch nicht außerhalb des doppelwandigen Hohlzylinders 2 durch eine Grundplatte verbunden, sondern enden als Kolben 19 wirkend in einem Gasraum 20. Dieser Gasraum 20 steht über eine Querbohrung 21 mit einer in der Erdelektrode 8 befindlichen Längsbohrung 22 in Verbindung. Innerhalb der Längsbohrung 22 ist zwischen der Querbohrung 21 und einer weiteren, in Höhe der Phasenelektrode 7 vorgesehenenThe phase short-circuiter shown in FIG. 5 essentially starts from that according to FIGS. 3 and 4, i. h., That it is provided with axially displaceable Isolierformteile 14 which break off the plasma spaces 16 and penetrate into the gaps of the fixed Isolierformteile 9 when turning off a three-pole plasma short arc, which is associated with a quenching of the plasma short arcs. In contrast to the phase short-circuiting device according to FIGS. 3 and 4, the axially displaceable insulating molded parts 14 are not connected outside the double-walled hollow cylinder 2 by a base plate in this phase short-circuiting device, but end as a piston 19 acting in a gas space 20. This gas space 20 is above a transverse bore 21 with a located in the earth electrode 8 longitudinal bore 22 in connection. Within the longitudinal bore 22 is provided between the transverse bore 21 and another, at the level of the phase electrode 7

Querbohrung 23 ein Druckventil 24 mit der Durchlaßrichtung Schaltkammer 6' — Gasraum 20 angeordnet. Dieses öffnet bei einem bestimmten Überdruck P₁ in den Schaltkammern 6' und schließt nach Erreichen eines bestimmten Druckwertes P₂ den Gasraum 20. Zwischen der Querbohrung 23 und der oberen Stirnseite der Erdelektrode 8 befindet sich innerhalb der Längsbohrung 22 der Erdelektrode 8 darüber hinaus ein Druckausgleichventil 25, das die Aufgabe hat, den Druckausgleich zwischen den Schaltkammern 6' und der Atmosphäre einzuleiten, wenn im Gasraum 20 der Druckwert P₂ erreicht ist. Außerdem sind im Isolierkörper 1 eingebrachte Überströmkanäle 26 vorgesehen, über die ab einer bestimmten Stellung der axial verschiebbaren Isolierformteile 14 ein Druckausgleich zwischen dem Gasraum 20 und der Atmosphäre eingeleitet wird, so daß die heißen Gase nach außen dringen können. Nach der Abschaltung des Plasmakurzschlußlichtbogens erfolgt durch die Zugfeder 27 eine Rückstellung des Kolbens 19 in seine Ausgangslage.Transverse bore 23 a pressure valve 24 with the forward direction switching chamber 6 '- gas space 20 is arranged. This opens at a certain overpressure P ₁ in the switching chambers 6 'and closes after reaching a certain pressure P ₂ the gas space 20. Between the transverse bore 23 and the upper end face of the earth electrode 8 is located within the longitudinal bore 22 of the earth electrode 8 beyond a pressure compensation valve 25, which has the task to initiate the pressure equalization between the switching chambers 6 'and the atmosphere when in the gas chamber 20, the pressure value P _{2 is} reached. In addition, 1 introduced overflow 26 are provided in the insulating body over which from a certain position of the axially movable Isolierformteile 14, a pressure equalization between the gas space 20 and the atmosphere is introduced, so that the hot gases can escape to the outside. After switching off the plasma short arc occurs by the tension spring 27, a provision of the piston 19 in its initial position.

Es versteht sich, daß jeder Phasenelektrode 7, die um 120° versetzt zueinander angeordnet sind, und damit auch jeder Schaltkammer 6' je ein Gasraum 20, eine Querbohrung 21, eine Querbohrung 23 sowie Überströmkanäle 25 zugeordnet sind. Damit ist dieser Phasenkurzschließer gleichzeitig mit einem Antrieb ausgestattet, der die Energie des Plasmakurzschlußlichtbogens für den Ausschaltvorgang nutzt, so daß der Phasenkurzschließer vom energetischen und materialökonomischen Standpunkt aus betrachtet zu einem kostengünstigen Schaltgerät mit erhöhter Zuverlässigkeit wird. Sind nun bei einem mit derartig ausgebildetem Antrieb versehenen Phasenkurzschließer zwischen den Phasenelektroden 7 und der Erdelektrode 8 Plasmakurzschlußlichtbögen gezündet worden, so erhöht sich der Druck in den Schaltkammem 6'. Der Ausschaltvorgang wird damit eingeleitet, daß das Druckventil 24 bei dem Überdruck Pi öffnet und sich der Druck auch im Gasraum 20 ausbreitet. Hat der Gasdruck in den Gasräumen 20 den Druckwert P₂ erreicht, der bei nahezu Normaldruck in den Schaltkammem 6' unter Berücksichtigung von Wärmeaustauschvorgängen eine Hubbewegung der Kolben 19 bis zur Endstellung bewirken würde, schließt das Druckventil 24. Unmittelbar danach öffnet das Druckausgleichsventil 25, woraufhin der Druck in den Schaltkammem 6' auf nahezu Normaldruck absinkt. Die in den Gasräumen 20 gespeicherte Energie in Form verdichteter heißer Gase wird nun durch die Hubbewegung der Kolben 19 mit den axial verschiebbaren Isolierformteilen 14 freigesetzt. Bei diesem Vorgang werden die Plasmaräume 16 in den Schaltkammem 6' unterbrochen, so daß die Plasmakurzschlußlichtbögen verlöschen. Kurz bevor die Bewegung der Kolben 19 mit den axial verschiebbaren Isolierformteilen 14 beendet ist, werden die Überströmkanäle 26 geöffnet, was die Angleichung der Gasdrücke zwischen den Gasräumen 20 und der Atmosphäre zur Folge hat. Dadurch werden die Zugfedern 27 wirksam. Sie bringen die Kolben 19 mit den axial verschiebbaren Isolierformteilen 14in ihre Ausgangslagezurück. Der Phasenkurzschließer ist zur erneuten Einschaltung, d. h. zur Plasmakurzschlußlichtbogenzündung bereit.It is understood that each phase electrode 7, which are arranged offset by 120 ° to each other, and thus each switching chamber 6 'each have a gas space 20, a transverse bore 21, a transverse bore 23 and overflow channels 25 are assigned. Thus, this phase short-circuiter is simultaneously equipped with a drive that uses the energy of the plasma short arc for the turn-off, so that the phase short-circuiter from the energy and material economics point of view is an inexpensive switching device with increased reliability. If, in a phase short-circuiter provided with such a trained drive, plasma short-circuit arcs have been ignited between the phase electrodes 7 and the earth electrode 8, the pressure in the switching chambers 6 'increases. The switch-off is initiated so that the pressure valve 24 opens at the pressure Pi and the pressure also spreads in the gas space 20. Has the gas pressure in the gas chambers 20 reaches the pressure value P ₂ , which would cause at normal pressure in the Schaltkammem 6 'taking into account heat exchange processes, a stroke of the piston 19 to the end position, closes the pressure valve 24. Immediately thereafter opens the pressure compensation valve 25, whereupon the pressure in the switching chamber 6 'drops to almost normal pressure. The stored in the gas chambers 20 energy in the form of compressed hot gases is now released by the lifting movement of the piston 19 with the axially movable insulating moldings 14. In this process, the plasma spaces 16 in the switching chamber 6 'are interrupted, so that the plasma short-circuit arcs extinguish. Shortly before the movement of the piston 19 is completed with the axially displaceable Isolierformteilen 14, the overflow 26 are opened, which has the approximation of the gas pressures between the gas chambers 20 and the atmosphere result. As a result, the tension springs 27 are effective. They bring the pistons 19 back to their initial position with the axially displaceable insulating moldings 14. The phase short-circuiter is ready for re-engagement, ie for plasma short arc ignition.

Bei der Ausbildung desPhasenkurzschließersistzu beachten, daß alle mit dem Plasma und den heißen Gasen in Berührung kommenden Bauteile eine hohe Temperaturbeständigkeit und eine gute Wärmeaustauschfähigkeit mit den angrenzenden Medien aufweisen müssen. Außerdem müssen die äußeren Begrenzungsteile der Schaltkammer 6' und der Gasräume 20 druckfest sein. Des weiteren ist eine sichere Ableitung der heißen Gase notwendig, damit diese nicht die Störlichtbogenzündung außerhalb der Schaltkammer 6' begünstigen bzw. herbeiführen.In the formation of the phase short-circuiter, it should be noted that all of the components in contact with the plasma and the hot gases must have high temperature resistance and good heat exchange capability with the adjacent media. In addition, the outer boundary parts of the switching chamber 6 'and the gas chambers 20 must be pressure-resistant. Furthermore, a safe discharge of hot gases is necessary so that they do not favor or cause the arc flash outside the switching chamber 6 '.

Claims

1. Electrical switching device, in particular phase short-circuiter, for small short-circuit currents in the medium voltage range, are provided to generate a three-pole plasma short circuit concentric with a centrally arranged ground electrode three offset by 120 ° to each other arranged phase electrodes, which are arranged at the same height and absorbed by an insulating in the switching chamber of the, phase short-circuiters are guided, characterized in that the insulating body (1) consists of a double-walled hollow cylinder (2) from which the outer cylinder (4) receives the phase electrodes (7) and with the inner cylinder (3) over between webs (5) provided on the phase electrodes (7), which pass through the switching chamber (6) over the entire height, and in that the space between the inner cylinder (3) and the ground electrode (8) is fixed, concentric with the earth electrode ( 8) arranged Isolierformteilen (9) and with rotatably mounted th or vertically displaceable, concentric with the ground electrode (8) arranged Isolierformteilen (10; 14), wherein the rotatably mounted or axially displaceable Isolierformteile (10; 14) at least in the moment of interruption of the plasma short arc like a comb in the stationary Isolierformteile (9) engage and both the inner cylinder (3) and the fixed Isolierformteile (9 ) and the rotatably mounted or axially displaceable Isolierformteile (10; 14) are interrupted at the level of the phase electrodes (7) such that in the "on" state of the phase shorts between the respective phase electrode (7) and the ground electrode (8) a plasma chamber (12; 16) is formed.

2. Electrical switching device according to item 1, characterized in that when rotatably mounted Isolierformteilen (10) this comb over the entire height of the switching chamber (6) in the fixed, concentric with the Erdelektrode (8) arranged Isolierformteile (9), wherein the respective by the interruption of the inner cylinder (3), the fixed one

, Isolierformteile (9) and the rotatably mounted Isolierformteile (10) formed plasma chamber (12) is cone-shaped.

3. Electrical switching device according to item 1 and 2, characterized in that both the rotatably mounted Isolierformteile (10) and the axially displaceable Isolierformteile (14) outside the switching chamber (6) by a base plate (11, 15) are interconnected, and in that a mechanical or electric drive is operatively connected to this base plate (11;

4. Electrical switching device according to item 1 to 3, characterized in that by the mechanical or electrical drive, the rotatably mounted Isolierformteile (10) are movable by a rotation angle of preferably 60 °, such that the plasma chambers (12) in the end position of the rotatable stored Isolierformteile (10) are interrupted.

5. Electrical switching device according to item 1 and 3, characterized in that with axially displaceable Isolierformteilen (14) in the "on" state of the phase short-circuiter facing both these and the fixed Isolierformteile (9), such that at the level of the respective phase electrode (7) between these and the earth electrode (8) a plasma chamber (16) is formed, which is annular, while in the state of interruption of the plasma chambers (16), the axially displaceable Isolierformteile (14) comb-like in the stationary Isolierformteile (9) engage ,

6. Electrical switching device according to item 3 and 5, characterized in that the base plate (15) with a guide pin (17) is in communication, which is slidably disposed in a bore (18) of the earth electrode (8).

7. Electrical switching device according to item 1 to 6, characterized in that the plasma spaces

(12; 16) are in communication with the atmosphere via channels (13) provided centrally in the phase electrodes (7).

8. Electrical switching device according to item 1,3 and 5, characterized in that the axially displaceable Isolierformteile (14) as a piston (19) within the insulating body (1) are guided, and that below the piston (19) provided, each phase electrode (7) associated gas space (20) via one also in the insulating body (1) provided transverse bore (21) with a centrally in the earth electrode (8) provided longitudinal bore (22) is in communication, on the one hand to the upper end face of the earth electrode (8 ) and is connected to the atmosphere and on the other hand over at the level of the phase electrodes (7) provided transverse bores (23) with the plasma chambers (16) is in communication.

9. Electrical switching device according to item 8, characterized in that within the longitudinal bore (22) of the earth electrode (8) between the transverse bores (23) of the earth electrode (8) and the transverse bores (21) of the insulating body (1) a pressure valve (24) is provided, the passage direction leads to the gas chambers (20) below the axially displaceable moldings (14).

10. Electrical switching device according to item 8 and 9, characterized in that within the longitudinal bore (22) of the earth electrode (8) between the transverse bores (23) of the earth electrode (8) and the atmosphere, a pressure compensation valve (25) is provided.

11. Electrical switching device according to item 8 to 10, characterized in that the insulating body (1) is provided at its outer periphery with overflow channels (26) via which the gas spaces (20) in the final phase of the comb-like engagement of the axially displaceable Isolierformteile (14 ) are in the stationary Isolierformteile (9) in communication with the atmosphere.

12. Electrical switching device according to item 8 to 11, characterized in that the axially displaceable Isolierformteile (14) via a tension spring (27) below the gas chambers (20) with the insulating body (1) are connected.

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Field of application of the invention

The invention relates to an electrical switching device, in particular a phase short-circuiter for small short-circuit currents in the medium voltage range, in which are provided for generating a three-pole plasma short circuit concentric with a centrally arranged ground electrode three offset by 120 ° to each other arranged phase electrodes, which are arranged at the same height and of an insulating body taken in the switching chamber of the phase shorts are performed.