DD261670A1 - Schaltkammer - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltkammer zum Einsatz in Elektroenergieanlagen, die in Verbindung mit einem schnellen Antrieb als permanentes Strombegrenzungselement oder Kurzschlussstromunterbrecher anwendbar ist. Erfindungsgemaess werden in eine zylindrische Isolierhuelle zwei Schaltstuecke eingebracht, von denen mindestens eine in axialer Richtung beweglich gelagert ist, wobei die zylindrische Aussenmantelflaeche des beweglichen Schaltstueckes mit Dichtungselementen versehen ist, die an der Innenwand der Isolierhuelle anliegen, um somit die Dichtheit zwischen dem beweglichen Schaltstueck und der Isolierhuelle zu gewaehrleisten. Im Ausschaltzustand der Schaltkammer betraegt das Volumen in einem begrenzten Raum zwischen den Schaltstuecken eine bestimmte definierte Groesse.

Description

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Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltkammer zum Einsatz in Elektroenergieanlagen, die in Verbindung mit einem schnellen Antrieb als permanentes Strombegrenzungselement oder Kurzschlußstromunterbrecher anwendbar ist, so daß herkömmliche Sicherungen bezüglich des Schaltvermögens ersetzt werden können.

Die Erfindung kann in bereits bekannten Strombegrenzungseinrichtungen eingesetzt werden, die wegen ihres gerätetechnischen Aufwandes für sogenannte Stromkommutierungskontakte und Reststromschalter als unwirtschaftlich gelten und deshalb nur zum Schutz besonders ausgewählter Elektroenergieanlagen und -geräte eingesetzt werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Für die Lösung der aus den Anwendungsgebieten abgeleiteten Aufgaben stehen bisher keine kostengünstigen Schaltgeräte zur Verfügung, weil das geforderte hohe Ausschaltvermögen in entscheidendem Maße das Schaltlichtbogen-Löschprinzip beeinflußt und somit die Bauart der Schaltgeräte wie z. B. die der Leistungsschalter bestimmt.

Ist zum Beispiel ein Lasttrennschalter in einem Abgangsfeld einer Schaltanlage das Schaltgerät mit der höchsten Belastbarkeit, so muß dieses von den die Belastbarkeit überschreitenden Ausschaltströmen geschützt werden, was bei der konventionellen Technik durch Sicherungen oder einen zentralen vorgeordneten Leistungsschalter realisiert wird.

Die umfangreichen Schaltungsvarianten der Elektroenergienetze mit den zur Kurzschlußstromabschaltung erforderlichen Leistungsschaltern führten zur Überlegung, Leistungsschalter durch einfache, kostengünstigere, kleinräumigere und wartungsärmere Geräte zu ersetzen, die dennoch in der Lage sind, Kurzschlußströme wirksam zu begrenzen.

So ist zum Beispiel eine Überstromschutzeinrichtung aus der DE-AS 2264342 bekannt, die aus einer in den Strompfad zu schaltenden nach Art eines Vakuumschaltgefäßes ausgebildeten Unterbrechungseinheit besteht. Des weiteren ist in der DE-OS 2907 615 eine Schutzeinrichtung für Hochspannungsleitungen beschrieben, die in Form eines autonomen Druckgasschalters, der als Ersatz für einen Leistungsschalter herkömmlicher Bauart zur Vermeidung von Schäden an den zur Übertragung elektrischer Energie dienenden Leitungen und Geräte fungieren soll, ausgeführt ist. Die genannten Lösungen haben jedoch den Nachteil, daß sie nur für einen jeweils speziellen Zweck und nicht für eine Vielzahl von Anwendungsfällen einsetzbar sind.

Auch ist es gegenwärtig noch nicht gelungen, die teuren und voluminösen Leistungsschalter durch eine technisch-ökonomisch günstigere Schaltgerätelösung z. B. durch die Kombination aus Lasttrennschalter und Strombegrenzungselement zu ersetzen, ohne Nachteil bei den elektrischen Kennwerten und in der Versorgungszuverlässigkeit zu erlangen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Schaltkammer anzugeben, die als Strombegrenzungseinrichtung vielfältig einsetzbar ist und dadurch die Möglichkeit schafft, den Leistungsschalter durch eine kleinräumige und billige Schaltgerätekombination aus einer Strombegrenzungseinrichtung und z.B. einem Lasttrennschalter zu ersetzen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltkammer zu entwickeln, die bei Dauerbetrieb eine sichere und gut leitende Kontaktgabe im geschlossenen Zustand zwischen den kontaktgebenden Elementen gewährleistet sowie ein zur Kurzschlußstromunterbrechung erforderliches hohes Ausschaltvermögen erreicht.

Erfindungsgemäß werden in eine zylindrische Isolierhülle zwei Schaltstücke eingebracht, von denen mindestens eines in axialer Richtung beweglich gelagert ist, wobei die zylindrische Außenmantelfläche des beweglichen Schaltstückes mit Dichtungselementen versehen ist, die an der Innenwand der Isolierhülle anliegen, um somit die Dichtheit zwischen dem beweglichen Schaltstück und der Isolierhülle zu gewährleisten.

Im Einschaltzustand der Schaltkammer beträgt das Volumen des mit einem Isoliergas gefüllten Raumes, der durch das bewegliche Schaltstück, das feststehende Schaltstück, das der Stirnseite des beweglichen Schaltstückes am naheliegendsten Dichtungselementes und die Innenwand der Isolierhülle begrenzt ist, nur den etwa 1CT⁴-bis 1CT⁶-tenTeil vom Volumen des durch die gleichen Elemente begrenzten Raumes im Ausschaltzustand der Schaltkammer.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel naher erläutert werden. Figur 1: Schnittdarstellung der Schaltkammer im Zustand der Kontaktgabe

Die Schaltkammer gemäß Figur 1 besteht aus einer zylindrischen Isolierhülle 1, die an einem Ende durch einen mittig durchbohrten Deckel 2 und am entgegengesetzten Ende durch ein Leitungsanschlußelement 3 mit einem feststehenden Schaltstück4abgeschlossen ist. In der Bohrung des Deckels 2 ist die daszweite Leitungsanschlußelement bildende und eine mit dem Schalterantrieb verbundene Schaltstange 5 geführt, deren in die Schaltkammer ragendes Teil mit einem beweglichen Schaltstück 6 starr verbunden ist. Das Schaltstück 6 ist an der stirnseitigen Außenmantelfläche mit Dichtungsringen 7 versehen, die die Dichtheit zwischen dem Schaltstück 6 und der Innenwand der Isolierhülle 1 herstellen. Die Dichtungsringe 7 sind in die dafür vorgesehenen Nuten an der stirnseitigen Außenmantelfläche des beweglichen Schaltstückes 6 eingepaßt. Die Anzahl, Form und Gestaltung ist vom Grad der erforderlichen Dichtheit abhängig.

Das Ausgangsvolumen V₀ des mit Isoliergas gefüllten Raumes zwischen dem feststehenden Schaltstück 4, dem beweglichen Schaltstück 6, der Isolierhülle 1 und dem der Stirnseite des Schaltstückes 6 am nächsten liegenden Dichtungsring 7 ist so klein gehalten, daß es nur den 10~⁴- bis 10~⁶-ten Teil vom Volumen Vi des durch die gleichen Elemente begrenzten Raumes im Endzustand der Ausschaltbewegung der Schaltstücke 4; 6 beträgt. Eine Rückstellfeder 8 als Druckfeder ausgeführt, ist zwischen dem Deckel 2 und dem Schaltstück 6 angeordnet. Sie stellt die notwendige Kontaktkraft zwischen den Schaltstücken 4; 6 her und unterstützt oder bewirkt die Rückstellbewegung beim Einschaltvorgang. Im Einschaltzustand der Schaltkammer ist der Stromfluß über die Schaltstange 5, das bewegliche Schaltstück 6, das feste Schaltstück 4 zum Leitungsanschlußelement 3 gegeben. Wirkt auf die Schaltstange 5 eine entsprechend große Zugkraft, entfernt sich das mit ihr verbundene Schaltstück 6 vom Schaltstück 4.

Auf Grund der mittels Dichtungsringen 7 erzwungenen Dichtheit zwischen der Isolierhülle 7 und dem Schaltstück 6 und des äußerst kleinen Verhältnisses zwischen den Volumina V₀ und V-i entsteht während des Ausschaltvorganges in dem Raum begrenzt durch die Schaltstücke 4; 6 selbst, der Stirnseite des Schaltstückes 6 am naheliegendsten Dichtungsring 7 und der Isolierhülle 1, ein Vakuum, das den Schaltlichtbogen zwischen den Schaltstücken 4; 6 im Stromnulldurchgang verlöschen läßt. Beendet man die durch die Ausschaltbewegung eingeleitete Zugkraftwirkung an der Schaltstange 5, wird die Schaltkammer in den Einschaltzustand durch die Kraftwirkung der Rückstellfeder 8 versetzt.

Claims (2)

1. Schaltkammer bestehend aus einer Isolierhülle, einem feststehenden Schaltstück verbunden mit einem Leitungsanschlußelement als Abschluß der Schaltkammer, einem beweglichen Schaltstück verbunden mit einer im Deckel der Isolierhülle geführten Schaltstange und Rückstellfeder zwischen Deckel und beweglichem Schaltstück, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Schaltstück (6) an seiner stirnseitigen Außenmantelfläche mit Dichtungsringen (7) versehen ist und daß das Verhältnis des Ausgangsvolumens V₀ im Einschaltzustand der Schaltkammer des mit Isoliergas gefüllten Raumes zwischen dem feststehenden Schaltstück (4), dem beweglichen Schaltstück (6), der Isolierhülle (1) und dem der Stirnseite des Schaltstückes (6) am nächsten liegenden Dichtungsring (7), zum Volumen V₁ des durch die gleichen Elemente begrenzten Raumes im Endzustand der Ausschaltbewegung etwa 10~⁴ bis 10~⁶ beträgt.

2. Schaltkammer nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Anzahl der Dichtungsringe (7) unbegrenzt ist, aber mindestens ein Dichtungsring (7) vorhanden ist.