DE10125100A1 - Selbstblas-Löschkammer eines Hochspannungs-Leistungsschalters - Google Patents
Selbstblas-Löschkammer eines Hochspannungs-LeistungsschaltersInfo
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Abstract
Es wird eine Selbstblas-Löschkammer eines Hochspannungs-Leistungsschalters mit feststehenden, gegenüberliegenden, endseitig mit Lichtbogenkontakten (3, 4) versehenen Strombahnen (1, 2) vorgeschlagen, DOLLAR A - wobei ein von einem Antrieb bewegter Stromkontakt (5) bei geschlossener Schaltstellung beide Strombahnen kontaktiert, DOLLAR A - wobei der bewegliche Stromkontakt (5) während des Öffnens von einer Strombahn (1) abhebt, wodurch gleichzeitig ein Heizvolumen (10) geöffnet wird, DOLLAR A - wobei dieses Heizvolumen (10) durch einen Kolben (16) begrenzt wird, der über eine Feder (17) vorgespannt ist, DOLLAR A - wobei der Kolben (16) verschoben wird, so daß sich ein Zusatz-Heizvolumen (22) ergibt, wenn die aus Gasdruck im Heizvolumen (10) und Fläche des Kolbens (16) resultierende Kraft über der Vorspannkraft der Feder (17) liegt.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Selbstblas-Löschkammer eines Hochspannungs-
Leistungsschalters.
Elektrische Schaltanlagen zur Energieverteilung bestehen aus einer anwendungsspezi
fischen Kombination verschiedener Schaltgeräte, darunter auch Leistungsschalter.
Der Leistungsschalter dient zum Ein- und Ausschalten von Nenn- und Fehlerströmen
der Schaltanlage. Hierzu ist eine Löschkammer (zur Löschung eines entstehenden
Lichtbogens) erforderlich, die sowohl kleine Betriebsströme als auch große Fehlerströ
me und deren dielektrischen Beanspruchungen beherrscht. Es sind verschiedene Vari
anten der Stromlöschung allgemein bekannt. Für Hochspannung bis 170 kV sind soge
nannte Selbstblaskammern bzw. Selbstblas-Löschkammern weit verbreitet.
Bei allgemein bekannten Anordnungen für Selbstblas-Löschkammern wird der Druck
für die Löschung des Stromes je nach Stromhöhe durch einen Kompressionskolben
(kleine Ströme) oder durch die Lichtbogenenergie selbst (große Ströme, Fehlerströme)
erzeugt. Der Lichtbogen brennt hierbei zwischen einem beweglichen Lichtbogenkon
taktsystem innerhalb einer spezielle geformten Düse.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zum Schalten mittlerer und großer
Ströme optimal geeignete Selbstblas-Löschkammer eines Hochspanungs-
Leistungsschalters anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Selbstblas-Löschkammer eines
Hochspannungs-Leistungsschalters mit feststehenden, gegenüberliegenden, endseitig
mit Lichtbogenkontakten versehenen Strombahnen,
- - wobei ein von einem Antrieb bewegter Stromkontakt bei geschlossener Schaltstellung beide Strombahnen kontaktiert,
- - wobei der bewegliche Stromkontakt während des Öffnens von einer Strombahn ab hebt, wodurch gleichzeitig ein Heizvolumen geöffnet wird,
- - wobei dieses Heizvolumen durch einen Kolben begrenzt wird, der über eine Feder vorgespannt ist,
- - wobei der Kolben verschoben wird, so daß sich ein Zusatz-Heizvolumen ergibt, wenn die aus Gasdruck im Heizvolumen und Fläche des Kolbens resultierende Kraft über der Vorspannkraft der Feder liegt.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das bei
Abschaltung/Löschung von Fehlerströmen wirksame Heizvolumen durch das vorge
schlagene Kolben/Feder-System in der Größe variabel ist. Damit ist es möglich, eine
auf mittlere und große Fehlerströme individuell angepaßte Druckaufbaukurve zu erzeu
gen. Für mittlere Fehlerströme ist das Heizvolumen relativ klein, so daß schnell ein ho
her Löschdruck im Gas aufgebaut wird. Bei großen Fehlerströmen erfolgt zunächst der
Druckaufbau analog der auch für mittlere Fehlerströme wirksamen Kennlinie. Über
schreitet der entstehende Gasdruck jedoch die Vorspannkraft der Feder am Kolben, so
vergrößert sich das Heizvolumen durch Zurückschieben des Kolbens und der Druckan
stieg wird hierdurch begrenzt.
Ein Grund, die feststehenden Lichtbogenkontakte (Graphit-Abbranddüsen) einzuset
zen, ist die höhere Standzeit der Anordnung beim Schalten von Kurzschlußströmen.
Dadurch, daß sich der Ausblaskanal in den Düsen nur unwesentlich durch Heißgase
verändert, bleibt das Druckaufbauverhalten nahezu gleich, d. h. die Schaltcharakteristik
bleibt nahezu unverändert. Damit sind sehr hohe Schaltzahlen unter Last erreichbar.
Weitere Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeich
net.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausfüh
rungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Anordnung der Löschkammer in geschlossener Stellung,
Fig. 2 eine zusätzliche Ausgestaltung der Löschkammer,
Fig. 3 die Löschkammer in mittlerer und geöffneter Stellung.
In Fig. 1 ist eine erste Anordnung der Löschkammer eines Leistungsschalters in ge
schlossener Stellung der elektrischen Kontakte dargestellt. Es sind zwei zumindest in
ihren Endbereichen hülsenförmige, aus elektrisch leitenden Werkstoff gebildete, fest
stehende Strombahnen 1 bzw. 2 zu erkennen, an deren endseitigen (zur elektrischen
Kontaktierung bestimmten) Strombahnbereichen 6 bzw. 7 sich vorzugsweise aus Gra
phit bestehende Lichtbogenkontakte 3 bzw. 4 derart anschließen, daß ein feststehen
des Doppeldüsensystem für die Lichtbogenkontakte gebildet wird.
In geschlossener Stellung der elektrischen Kontakte greift ein hülsenförmiger, bewegli
cher (und während des Ausschaltens zurückgezogener) Stromkontakt 5 kontaktierend
über beide Außenmantel der endseitigen Strombahnbereiche 6, 7, wodurch die Strom
bahnen 1, 2 elektrisch miteinander verbunden werden. Der Stromkontakt 5 ist mittels
des Antriebes des Leistungsschalters in Antriebsrichtung x beweglich, wodurch die Po
sition des Schalters von der geschlossenen Stellung der elektrischen Kontakte in die
mittlere Stellung und in die geöffnete Stellung wechselt.
Um die Löschzone herum und mit vorgegebenem Abstand zum Stromkontakt 5 befin
det sich ein hülsenförmiger Isolator 8 in Composit-Ausführung mit einer innenseitigen
Beschichtung 9 aus hitzebeständigem Material. In geschlossener Stellung der elektri
schen Kontakte schließt dieser Isolator 9 zusammen mit dem Stromkontakt 5 ein Heiz
volumen 10 ein, wobei dieses Heizvolumen 10 einerseits durch einen Kolben 16 - der
über eine Feder 17 vorgespannt ist - geschlossen ist und andererseits (zur Strombahn
2 mit endseitigem Strombahnbereich 7) mit einer Klappenanordnung 11 abschließt.
Die Klappenanordnung 11 bzw. das Heizvolumen 10 ist über Kanäle 12 mit einem
Kompressionsvolumen 13 verbunden, dessen Volumen mit Hilfe eines Kolbens 14 ver
dichtbar ist. Die mittels einer Umsetzung 15 bewirkte Bewegung des Kolbens 14 erfolgt
dabei automatisch in Gegenrichtung zur Bewegung des Stromkontakts 5 (angetrieben
vom gleichen Antrieb), so daß sich das Kompressionsvolumen 13 mit zunehmender
Öffnung der elektrischen Kontakte automatisch verkleinert. Die Klappenanordnung 11
öffnet, wenn der Gasdruck im Kompressionsvolumen 13 größer als der Gasdruck im
Heizvolumen 10 ist. Die Klappenanordnung 11 schließt, wenn der Gasdruck im Kom
pressionsvolumen 13 kleiner als der Gasdruck im Heizvolumen 10 ist.
In Fig. 2 ist eine zusätzliche Ausgestaltung der Löschkammer dargestellt. Der Kolben
14 ist dabei mit einem Überdruckventil 20 versehen. Das Überdruckventil 20 begrenzt
den Kompressionsdruck im Kompressionsvolumen 13 auf einen vorgebbaren Wert, so
daß die Kompressionsarbeit für den Antrieb des Leistungsschalters minimiert bzw. auf
einen festen Wert begrenzt wird. Die übrige Ausbildung der Löschkammer ist wie unter
Fig. 1 beschrieben.
In Fig. 3 ist die Löschkammer in mittlerer Stellung (siehe obere Hälfte der Figur) und
geöffneter Stellung (siehe untere Hälfte der Figur) der elektrischen Kontakte dargestellt.
Beim Ausschalten von Strömen sind dabei prinzipiell drei unterschiedliche Fälle zu be
trachten, das Löschen kleiner Ströme (Betriebsströme), das Löschen von mittleren
Fehlerströmen und das Löschen von großen Fehlerströmen.
Zum Ausschalten und Löschen kleiner Ströme wird der Stromkontakt 5 mittels des An
triebes des Leistungsschalters in Antriebsrichtung x bewegt. Nach Kontaktöffnung wird
ein Lichtbogen 19 zwischen Stromkontakt 5 und Lichtbogenkontakt 3 und schließlich
zwischen den beiden Lichtbogenkontakten 3, 4 gezogen, d. h. der Strom kommutiert
von den endseitigen Strombahnbereichen 6, 7 auf das Lichtbogensystem.
Gleichzeitig mit der Bewegung des Stromkontaktes 5 wird der Kolben 14 über die Um
setzung 15 entgegengesetzt zur Antriebsrichtung x bewegt und komprimiert dabei das
Löschgas im Kompressionsvolumen 13. Das komprimierte Löschgas strömt über die
Kanäle 12 und die Klappenanordnung 11 in die Löschzone und bebläst den zwischen
den feststehenden Lichtbogenkontakten 3, 4 (Graphitdüsen) brennenden Lichtbogen
19 - siehe Gasströmungsrichtung G. Der Lichtbogen 19 wird in die Düsenöffung 20
getrieben, verlängert und gelöscht - siehe verlöschenden Lichtbogen 21. Wie aus der
vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, wird der Löschdruck (für den Lichtbogen) für
kleine Ströme mittels des gegenläufigen Kolbens 14 im Kompressionsvolumen 13 er
zielt.
Zum Ausschalten und Löschen von mittleren Fehlerströmen wird der Stromkontakt 5
mittels des Antriebes des Leistungsschalters in Antriebsrichtung x bewegt. Nach Kon
taktöffnung wird ein Lichtbogen 19 zwischen Stromkontakt 5 und Lichtbogenkontakt 3
und schließlich zwischen den beiden Lichtbogenkontakten 3, 4 gezogen, d. h. der
Strom kommutiert von den endseitigen Strombahnbereichen 6, 7 auf das Lichtbogen
system.
Gleichzeitig mit der Bewegung des Stromkontaktes 5 wird der Kolben 14 über die Um
setzung 15 entgegengesetzt zur Antriebsrichtung x bewegt und komprimiert das Lösch
gas im Kompressionsvolumen 13. Der leistungsstarke Lichtbogen 19 erhitzt das Gas im
Heizvolumen 10 und erhöht dadurch den Gasdruck im Heizvolumen. Diese Druckerhö
hung bleibt dabei unter einem durch die Vorspannkraft der Feder 17 definiertem
Schwellwert, d. h. die aus Gasdruck im Heizvolumen und Fläche des Kolbens 16 resul
tierende Kraft bleibt unterhalb der Vorspannkraft der Feder 17. Das wirksame Heizvo
lumen bleibt damit in seiner Größe konstant. Die hitzebeständige Beschichtung 9 ver
hindert ein Verbrennen des Isolators 8.
In der Nähe eines Stromnulldurchganges wird der Durchmesser des Lichtbogens 19
kleiner, so daß der zwischen den feststehenden Lichtbogenkontakten 3, 4 (Graphitdüsen)
brennende Lichtbogen 19 durch den Überdruck des Gases im Heizvolumen 10 in
die Düsenöffnung 20 getrieben, verlängert, gekühlt und gelöscht wird - siehe verlö
schenden Lichtbogen 21. Während des beschriebenen Schaltvorganges ist der Gas
druck im Heizvolumen 10 größer als der Gasdruck im Kompressionsvolumen 13. Erst
nach Rückgang des hohen Gasdruckes im Heizvolumen 10 am Ende des Schaltvor
ganges strömt das während des Schaltvorganges auf hohen Druck komprimierte
Löschgas über die Kanäle 12 und die Klappenanordnung 11 in die Löschzone und
verfestigt diese gegen Rückzündung. Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervor
geht, wird der Löschdruck (für den Lichtbogen) für Fehlerströme im um die Löschzone
angeordneten Heizvolumen 10 erzeugt.
Zum Ausschalten und Löschen von großen Fehlerströmen wird der Stromkontakt 5
mittels des Antriebes des Leistungsschalters in Antriebsrichtung x bewegt. Nach Kon
taktöffnung wird ein Lichtbogen 19 zwischen Stromkontakt 5 und Lichtbogenkontakt 3
und schließlich zwischen den beiden Lichtbogenkontakten 3, 4 gezogen, d. h. der
Strom kommutiert von den endseitigen Strombahnbereichen 6, 7 auf das Lichtbogen
system. Gleichzeitig mit der Bewegung des Stromkontaktes 5 wird der Kolben 14 über
die Umsetzung 15 entgegengesetzt zur Antriebsrichtung x bewegt und komprimiert das
Löschgas im Kompressionsvolumen 13.
Der äußerst leistungsstarke Lichtbogen 19 erhitzt das Gas im Heizvolumen 10 und er
höht dadurch den Gasdruck. Diese Druckerhöhung überschreitet dabei den durch die
Vorspannkraft der Feder 17 definierten Schwellwert, so daß die aus Gasdruck und Flä
che des Kolbens 16 resultierende Kraft über der Vorspannkraft der Feder 17 liegt. Der
Kolben 16 wird folglich verschoben, so daß sich ein Zusatz-Heizvolumen 22 zum Heiz
volumen 10 ergibt. Durch die Vergrößerung des wirksamen Heizvolumens werden die
relative Druckanstiegsgeschwindigkeit des Gases und der Maximaldruck des Gases
reduziert. Die hitzebeständige Beschichtung 9 verhindert ein Verbrennen des Isolators
8.
In der Nähe eines Stromnulldurchganges wird der Durchmesser des Lichtbogens 19
kleiner, so daß der zwischen den feststehenden Lichtbogenkontakten 3, 4 (Graphitdü
sen) brennende Lichtbogen 19 durch den Überdruck des Gases im Heizvolumen 10 +
Zusatz-Heizvolumen 22 in die Düsenöffnung 20 getrieben, Verlängert, gekühlt und ge
löscht wird - siehe verlöschenden Lichtbogen 21.
Während des beschriebenen Schaltvorganges ist der Gasdruck im Heizvolumen 10 +
Zusatz-Heizvolumen 22 größer als der Gasdruck im Kompressionsvolumen 13. Erst
nach Rückgang des hohen Gasdruckes im Heizvolumen 10 + Zusatz-Heizvolumen 22
am Ende des Schaltvorganges strömt das während des Schaltvorganges auf hohen
Druck komprimierte Löschgas über die Kanäle 12 und die Klappenanordnung 11 in die
Löschzone und verfestigt diese gegen Rückzündung. Gleichzeitig wird auch der Kolben
16 entlastet und durch die Feder 17 in seine Endlage zurück geschoben, wodurch vor
teilhaft eine zusätzliche, die Löschzone gegen Rückzündung verfestigende Gasströ
mung entsteht. Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, wird der Lösch
druck (für den Lichtbogen) für Fehlerströme im um die Löschzone angeordneten Heiz
volumen 10 + Zusatz-Heizvolumen 22 erzeugt.
Claims (7)
1. Selbstblas-Löschkammer eines Hochspannungs-Leistungsschalters mit
feststehenden, gegenüberliegenden, endseitig mit Lichtbogenkontakten (3, 4) versehe
nen Strombahnen (1, 2),
wobei ein von einem Antrieb bewegter Stromkontakt (5) bei geschlossener Schaltstellung beide Strombahnen kontaktiert,
wobei der bewegliche Stromkontakt (5) während des Öffnens von einer Strombahn (1) abhebt, wodurch gleichzeitig ein Heizvolumen (10) geöffnet wird,
wobei dieses Heizvolumen (10) durch einen Kolben (16) begrenzt wird, der über eine Feder (17) vorgespannt ist,
wobei der Kolben (16) verschoben wird, so daß sich ein Zusatz- Heizvolumen (22) ergibt, wenn die aus Gasdruck im Heizvolumen (10) und Fläche des Kolbens (16) resultierende Kraft über der Vorspannkraft der Feder (17) liegt.
wobei ein von einem Antrieb bewegter Stromkontakt (5) bei geschlossener Schaltstellung beide Strombahnen kontaktiert,
wobei der bewegliche Stromkontakt (5) während des Öffnens von einer Strombahn (1) abhebt, wodurch gleichzeitig ein Heizvolumen (10) geöffnet wird,
wobei dieses Heizvolumen (10) durch einen Kolben (16) begrenzt wird, der über eine Feder (17) vorgespannt ist,
wobei der Kolben (16) verschoben wird, so daß sich ein Zusatz- Heizvolumen (22) ergibt, wenn die aus Gasdruck im Heizvolumen (10) und Fläche des Kolbens (16) resultierende Kraft über der Vorspannkraft der Feder (17) liegt.
2. Löschkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heiz
volumen (10) von einem Isolator (8) begrenzt wird.
3. Löschkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Isola
tor (8) zum Heizvolumen (10) hin mit einer Beschichtung (9) aus einem hitzebeständi
gem Material versehen ist.
4. Löschkammer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Heizvolumen (10) über eine Klappenanordnung (11) in Verbin
dung mit einem Kompressionsvolumen (13) steht, wobei während des Öffnens des
Stromkontaktes (5) und gegenläufig hierzu das Kompressionsvolumen (13) verkleinert
wird und wobei die Klappenanordnung (11) öffnet, wenn der Gasdruck im Kompressi
onsvolumen (13) größer als der Gasdruck im Heizvolumen (10) ist.
5. Löschkammer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kom
pressionsvolumen (13) mittels eines Kolbens (14) verdichtbar ist.
6. Löschkammer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben
(14) über eine Übersetzung (15) vom Antrieb des Stromkontakts (5) angetrieben wird.
7. Löschkammer nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeich
net, daß das Kompressionsvolumen (13) mit einem Überdruckventil (16) versehen ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2001125100 DE10125100A1 (de) | 2001-05-23 | 2001-05-23 | Selbstblas-Löschkammer eines Hochspannungs-Leistungsschalters |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10125100A1 true DE10125100A1 (de) | 2002-11-28 |
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ID=7685836
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---|---|---|---|
DE2001125100 Withdrawn DE10125100A1 (de) | 2001-05-23 | 2001-05-23 | Selbstblas-Löschkammer eines Hochspannungs-Leistungsschalters |
Country Status (1)
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