DE10129139A1 - Einrichtung zum Löschen eines Störlichtbogens in einer Schaltanlage - Google Patents

Abstract

Es wird eine Einrichtung zum Löschen eines Störlichtbogens in einer Schaltanlage beschrieben, mit einer zwischen je zwei Phasen angeordnetem Vakuum, mit einer ggf. schließbaren Kontaktstelle mit zwei Kontaktstücken, die bei Auftreten eines Störlichtbogens den Strom des Störlichtbogens übernimmt. Die Vakuumkammer weist zwei Kontaktstücke und eine Zwischenelektrode, die mit je einem Phasenleiter verbunden sind, als wirkende Kontaktelektrode auf, wobei wenigstens die Zwischenelektrode eine Triggerelektrode enthält, die in einen Zentraldurchbruch der Zwischenelektrode hineinragt.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Löschen eines Störlichtbogens in einer Schaltanlage nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
• Wenn in einer Schaltanlage ein Störlichtbogen auftritt, dann besteht die Gefahr, dass der Störlichtbogen zu einer Beschädigung oder gar Zerstörung der Schaltanlage führt. Aus diesem Grund sind Maßnahmen zu treffen, um den Störlichtbogen zu erfassen und abzuschalten.
• Aus der DE 199 21 173 ist bekannt, zwischen je zwei Phasen je eine Vakuumkammer einzusetzen, die bei Auftreten eines Störlichtbogens geschlossen werden und den Lichtbogen wegschalten. Dabei werden die Vakuumkammern getriggert, sodass innerhalb jeder Vakuumkammer zunächst ein Lichtbogen entsteht und der Strom des Störlichtbogens in die Vakuumkammer kommutiert, in der er beherrschbar ist. Die Kontaktstelle der Vakuumkammer wird danach geschlossen. Hierbei sind zwei Vakuumkammern erforderlich, die beide gleichzeitig angesteuert werden müssen.
• Aus der DE 197 14 770 ist bekannt, einem Feld eine Kurzschließeinrichtung zuzuordnen, die mit den Phasenleitern und Erde verbunden ist. Bei einem Störlichtbogen wird die Kurzschließeinrichtung geschlossen und der Störlichtbogen weggeschaltet. Hierzu kann eine Vakuumkammer mit einer Kontaktstelle verwendet werden.
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die gegenüber den bekannten Anordnungen vereinfacht ist und dadurch weniger Lagerhaltung erfordert.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruches 1.
• Erfindungsgemäß besitzt die Vakuumkammer zwei Kontaktstücke, die mit je einer Phase verbunden sind. Dazwischen ist ein drittes Kontaktstück angeordnet, das eine Triggerelektrode aufweist und an die dritte Phase angeschlossen ist.
• Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird die Einrichtung vereinfacht, weil nur eine einzige Vakuumkammer mit einer einzigen Triggerlektrode vorzusehen ist.
• Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besitzt die Kontaktelektrode einen Zentraldurchbruch.
• Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann die als Triggerelektrode dienende Kontaktelektrode in einer radialen Öffnung in einer Zwischen- oder Zentralelektrode zwischen den Kontaktstücken isoliert von dieser angeordnet sein und in einen Zentraldurchbruch der Zentralelektrode hineinragen.
• Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung können die Kontaktstücke ortsfest sein; sie können gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in ihrer axialen Richtung beweglich angeordnet und im Falle eines Störlichtbogens bzw. eines Kurzschlusses mittels eines beispielweise elektromagnetischen Antriebs gegen die Zentralelektrode bewegbar sein.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.
• Anhand der Zeichnungen, in der einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen und weitere Vorteile näher erläutert und beschrieben werden.
• Es zeigen
• Fig. 1 eine Schnittansicht durch eine erste Ausführungsform der Erfindung,
• Fig. 2 eine Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung,
• Fig. 3 eine Ausführungsform der Erfindung mit beweglichen Kontakten und
• Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit beweglichen Kontakten.
• Ein Netz besitzt drei Netzleitungen 10,11 und 12, die am Sternpunkt 13 miteinander verbunden sind. Zwischen den Netzleitern 10 und 11 bzw. 11 und 12 befindet sich eine Vakuumkammer 14, die zwei Isolationszylinder 15 und 16 aufweist, die jeweils mit einem Deckel 17, 18 abgeschlossen sind. Der Deckel 17 wird durchgriffen von einem Kontaktstengel 19, an dem ein Kontaktstück 20 befestigt ist. In gleicher Weise wird der Deckel 18 von einem Kontaktstengel 21 durchgriffen, der an seinem Ende ein Kontaktstück 22 trägt. Die beiden Kontaktstücke 20 und 22 sind in Abstand zueinander angeordnet und ortsfest.
• Zwischen den beiden Kontaktstücke 20 und 22 befindet sich eine Zwischenelektrode 23, die an den Stirnflächen der Keramikzylinder 15 und 16 über Stege 24 und 25 angeschlossen ist. Diese Zwischenelektrode 23 besitzt einen Zentraldurchgang 26 und ist mit dem Netzleiter 11 verbunden, sodass der Spalt 27 zwischen der Zwischenelektrode 23 und dem Kontaktstück 20 zwischen dem Netzleiter 11 und der Zwischenelektrode 23 und der Spalt 28 zwischen der Zwischenelektrode 23 und dem Kontaktstück 22 zwischen dem Netzleiter 11 und dem Netzleiter 12 liegt.
• An den Kontaktstücken 20 bzw. 22 befinden sich Triggerelektroden 33 bzw. 31 und ebenso befindet sich eine Triggerelektrode 32 am Zwischenkontaktstück 23, wobei diese Triggerelektrode 32 in den Durchbruch 26 hineinragt, siehe auch Fig. 2.
• Wenn beispielsweise zwischen den beiden Netzleitern 11 und 12 ein sogenannter Phasenkurzschluß, angedeutet durch den Pfeil 30, auftritt, dann muß dieser Phasenkurzschluß mit einem Lichtbogen durch eine Sensorik erkannt werden, die ein Triggersignal an die Triggerelektroden weitergibt, so daß es zu einer Entladung zwischen der Triggerelektrode 32 und der Zwischenelektrode 23 bzw. zwischen der Triggerelektrode 31 und dem Kontaktstück 22 bzw. zwischen der Triggerelektrode 33 und dem Kontaktstück 20 kommt. Aufgrund dieser Entladung entstehen Ladungsträger, die sowohl in den Kontaktspalt 27, angeordnet zwischen dem Kontaktstück 20 und der Zwischenelektrode 23, als auch den Kontaktspalt 28, angeordnet zwischen der Zwischenelektrode 23 und dem Kontaktstück 22 diffundieren. Je nachdem, in welchem dieser beiden Kontaktspalte 27, 28 dann bessere Zündbedingungen herrschen, entsteht dort eine Entladung, die aufgrund des fließenden Stromes und der Öffnung 26 in der Zwischenelektrode 23 eine weitere Entladung im jeweils anderen Kontaktspalt zur Folge hat. Alle drei Phasen sind also in der Vakuumkammer über Lichtbögen kurzgeschlossen. Da die Brennspannung des Bogens im Vakuum kleiner ist als der Spannungsbedarf des Störlichtbogens, kommutiert der Störlichtbogenstrom in die Vakuumkammer. Dadurch erlischt der Störlichtbogen, der Lichtbogen bzw. der Kurzschlußstrom, der sich in der Vakuumkammer 14 befindet bzw. darin fließt, ist in der Vakuumkammer 14 beherrschbar.
• Wenn also im Spalt 28 ein Lichtbogen entsteht, dann wird dieser Lichtbogen beim Nulldurchgang gelöscht, wogegen der Lichtbogen im Spalt 27 entsteht. Diese wechselweise Bildung eines Lichtbogens in den Spalten 27 und 28 hört dann auf, wenn in einem übergeordneten Bereich ein Leistungsschalter abgeschaltet wird.
• Es besteht auch die Möglichkeit, bei der Ausgestaltung gemäß Fig. 2 lediglich ein Triggerelement vorzusehen.
• Die Vakuumkammer gemäß Fig. 2 besitzt zwei Keramikzylinder 40 und 41, die gegeneinander unter Zwischenfügung einer Zwischenelektrode 42 miteinander verbunden sind; der Keramikzylinder 41 bzw. der Keramikzylinder 40 schließt auf beiden Seiten der Zwischenelektrode 42 an.
• An der Zwischenelektrode 42 sind angeschlossen zwei Kupferschirme 43 und 44 und innerhalb jedes Kupferschirms jeweils ein Hauptschirm 45 und 46. Die freien Enden der beiden Keramikzylinder 40 und 41 sind jeweils mittels eines Deckels 47 und 48 verschlossen, wobei hier je ein weiterer Schirm 49 bzw. 50 vorgesehen ist. Am Deckel 47 schließt ein erstes Kontaktstück 51 und am Deckel 48 ein zweites Kontaktstück 52 an.
• Die Zwischenelektrode besitzt eine radiale Öffnung 53, in der sich ein Triggerelement 54 befindet, wobei sich das Triggerelement unter Zwischenfügung eines Isolierzylinders 55 am Außenumfang der Zwischenelektrode 42 abstützt und das innere Ende der Triggerelektrode 54 unter Zwischenfügung eines weiteren Isolierzylinders 56 in dem Bereich eines Zentralloches 57 gehaltert ist. Die Triggerelektrode bzw. das Triggerelement 54 ist dabei beispielsweise mit dem Phasenleiter oder Netzleiter 11 elektrisch verbunden.
• Bei der Ausgestaltung gemäß Fig. 2 ist lediglich ein Triggerelement vorgesehen; es ist dies das Triggerelement 32.
• Entsprechende andere Triggerelemente, nämlich die Triggerelemente 31 und 33 können dann an den Kontaktstücken 51 und 52 in ähnlicher Weise angebracht sein.
• Die Fig. 3 zeigt eine Abwandlung der Vakuumkammer gemäß Fig. 2. Die Kontaktstücke 60 und 61 sind unter Zwischenfügung eines Federbalges 63 bzw. 64 an den Deckeln 65 und 66 befestigt, sodass die Kontaktstücke 60 und 61 bewegbar sind.
• Außen an den Kontaktstücken 60,61 schließt eine Spule 67 und 68 an. In dem Bereich zwischen der Spule 67 und dem Kontaktstück 60 bzw. 68 und dem Kontaktstück 61befinden sich Stützen 69, 70,71 und 72, die mittels der Federn 73, 74, 75 und 76 nach außen, also von der Mittelachse der Vakuumkammer weg, gedrückt werden
• Wenn bei Auftreten eines Kurzschlußstromes der Lichtbogen in die Spalte 77, 78 zwischen der Zwischenelektrode 42 (siehe Fig. 2), durch eine Triggereinrichtung 80, die der Triggereinrichtung gemäß Fig. 2 entspricht, erzeugt wird, dann werden die beiden Kontaktstücke 60 und 61 aufgrund der elektromagnetischen Kraft, die von den Spulen 67 und 68 erzeugt wird, gegen die Zwischenelektrode 42 gedrückt, sodass damit ein Kurzschluß oder ein Störlichtbogen abgeschaltet wird.
• Bei der Ausführung gemäß Fig. 4 ist unterschiedlich lediglich die Erzeugung der Antriebskraft. Hierzu werden die Stangen 69, 70,71 und 72 durch jeweils zwei Leiterstangen 81 und 82 bzw. 83 und 84 und 85 und 86, beziehungsweise 87 und 88 ersetzt. Im Falle eines Kurzschlußstromes fließt der Strom durch die Leiterstangen 81 bis 88 jeweils in entgegengesetzte Richtung, sodass sich diese Leiterstangen anziehen und damit die Kontaktstücke betätigen; sie wirken auf einen Zapfen 89 am Kontaktstück 60 und auf einen Zapfen 90 am Kontaktstück 61.

Claims (6)

1. Einrichtung zum Löschen eines Störlichtbogens in einer Schaltanlage, mit einer zwischen je zwei Phasen angeordneter Vakuum, mit einer ggf. schließbaren Kontaktstelle mit zwei Kontaktstücken, die bei Auftreten eines Störlichtbogens den Strom des Störlichtbogens übernimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumkammer zwei Kontaktstücke und eine Zwischenelektrode, die mit je einem Phasenleiter verbunden sind, als wirkende Kontaktelektrode aufweist, wobei wenigstens die Zwischenelektrode eine Triggerelektrode enthält, die in einen Zentraldurchbruch der Zwischenelektrode hineinragt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch an wenigstens einem der Kontaktstücke eine Triggerelektrode angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dass die Triggerelektrode in der Zwischenelektrode isoliert von dieser angeordnet ist und in den Zentraldurchbruch der Zwischenelektrode hineinragt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Triggerelektrode in der Öffnung isoliert fixiert ist.

5. Einrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstücke ortsfest sind.

6. Einrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstücke beweglich angeordnet sind und im Falle eines Störlichtbogens bzw. Kurzschlusses mittels eines beispielsweise elektromagnetischen Antriebs gegen die Zwischenelektrode bewegbar sind.