DE102013010124A1

DE102013010124A1 - Switching chamber for a gas-insulated circuit breaker

Info

Publication number: DE102013010124A1
Application number: DE201310010124
Authority: DE
Inventors: David Saxl; Kalpesh Chauhan; Rico Gasparini
Original assignee: ABB Technology AG
Current assignee: ABB Technology AG
Priority date: 2013-06-18
Filing date: 2013-06-18
Publication date: 2014-12-18

Abstract

Schaltkammerisolator für einen rohrförmigen gasisolierten Leistungsschalter, dessen Form eine Längsachse definiert. Eine Mantelfläche des Schaltkammerisolators ist in einem ersten Durchbruchbereich und bei Bedarf in einem bezüglich der Längsachse dem ersten Durchbruchbereich radial gegenüberliegenden zweiten Durchbruchbereich durchbrochen. Der erste Durchbruchbereich weist zwei erste Öffnungen auf, welche durch einen ersten Steg voneinander getrennt sind.Switching chamber insulator for a tubular gas-insulated circuit breaker, the shape of which defines a longitudinal axis. A jacket surface of the switching chamber insulator is perforated in a first opening area and, if necessary, in a second opening area which is radially opposite the first opening area with respect to the longitudinal axis. The first breakthrough area has two first openings which are separated from one another by a first web.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die Erfindung betrifft eine Schaltkammer für einen gasisolierten Leistungsschalter, insbesondere einen Leistungsschalter für Hochspannungsanlagen. Die Erfindung betrifft ferner einen Leistungsschalter mit einer solchen Schaltkammer.The invention relates to a switching chamber for a gas-insulated circuit breaker, in particular a circuit breaker for high voltage systems. The invention further relates to a circuit breaker with such a switching chamber.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Leistungsschalter zum Schalten von hohen Spannungen beziehungsweise von hohen Strömen weisen in der Regel aufwändig gestaltete Kontaktpole auf, die relativ zueinander bewegt werden können, um einen Ein- bzw. Ausschaltvorgang vorzunehmen. Aufgrund der hohen auftretenden Spannungen beziehungsweise Ströme ist in der Regel notwendig die beiden Schalterkontaktpole definiert zueinander zu positionieren, so dass die entsprechenden Kontaktfläche auf eine vorbestimmte Art und Weise miteinander kontaktiert beziehungsweise getrennt werden können. Um eine ordnungsgemäße Positionierung der beiden Schalterkontaktpole zu gewährleisten, wird eine Schaltkammerisolationsanordnung vorgesehen, die die beiden Schaltkontaktpole derart zueinander positioniert, dass ein geometrisch vorbestimmtes Öffnen und Schließen der Kontaktflächen der Schalterkontaktpole zueinander gewährleistet ist. Eine derartige Schaltkammerisolationsanordnung muss einerseits eine mechanische Stabilisierung der beiden Schalterkontakte zueinander gewährleisten, und andererseits eine dielektrische Festigkeit aufweisen, die den auftretenden Spannungen, insbesondere im geöffneten Zustand der Schalterkontakte dielektrisch standhält, sowie das elektrische Feld im Betrieb des Leistungsschalters ausreichend abstützt. Die Schaltkammerisolationsanordnung wird nachfolgend vereinfachend ,Schaltkammerisolator' genannt. Bezüglich der mechanischen Stabilisierung sind aufgrund der schlagartigen Belastung der Schaltkammer beim Öffnen des Leistungsschalters sowohl eine gewisse Torsionsfestigkeit und eine Biegefestigkeit der Schaltkammer in Richtung einer Längsachse – also der Schaltachse des Leistungsschalters – wichtig.Circuit breakers for switching high voltages or high currents usually have elaborately designed contact poles, which can be moved relative to each other to make an on or off. Due to the high voltages or currents occurring, it is generally necessary to position the two switch contact poles in a defined manner relative to one another so that the corresponding contact surface can be contacted or disconnected in a predetermined manner. In order to ensure proper positioning of the two switch contact poles, a switching chamber insulation arrangement is provided which positions the two switching contact poles in such a way that a geometrically predetermined opening and closing of the contact surfaces of the switch contact poles is ensured to one another. Such a switching chamber insulation arrangement must on the one hand ensure a mechanical stabilization of the two switch contacts to each other, and on the other hand have a dielectric strength, which withstands the occurring voltages, especially in the open state of the switch contacts, and sufficiently supports the electric field during operation of the circuit breaker. The switching chamber isolation arrangement is referred to below as simplifying, switching chamber insulator '. Regarding the mechanical stabilization both a certain torsional strength and a bending strength of the switching chamber in the direction of a longitudinal axis - ie the switching axis of the circuit breaker - are important due to the sudden load of the switching chamber when opening the circuit breaker.

Zu diesem Zweck werden deshalb bislang meistens geschlossene Rohranordnungen verwendet worden, an denen die beiden Schalterkontaktpole festgelegt sind, so dass bewegte Teile der Schalterkontaktpole sich definiert aufeinander zu bewegen können. Solche Schaltkammern eines ersten Typs werden üblicherweise als Wickelkörper hergestellt, siehe beispielsweise Schaltkammerisolatoren sei die WO2011/026519A1 genannt.For this purpose, hitherto mostly closed pipe arrangements have been used, where the two switch contact poles are fixed, so that moving parts of the switch contact poles can move towards each other in a defined manner. Such switching chambers of a first type are usually produced as a wound body, see, for example, switching chamber insulators be WO2011 / 026519A1 called.

Derartige Rohranordnungen des ersten Typs haben jedoch den Nachteil, dass sie eine räumliche Abschottung der Kontaktflächen der Schalterkontaktpole zur Folge bilden, so dass eine auftretende Wärmeentwicklung an den Kontakten der Schalterkontaktpole in bestimmten Betriebszuständen nicht zuverlässig abgeführt werden kann.However, such pipe arrangements of the first type have the disadvantage that they form a spatial foreclosure of the contact surfaces of the switch contact poles result, so that any heat generated at the contacts of the switch contact poles in certain operating conditions can not be reliably dissipated.

Um diesen Mangel zu beheben sind aus dem Stand der Technik weiter Schaltkammern eines zweiten Typs bekannt, deren Mantelflächen Durchbrüche aufweisen, damit im Betrieb des Leistungsschalters zumindest ein Teil der beim Schaltvorgang anfallenden Wärmemenge aus dem Inneren der Schaltkammer über ein gutes Durchströmen beziehungsweise Belüften des Innern der Schaltkammer mit einem Isoliergas an ein metallgekapseltes Gehäuse des Leistungsschalters abführbar ist.To remedy this deficiency are further known from the prior art switching chambers of a second type, the lateral surfaces have breakthroughs, so that during operation of the circuit breaker at least a portion of the heat generated during the switching process from the interior of the switching chamber via a good flow or ventilation of the interior Switching chamber with an insulating gas to a metal-enclosed housing of the circuit breaker can be discharged.

So ist zum Beispiel in der WO2011/086028A1 eine Schaltkammer für einen Leistungsschalter vom zweiten Typ beschrieben, welche einen zwischen zwei endseitig angeordneten Armaturkörpern einen mehrteiligen elektrisch isolierenden Isolierabschnitt aufweist, der aus schalenförmigen Elementen zusammensetzbar ist, wobei zwischen zwei Schalenelementen ein Spalt zum Belüften des Innern der Schaltkammer mit einem Isoliergas angeordnet ist. Dieses Belüften dient zur Abfuhr von allfälligem mit Abbrandprodukten kontaminiertem, heissem Isoliergas aus dem Innern der Schaltkammer und dem gleichzeitigen Ersetzen des abgeführten Isoliergases durch frisches, vergleichsweise kühlem Isoliergas aus der Umgebung der Schaltkammer nach einem Schaltvorgang. Diese Schaltkammer vom zweiten Typ hat aufgrund der Mehrteiligkeit des Isolierabschnitts im Vergleich zu den bekannten einteiligen, rohrförmigen Schaltkammern den Nachteil, dass sie eine geringere Biegefestigkeit aufweist, als ein vollrohrförmiger Schaltkammerisolator mit denselben Aussen- und Innenabmessungen. Um wenigstens dieselbe Biegefestigkeit wie ein vollrohrförmiger Schaltkammerisolator aufzuweisen, müssen daher die Schalenelemente grösser und stabiler ausgeführt werden. Grössere Dimensionen sind jedoch aufgrund des allgemeinen Trends hin zu kompakteren und kleinen Schaltanlagen unerwünscht.For example, in the WO2011 / 086028A1 a switching chamber for a circuit breaker of the second type is described, which has a two-part arranged armatures a multi-part electrically insulating insulating portion which is composed of shell-shaped elements, wherein between two shell elements, a gap for venting the interior of the switching chamber is arranged with an insulating gas. This venting is used to dissipate any contaminated with Abbrandprodukten, hot insulating gas from the interior of the switching chamber and the simultaneous replacement of the discharged insulating gas with fresh, relatively cool insulating gas from the environment of the switching chamber after a switching operation. This switching chamber of the second type has the disadvantage that it has a lower bending strength than a fully tubular switching chamber insulator with the same outer and inner dimensions due to the multi-part of the insulating section compared to the known one-piece, tubular switching chambers. In order to have at least the same bending strength as a fully tubular switching chamber insulator, therefore, the shell elements must be made larger and more stable. However, larger dimensions are undesirable due to the general trend towards more compact and small switchgear.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, die bekannten Schaltkammerisolatoren dahingehend weiterzuentwickeln, dass sie einerseits eine Belüftung der im Innern des Schaltkammerisolators anordenbaren Nominalkontaktanordnung ermöglichen, so dass im in einen gasisolierten Leistungsschalter eingebauten Zustand eine Kühlung der Nominalkontaktanordnung zu erreichbar ist, dass der Schaltkammerisolator aber andererseits dennoch mechanisch so stabil wie möglich ist, um die erheblichen Belastungen während eines Schaltvorganges aushalten zu können, und dass mit dem erfindungsgemässen Schaltkammerisolator das elektrische Feld im Betrieb des Leistungsschalters ausreichend abgestützt werden kann.The object of the present invention is therefore to further develop the known switching chamber insulators in such a way that they allow, on the one hand, ventilation of the nominal contact arrangement which can be arranged in the interior of the switching chamber insulator, so that in the state installed in a gas-insulated circuit breaker, cooling of the nominal contact arrangement can be achieved, but the switching chamber insulator can be reached on the other hand still mechanically as stable as possible to withstand the significant loads during a switching operation, and that with the inventive switching chamber insulator the electric field during operation of the circuit breaker can be sufficiently supported.

Zusammengefasst besteht die Erfindungsidee darin, die Vorteile der grundsätzlichen Belüftbarkeit des Inneren des Schaltkammerisolators vom zweiten Typ und der auf den ersten Blick widersprüchlichen, aber kräftemässig idealen Rohrform des Schaltkammerisolators vom ersten Typ in einer Kompromisslösung miteinander zu verbinden, so dass die Anforderungen an eine möglichst behinderungsarme Strömungsführung und den Festigkeitsanforderungen, sowie der Abstützung des elektrischen Feldes im Betrieb des Leistungsschalters ausreichend erfüllt werden können.In summary, the inventive idea is to combine the advantages of the basic airtightness of the interior of the second-type switching chamber insulator and the initially contradictory but force-ideal tubular shape of the first-type switching chamber insulator in a compromise solution, so that the requirements for as little disability as possible Flow control and the strength requirements, as well as the support of the electric field in the operation of the circuit breaker can be sufficiently met.

Diese Aufgabe wird bei in einer Basisausführungsform des erfindungsgemässen Schaltkammerisolators für einen gasisolierten Leistungsschalter dadurch gelöst, dass dieser sich in Richtung einer Längsachse von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende erstreckt. Dabei ist der Schaltkammerisolator in Richtung der Längsachse gesehen rohrförmig und definiert dabei durch seine Form die Längsachse. Diese Längsachse kann sich dabei je nach Ausführungsform des mit ihm realisierbaren Leistungsschalters auf derselben Geraden befinden, welche gleichzeitig die Schaltachse für den beweglichen Schaltkontakt des Leistungsschalters bildet.This object is achieved in a basic embodiment of the inventive switching chamber insulator for a gas-insulated circuit breaker in that it extends in the direction of a longitudinal axis from a first end to a second end. In this case, the switching chamber insulator is tubular in the direction of the longitudinal axis and defines by its shape the longitudinal axis. Depending on the embodiment of the circuit breaker that can be realized with it, this longitudinal axis can be located on the same straight line which simultaneously forms the switching axis for the movable switching contact of the circuit breaker.

Eine Mantelfläche des rohrförmigen Schaltkammerisolators ist in einem ersten Durchbruchbereich durchbrochen, um im eingebauten Zustand des Schaltkammerisolators im Leistungsschalter eine Kühlung einer im Innern der Schaltkammerisolators angeordnete Nominalkontaktanordnung zu ermöglichen, indem sie einen Strömungspfad für das Isoliergas bildet. Es hat sich gezeigt, dass selbst ein verhältnismässig geringer Kontaktübergangswiderstand bei der Nominalkontaktanordnung in geschlossenem Zustand des Leistungsschalters zu lokalen Wärmenestern führen können. Wenn die durch die IEC-Norm definierten maximal zulässigen Temperaturen jedoch ohne Massnahmen (also unter Verwendung von bekannten vollrohrförmigen Schaltkammerisolatoren) überschritten würden, bildet die gezielte Wärmeabfuhrhilfe eine geeignete Massnahme, um die durch dies IEC-Norm definierten Werte dennoch einhalten zu können. Die Bildung solcher unerwünschter Wärmenester bei der Nominalkontaktanordnung kann zumindest unterhalb eines vordefinierbaren Schwellwertes gehalten werden, wenn für eine ausreichende Belüftung der Nominalkontaktanordnung in geschlossenem Zustand gesorgt wird.A lateral surface of the tubular switching chamber insulator is perforated in a first breakthrough region in order to allow cooling of a nominal contact arrangement arranged in the interior of the switching chamber insulator in the installed state of the switching chamber insulator in the circuit breaker by forming a flow path for the insulating gas. It has been shown that even a relatively low contact contact resistance in the nominal contact arrangement in the closed state of the circuit breaker can lead to local heat esters. However, if the maximum permissible temperatures defined by the IEC standard were exceeded without measures (ie using known fully tubular switching chamber insulators), the targeted heat removal aid forms a suitable measure to be able to comply with the values defined by this IEC standard. The formation of such undesirable heat esters in the nominal contact arrangement can be kept at least below a predefinable threshold value, if sufficient ventilation of the nominal contact arrangement in the closed state is ensured.

Um die Biegefestigkeit der Schaltkammerisolationsanordnung quer zur Längsachse im Vergleich zu einer vollrohrförmigen Schaltkammerisolationsanordnung trotz der Durchbrechung der Mantelfläche möglichst hoch halten zu können, weist der erste Durchbruchbereich nicht eine einzige, grosse Öffnung, sondern zwei erste Öffnungen auf, welche durch einen ersten Steg voneinander getrennt sind. Der erste Steg sorgt dafür, dass der erste Durchbruchbereich trotz der zwei ersten Öffnungen die Festigkeitseigenschaften des Schaltkammerisolators nicht so ungünstig beeinflusst, wie wenn im ersten Durchbruchbereich lediglich ein einziges, aber flächenmässig grosses Loch in der Mantelfläche des Schaltkammerisolators angeordnet ist. Der erste Steg erstreckt sich in Richtung der Längsachse. Dabei ist der erste Steg so bemessen, dass er im Betrieb des Leistungsschalters einen durch die Schaltkammerisolationsanordnung hindurchführenden Gasstrom nur geringfügig behindert, die Abstützung des elektrischen Feldes nur geringfügig beeinträchtigt, aber dennoch wesentlich zur Biegefestigkeit der Schaltkammerisolationsanordnung beitragen kann. Dies gilt insbesondere in Umfangsrichtung relativ zur Längsachse gesehen. Dazu weist der erste Steg an seiner schmalsten Stelle eine erste Stegbreite auf, welche sich in Umfangsrichtung bezüglich der Längsachse erstreckt, und welche erste Stegbreite masslich maximal gleich gross ist, wie eine sich in Umfangsrichtung bezüglich der Längsachse erstreckende maximale erste Öffnungs-Breite von einer ersten Öffnung. Der erste Steg erstreckt sich zwischen den in Richtung der Längsachse gesehen dem ersten Ende und dem zweiten Ende zugeordneten Enden der zwei ersten Öffnungen.In order to be able to keep the flexural strength of the switching chamber insulation arrangement transversely to the longitudinal axis as high as possible in comparison to a fully tubular switching chamber insulation arrangement despite the aperture of the lateral surface, the first breakdown region does not have a single, large opening but two first openings which are separated from one another by a first web , The first ridge ensures that the first breakthrough region, despite the two first openings, does not affect the strength properties of the interrupter insulator as unfavorably as when only a single, but areally large hole is arranged in the jacket surface of the interrupter insulator in the first breakthrough region. The first web extends in the direction of the longitudinal axis. In this case, the first web is dimensioned such that it obstructs only slightly during the operation of the circuit breaker passing through the switching chamber insulation arrangement gas flow, the support of the electric field only slightly impaired, but can still contribute significantly to the flexural strength of the switching chamber insulation arrangement. This is especially true in the circumferential direction relative to the longitudinal axis. For this purpose, the first web at its narrowest point on a first land width, which extends in the circumferential direction with respect to the longitudinal axis, and which first land width is maximally the same size as a circumferentially extending with respect to the longitudinal axis maximum first opening width of a first Opening. The first web extends between the first end and the second end of the two first openings, as seen in the direction of the longitudinal axis.

Wie aus dem Vergleich mit einem Schaltkammerisolator, der lediglich eine einzige grössere Öffnung im ersten Durchbruchsbereich aufweist, hervorgeht, trägt das Vorhandensein des ersten Steges wesentlich zur erwünschten Abstützung des elektrischen Feldes im Betrieb des Leistungsschalters bei. Wenn nur eine einzige grössere Öffnung im ersten Durchbruchsbereich vorhanden ist, kann das elektrische Feld nur schlecht abgestützt werden, so dass an den Öffnungsrändern viel höhere Feldstärken auftreten, als bei den Rändern der ersten Öffnungen beim erfindungsgemässen Schaltkammerisolator. Die Abstützung des elektrischen Feldes im Betrieb des Leistungsschalters wäre bei einem Schaltkammerisolator ohne ersten Durchbruchbereich in der Mantelfläche demnach optimal – bloss widerspricht eine Vollrohrform den thermisch optimalen Anforderungen leider gänzlich.As is apparent from the comparison with a switching chamber insulator having only a single larger opening in the first breakdown region, the presence of the first land significantly contributes to the desired support of the electric field during operation of the circuit breaker. If only a single larger opening in the first breakdown region is present, the electric field can only be supported poorly, so that much higher field strengths occur at the opening edges than at the edges of the first openings in the inventive switching chamber insulator. The support of the electric field during operation of the circuit breaker would be optimal for a switching chamber insulator without first breakthrough region in the lateral surface - only a full pipe form contradicts the thermally optimal requirements, unfortunately, entirely.

Anders ausgedrückt, ist der erste Steg relativ zur Längsachse gesehen in Umfangsrichtung von den zwei ersten Öffnungen flankiert und erstreckt sich in allgemeiner Richtung der Längsachse. Die erste Stegbreite des ersten Stegs an seiner schmalsten Stelle wird von den maximal zulässigen Strömungswiderstand des Kühlstroms von Isoliergas im in den Leistungsschalter eingebauten Zustand des Schaltkammerisolators bestimmt, während die minimale Stegbreite des ersten Stegs an seiner schmalsten Stelle von den Festigkeitsanforderungen an den Schaltkammerisolator definiert ist. Dabei bildet der erste ein Hindernis für den Kühlstrom, weil er sozusagen wie ein Felsen in der Brandung mitten in diesem Kühlstrom angeordnet ist.In other words, the first ridge is flanked circumferentially by the first two openings relative to the longitudinal axis and extends in the general direction of the longitudinal axis. The first web width of the first web at its narrowest point is determined by the maximum allowable flow resistance of the cooling flow of insulating gas in the built-in circuit breaker state of the switching chamber insulator, while the minimum land width of the first land at its narrowest point is defined by the strength requirements of the interrupter insulator. The first is an obstacle to the cooling flow, because it is arranged like a rock in the surf in the middle of this cooling stream.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Schaltkammerisolators liegt darin, dass er dank seiner Einteiligkeit eine einfachere Montage des Leistungsschalters ermöglicht, als der mehrteilige Isolierabschnitte aufweisende Schaltkammerisolator gemäss der WO2011/086028A1 .Another advantage of the inventive switching chamber insulator is that it allows a simpler installation of the circuit breaker thanks to its one-piece, as the multi-part insulating sections having switching chamber insulator according to the WO2011 / 086028A1 ,

Wenn die Biegefestigkeit des Schaltkammerisolators trotz der ersten Öffnungen in der Mantelfläche dennoch möglichst hoch sein soll, so ist es vorteilhaft, wenn die ersten Öffnungen jeweils einen ersten Querschnitt aufweisen, welcher sich in Richtung der Längsachse masslich 1.5 bis 4 mal so weit ausdehnt, wie die sich in Umfangsrichtung bezüglich der Längsachse erstreckende maximale erste Öffnungsbreite. Dabei ist die optimale Querschnittsform der Querschnitte der ersten Öffnungen in radialer Richtung zur Längsachse gesehen vorzugsweise ellipsenförmig.If the bending strength of the switching chamber insulator despite the first openings in the lateral surface should nevertheless be as high as possible, it is advantageous if the first openings each have a first cross section, which expands in the direction of the longitudinal axis massively 1.5 to 4 times as far as the in the circumferential direction with respect to the longitudinal axis extending maximum first opening width. In this case, the optimal cross-sectional shape of the cross sections of the first openings in the radial direction to the longitudinal axis is preferably elliptical.

Bezüglich der Längsachse symmetrische mechanische Festigkeitswerte sind erreichbar, wenn beim Schaltkammerisolator die ersten Öffnungen bezüglich ihrer Querschnittsfläche und ihrer Querschnittsform jeweils identisch sind.Symmetrical mechanical strength values can be achieved with respect to the longitudinal axis if, in the case of the switching chamber insulator, the first openings are identical with regard to their cross-sectional area and their cross-sectional shape.

Die symmetrischen Festigkeitswerte sind weiter optimierbar, wenn die ersten Öffnungen bezüglich einer sich durch die Längsachse erstreckenden ersten Ebene symmetrisch zueinander in der Mantelfläche angeordnet sind. Damit ist eine optimale Form des Schaltkammerisolators bezüglich der Durchbiegung-Torsionsfestigkeit des Isolators erreichbar.The symmetrical strength values can be further optimized if the first openings are arranged symmetrically with respect to one another in the lateral surface with respect to a first plane extending through the longitudinal axis. Thus, an optimal shape of the switching chamber insulator with respect to the deflection torsional strength of the insulator can be achieved.

Je nach Bedarf kann die Mantelfläche des rohrförmigen Schaltkammerisolators auch in einem zweiten Durchbruchbereich durchbrochen sein, um im eingebauten Zustand des Schaltkammerisolators im Leistungsschalter in dessen Betrieb die Kühlwirkung im Innern des Schaltkammerisolators zu verbessern. In einer Basisausführungsform des Schaltkammerisolators mit einer horizontalen (sprich sich quer zur Wirkrichtung der Erdanziehungskraft erstreckenden) Ausrichtung der Längsachse des Schaltkammerisolators im Betrieb des Schaltkammerisolators sind gute Kühlwerte erreichbar, wenn der zweite Durchbruchbereich bezüglich der Längsachse dem ersten Durchbruchbereich radial gegenüberliegend angeordnet ist.Depending on requirements, the lateral surface of the tubular switching chamber insulator may also be broken in a second breakdown region in order to improve the cooling effect in the interior of the switching chamber insulator in the installed state of the switching chamber insulator in the circuit breaker in its operation. In a basic embodiment of the switching chamber insulator with a horizontal (ie transverse to the effective direction of Erdanziehungskraft) alignment of the longitudinal axis of the switching chamber insulator in the operation of the switching chamber insulator good cooling values can be achieved if the second breakthrough region with respect to the longitudinal axis of the first breakthrough region is arranged radially opposite.

Die symmetrischen Festigkeitswerte sind hinsichtlich des ganzen Schaltkammerisolators weiter optimierbar, wenn der zweite Durchbruchbereich zwei zweite Öffnungen aufweist, welche durch einen zweiten Steg voneinander getrennt sind. Die damit erzielbaren Vorteile sind dieselben, wie beim ersten Steg.The symmetrical strength values can be further optimized with regard to the entire switching chamber insulator if the second breakdown region has two second openings which are separated from one another by a second web. The advantages that can be achieved are the same as with the first bridge.

Um die Gaszirkulation möglichst gering zu stören, weisen die zweiten Öffnungen jeweils einen zweiten Querschnitt auf, welcher sich in Richtung der Längsachse masslich 1.5 bis 4 mal so weit ausdehnt, wie die maximale zweite Öffnungs-Breite. Die Durchbruchbereiche sind flächenmässig so gering, dass sie nicht zur Kriechwegerhöhung des elektrisch isolierenden Abschnittes des Schaltkammerisolators geeignet sind.In order to disturb the gas circulation as little as possible, the second openings each have a second cross section, which expands in the direction of the longitudinal axis massively 1.5 to 4 times as far as the maximum second opening width. The breakdown areas are so small in terms of area that they are not suitable for increasing the creepage distance of the electrically insulating section of the switching chamber insulator.

Analog der Situation im ersten Durchbruchbereich sind dieselben Vorteile auch im zweiten Durchbruchbereich erzielbar, wenn die zweiten Öffnungen einen zweiten Querschnitt aufweisen, welcher sich in Richtung der Längsachse masslich weiter ausdehnt, als in einer Umfangsrichtung bezüglich der Längsachse. Dabei ist die optimale Querschnittsform der Querschnitte der zweiten Öffnungen in radialer Richtung zur Längsachse gesehen vorzugsweise wieder ellipsenförmig. Dabei weist der zweite Steg an seiner schmalsten Stelle eine zweite Stegbreite auf, welche sich in Umfangsrichtung bezüglich der Längsachse erstreckt und masslich maximal gleich gross ist, wie eine sich in Umfangsrichtung bezüglich der Längsachse erstreckende maximale zweite Öffnungs-Breite von einer zweiten Öffnung.Analogous to the situation in the first breakdown region, the same advantages can also be achieved in the second breakdown region if the second openings have a second cross section which expands massively further in the direction of the longitudinal axis than in a circumferential direction with respect to the longitudinal axis. In this case, the optimal cross-sectional shape of the cross sections of the second openings in the radial direction to the longitudinal axis is preferably again elliptical. In this case, the second web at its narrowest point on a second land width, which extends in the circumferential direction with respect to the longitudinal axis and dimensionally equal to the same size, as extending in the circumferential direction with respect to the longitudinal axis maximum second opening width of a second opening.

Analog der Situation im ersten Durchbruchbereich sind dieselben Vorteile auch im zweiten Durchbruchbereich erzielbar, wenn die zweiten Öffnungen bezüglich ihrer Querschnittsform und ihrer Querschnittsform jeweils identisch sind.Analogous to the situation in the first breakthrough region, the same advantages can be achieved in the second breakthrough region if the second openings are identical with regard to their cross-sectional shape and their cross-sectional shape.

Besonders bei einer horizontalen (sprich sich quer zur Wirkrichtung der Erdanziehungskraft erstreckenden) Ausrichtung der Längsachse des Schaltkammerisolators im Betrieb des Schaltkammerisolators ist es sinnvoll, die ersten und gegebenenfalls auch die zweiten Öffnungen dort vorzusehen, wo sich radial in Richtung der Längsachse gesehen die Nominalkontaktanordnung des Leistungsschalters in geschlossenem Zustand befindet. Abhängig von der Lage der Nominalkontaktanordnung relativ zum Schaltkammerisolator, können der erste Durchbruchbereich und der gegebenenfalls zweite Durchbruchbereich bei Bedarf in Richtung der Längsachse gesehen näher beim zweiten Ende angeordnet sein, als beim ersten Ende.Particularly in the case of a horizontal alignment (ie, extending transversely to the effective direction of gravity) of the longitudinal axis of the switching chamber insulator during operation of the switching chamber insulator, it makes sense to provide the first and possibly also the second openings where the nominal contact arrangement of the circuit breaker is seen radially in the direction of the longitudinal axis in closed condition. Depending on the position of the nominal contact arrangement relative to the switching chamber insulator, the first breakthrough region and the optionally second breakthrough region can, if required, be arranged closer to the second end in the direction of the longitudinal axis than at the first end.

Je nach Bedarf kann die Mantelfläche des rohrförmigen Schaltkammerisolators auch in einem zweiten Durchbruchbereich durchbrochen sein, um im eingebauten Zustand des Schaltkammerisolators im Leistungsschalter in dessen Betrieb die Kühlwirkung im Innern des Schaltkammerisolators zu verbessern. In einer Basisausführungsform des Schaltkammerisolators mit einer vertikalen (sprich sich der Wirkrichtung der Erdanziehungskraft erstreckenden) Ausrichtung der Längsachse des Schaltkammerisolators im Betrieb des Schaltkammerisolators sind gute Kühlwerte erreichbar, wenn der erste Durchbruchbereich in Richtung der Längsachse gesehen beim zweiten Ende angeordnet ist, während der zweite Durchbruchbereich beim ersten Ende angeordnet ist.Depending on requirements, the lateral surface of the tubular switching chamber insulator may also be broken in a second breakthrough region in order, in the installed state of the switching chamber insulator in the circuit breaker in its operation to improve the cooling effect in the interior of the switching chamber insulator. In a basic embodiment of the interrupter insulator having a vertical alignment of the longitudinal axis of the interrupter insulator during operation of the interrupter insulator, good cooling values are achievable when the first breakthrough region in the direction of the longitudinal axis is located at the second end, while the second breakthrough region is arranged at the first end.

Auch im Fall einer Orientierung der Längsachse in Wirkrichtung der Erdanziehungskraft sind die symmetrischen Festigkeitswerte sind hinsichtlich des ganzen Schaltkammerisolators weiter optimierbar, wenn der zweite Durchbruchbereich zwei zweite Öffnungen aufweist, welche durch einen zweiten Steg voneinander getrennt sind. Die damit erzielbaren Vorteile sind dieselben, wie beim ersten Steg.Even in the case of an orientation of the longitudinal axis in the effective direction of gravity, the symmetrical strength values can be further optimized with respect to the entire switching chamber insulator if the second breakthrough region has two second openings, which are separated from one another by a second web. The advantages that can be achieved are the same as with the first bridge.

Weiter können im Fall einer Orientierung der Längsachse in Wirkrichtung der Erdanziehungskraft der erste Durchbruchbereich und der zweite Durchbruchbereich in Richtung der Längsachse gesehen bezüglich der Längsachse je nach Einbaugegebenheiten des Leistungsschalters in der gasisolierten Schaltanlage in derselben Rohrhälfte angeordnet sein.Further, in the case of an orientation of the longitudinal axis in the direction of gravity, the first breakdown region and the second breakdown region viewed in the direction of the longitudinal axis with respect to the longitudinal axis depending on installation conditions of the circuit breaker in the gas-insulated switchgear can be arranged in the same half pipe.

Wenn es die Einbaugegebenheiten erfordern, können im Fall einer Orientierung der Längsachse in Wirkrichtung der Erdanziehungskraft der erste Durchbruchbereich und der zweite Durchbruchbereich in Richtung der Längsachse gesehen bezüglich der Längsachse in gegenüberliegenden Rohrhälften angeordnet sein. Eine solche Ausführungsform kann gegenüber der vorangehenden Ausführungsform hinsichtlich der Gesamtkühlwirkung effektiver sein, da sich der Kühlstrom im Betrieb des Leistungsschalters quasi diametral durch den Schaltkammerisolator hindurch erstreckt.If required by the installation conditions, in the case of an orientation of the longitudinal axis in the effective direction of gravity, the first breakthrough region and the second breakthrough region viewed in the direction of the longitudinal axis can be arranged in opposite tube halves with respect to the longitudinal axis. Such an embodiment may be more effective with respect to the overall cooling effect than the preceding embodiment because the cooling current during operation of the circuit breaker extends quasi diametrically through the switching chamber insulator.

Je nach Randbedingungen des Leistungsschalters und der Anforderungen von dessen Löschkammerumgebung sind Ausführungsformen von Schaltkammerisolatoren vorteilhaft, bei welchen die zweiten Öffnungen bezüglich einer sich durch die Längsachse erstreckenden zweiten Ebene symmetrisch zu den ersten Öffnungen angeordnet sind. Dabei erstreckt sich diese zweite Ebene rechtwinklig zur ersten Ebene in Richtung der Längsachse. Anders formuliert sind die Projektionen der ersten Öffnungen auf die genannte Ebene kongruent zu Projektionen der zweiten Öffnungen auf diese Ebene.Depending on the boundary conditions of the circuit breaker and the requirements of its quenching chamber environment, embodiments of switching chamber insulators are advantageous in which the second openings are arranged symmetrically with respect to the first openings with respect to a second plane extending through the longitudinal axis. In this case, this second plane extends at right angles to the first plane in the direction of the longitudinal axis. In other words, the projections of the first openings on the said plane are congruent with projections of the second openings on this plane.

Dadurch sind besonders einfache und daher optimale Formen von Schaltkammerisolatoren erzielbar, um im Betrieb des Schaltkammerisolators einen möglichst geringen gashydraulischen Widerstand für den durch den Schaltkammerisolator hindurchfliessenden, kühlenden Gasstrom aus Isoliergas zu gewährleisten. In Richtung der Längsachse gesehen ist eine besonders symmetrische Gasflussverteilung erreichbar, wenn die Längsachse auf derselben Geraden angeordnet ist, wie die Schaltachse des Leistungsschalters.As a result, particularly simple and therefore optimal forms of switching chamber insulators can be achieved to ensure the lowest possible gas-hydraulic resistance for the flowing through the switching chamber insulator, cooling gas flow of insulating gas during operation of the switching chamber insulator. Seen in the direction of the longitudinal axis, a particularly symmetrical gas flow distribution can be achieved if the longitudinal axis is arranged on the same straight line as the switching axis of the circuit breaker.

Ein weiterer Vorteil einer solchen symmetrischen Bauart des Schaltkammerisolator liegt darin, dass bei der Montage des Leistungsschalters lediglich auf die Orientierung der Öffnungen eines Durchbruchbereichs des Schaltkammerisolator geachtet werden muss, nicht jedoch auf die Position beider Durchbruchbereiche relativ zum Rest des Leistungsschalters, da Öffnungen aufgrund ihrer Form- und Lagegleichheit sozusagen austauschbar sind.Another advantage of such a symmetrical design of the switching chamber insulator is that care must be taken during assembly of the circuit breaker only on the orientation of the openings of a breakdown region of the switching chamber insulator, but not on the position of both breakdown regions relative to the rest of the circuit breaker, as openings due to their shape - and equality of position are, so to speak, interchangeable.

Bei einer horizontalen (sprich sich quer zur Wirkrichtung der Erdanziehungskraft erstreckenden) Ausrichtung der Längsachse des Schaltkammerisolators im Betrieb des Schaltkammerisolators kann je nach Grösse der ersten und/oder zweiten Öffnungen nach dem Schaltvorgang kontaminiertes Isoliermedium aus dem Innern der Schaltkammer herausgeleitet werden, so dass frisches Isoliergas nachströmen kann. Wenn Abbrandmaterial und/oder Zersetzungsprodukte des Isoliergases aus dem Innern des Schaltkammerisolators abgeführt werden sollen, so kann dies bei entsprechender Positionierung der ersten und/oder zweiten Öffnungen zur Längsachse relativ zur tatsächlichen Lichtbogenlöschzone mit der schaltstrecke und der Nominalkontaktanordnung bei gewissen Ausführungsformen des erfindungsgemässen Schaltkammerisolators ebenfalls erfolgen, sofern die Relativposition der Lichtbogenzone und der ersten und/oder zweiten Öffnungen zur Längsachse in etwa am selben Ort ist.In a horizontal (ie, extending transversely to the effective direction of the gravitational force) alignment of the longitudinal axis of the switching chamber insulator in the operation of the switching chamber insulator can be led out of the interior of the switching chamber depending on the size of the first and / or second openings after the switching process contaminated insulating medium, so that fresh insulating gas can flow. If burn-off material and / or decomposition products of the insulating gas to be removed from the interior of the switching chamber insulator, this can with appropriate positioning of the first and / or second openings to the longitudinal axis relative to the actual arc extinguishing zone with the Switching path and the nominal contact arrangement also take place in certain embodiments of the inventive switching chamber insulator, provided that the relative position of the arc zone and the first and / or second openings to the longitudinal axis is approximately at the same location.

Um den dielektrischen Anforderungen im Betrieb des Leistungsschalters zu genügen, sind die Kanten/Ränder der ersten und zweiten Öffnungen auf der Mantelfläche, wie auch auf der Wandinnenfläche des rohrförmigen Schaltkammerisolators mit einem möglichst grossen Radius verrundet beziehungsweise gebrochen.To meet the dielectric requirements during operation of the circuit breaker, the edges / edges of the first and second openings on the lateral surface, as well as on the inner wall surface of the tubular switching chamber insulator with the largest possible radius rounded or broken.

Je nach Bedarf und Gegebenheiten können die Achsen der ersten und zweiten Öffnungen jeweils radial zur Längsachse oder sich parallel zueinander erstreckend angeordnet sein.Depending on requirements and circumstances, the axes of the first and second openings may each be arranged radially to the longitudinal axis or extending parallel to each other.

Falls erforderlich, können die Randbereiche der ersten Öffnungen und der zweiten Öffnungen mit einem Material zu Feldsteuerung beschichtet sein. Ein dazu geeignetes Material ist etwa ein sogenannter Halbleiterlack.If necessary, the edge regions of the first openings and the second openings may be coated with a material for field control. A suitable material is about a so-called semiconductor varnish.

Es hat sich gezeigt, dass im Betrieb der Schaltkammerisolatoren in gasisolierten Leistungsschaltern ausreichende Gasströme zur Erzeugung der gewünschten Kühlwirkung erzielbar sind, wenn eine Gesamtfläche der ersten Öffnungen und – sofern vorhanden der zweiten Öffnungen – maximal 3 bis 20% der gesamten gasberührten Mantelfläche des Schaltkammerisolators beträgt. Unter der gesamten gasberührten Mantelfläche des Schaltkammerisolators wird der elektrisch isolierende Abschnitt der Mantelfläche an der Innen- oder Aussenwand verstanden. Durch die von den Öffnungen quantitativ gesehen relativ geringe durchbrochene Mantelfläche ist sicherstellbar, dass der Querschnitt des Schaltkammerisolators zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende überwiegend vollflächig ringförmig ist. Bei einem kreiszylinderförmigen Schaltkammerisolator ist der Querschnitt des Schaltkammerisolators zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende überwiegend kreisringförmig.It has been shown that in operation of the switching chamber insulators in gas-insulated circuit breakers sufficient gas streams to produce the desired cooling effect can be achieved if a total area of the first openings and - if present the second openings - a maximum of 3 to 20% of the total gas-contacting surface area of the switching chamber insulator. The entire gas-contacting outer surface of the switching chamber insulator is understood as meaning the electrically insulating section of the lateral surface on the inner or outer wall. By virtue of the fact that the openings have a relatively small perforated surface area, viewed quantitatively from the openings, it is possible to ensure that the cross-section of the switching chamber insulator between the first end and the second end is largely annular over the entire area. In a circular-cylindrical switching chamber insulator, the cross-section of the switching chamber insulator between the first end and the second end is predominantly circular.

Weil die ersten Öffnungen und die zweiten Öffnungen nicht zur Verlängerung eines Kriechwegs zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende des Schaltkammerisolators vorgesehen sind, ist der Querschnitt des Schaltkammerisolators zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende überwiegend vollflächig ringförmig ist. Dies bedeutet, dass der sich quer zur Längsachse erstreckende kreisrunde Querschnitt des rohrförmigen Schaltkammerisolators geometrisch kreisringförmig ist.Because the first openings and the second openings are not provided to extend a creepage path between the first end and the second end of the interrupter insulator, the cross-section of the interrupter insulator between the first end and the second end is predominantly full-surface annular. This means that the circular cross section of the tubular switching chamber insulator extending transversely to the longitudinal axis is geometrically circular.

Da die Mantelfläche des rohrförmigen Schaltkammerisolators lediglich im ersten und im zweiten Durchbruchbereich von der ersten beziehungsweise den zweiten Öffnungen durchdrungen ist, weist der Schaltkammerisolator über seine Länge zwischen dem ersten und zweiten Ende gesehen in den durchdringungsfreien Bereichen eine vollständig intakte Kreisringform und daher eine bestmögliche Biegefestigkeit auf.Since the lateral surface of the tubular switching chamber insulator is penetrated by the first and the second openings only in the first and in the second breakdown region, the switching chamber insulator has a completely intact annular shape over its length between the first and second end, and therefore the best possible flexural strength in the penetration-free regions ,

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst der Schaltkammerisolator ein Isolierharz, etwa in Form eines vernetzten Polymerharzes und weist in wenigstens einem Abschnitt einer elektrischen Isolierstrecke ein metalloxidgefülltes Polymerharz auf. Ein Isolierharz eignet sich dabei in besonderer Weise, da es gegenüber thermischen Einflüssen unempfindlich ist und eine gute Isolationsfestigkeit aufweist. Darüber hinaus sind Isolierharze mechanisch belastbar und weisen ein bekanntes Alterungsverhalten auf. Zu einer zusätzlichen Erhöhung der mechanischen Festigkeit können dem Isolierharz bei Bedarf organische oder anorganische Fasern (beispielsweise aus Glas, Kevlar, Polyester) beigegeben werden.According to an exemplary embodiment of the invention, the switching chamber insulator comprises an insulating resin, such as in the form of a crosslinked polymer resin, and has a metal oxide-filled polymer resin in at least a portion of an electrical insulating section. An insulating resin is suitable in a special way, since it is insensitive to thermal influences and has a good insulation resistance. In addition, insulating resins are mechanically resilient and have a known aging behavior. If necessary, organic or inorganic fibers (for example of glass, kevlar, polyester) may be added to the insulating resin for an additional increase in mechanical strength.

Polymerharze gewährleisten eine zuverlässige dielektrische Festigkeit und gleichzeitige eine mechanische Stabilität. Eine entsprechende Metalloxidfüllung kann dabei eine Erhöhung der mechanischen Stabilität bewirken, ebenso wie eine verbesserte thermische Eigenschaft darstellen. Als Polymerharze können beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich, ein Epoxidharz, ein Polyurethanharz oder ein Phenolharz verwendet werden. Also Metalloxid kann dabei beispielsweise Aluminiumoxid Al₂O₃ verwendet werden. Darüber hinaus können auch Titandioxid, Magnesiumoxid oder Siliciumoxid verwendet werden. Eine geeignet Kombination kann beispielsweise aus einem Aluminiumoxid gefüllten Epoxidharz bestehen, wobei Aluminiumoxid eine gewisse Beständigkeit gegenüber SF₆ und SF₄ aufweist, die insbesondere in gasisolierten Leistungsschaltern auftreten. Der Schaltkammerisolator kann dabei eine homogene Struktur aufweisen, beispielsweise eine homogene Vergussmasse sein, oder auch aus einem homogenen Material spanend bearbeitet sein.Polymer resins ensure reliable dielectric strength and, at the same time, mechanical stability. A corresponding metal oxide filling can bring about an increase in the mechanical stability, as well as represent an improved thermal property. As the polymer resins, for example, but not limited to, an epoxy resin, a polyurethane resin or a phenol resin may be used. So metal oxide can be used, for example, alumina Al ₂ O ₃ . In addition, titanium dioxide, magnesium oxide or silicon oxide may also be used. A suitable combination may consist, for example, of an aluminum oxide-filled epoxy resin, with aluminum oxide having a certain resistance to SF ₆ and SF ₄ , which occur in particular in gas-insulated circuit breakers. The switching chamber insulator may have a homogeneous structure, for example be a homogeneous potting compound, or machined from a homogeneous material.

Wirtschaftlich besonders interessant, da besonders rationell herstellbar sind gegossene Ausführungsformen von Schaltkammerisolatoren, da sie im Unterschied zu den bekannten gewickelten Schaltkammerisolatoren in einem Arbeitsschritt zeitlich rascher und masslich präziser herstellbar sind, so dass keine oder nur vergleichsweise geringe mechanische Nachbearbeitungsschritte erforderlich sind.Economically particularly interesting, as are particularly efficient to produce cast embodiments of switching chamber insulators, since they are in contrast to the known wound switching chamber insulators in a single step faster and massively precise to produce, so that no or only relatively small mechanical post-processing steps are required.

Wenn die Geometrie des Schaltkammerisolators keine Hinterschneidungen oder dergleichen aufweist, so wirkt sich dies auf ein erleichtertes Ausformen des gegossenen Schaltkammerisolators aus einer ein- oder mehrteiligen Gussform begünstigend aus.If the geometry of the switching chamber insulator has no undercuts or the like, this has the effect of facilitating the molding of the molded switching chamber insulator favoring a one- or multi-part mold.

Eine besonders rationelle Herstellung des Schaltkammerisolators ist dann erzielbar, wenn die ersten und zweiten Öffnungen beim Giessvorgang gleich mit in den Isolierabschnitt eingeformt werden. Alternativ ist ein mechanisches Einbringen der ersten und zweiten Öffnungen nach dem Giessvorgang möglich, beispielsweise durch eine spanende Bearbeitung.A particularly efficient production of the switching chamber insulator can be achieved if the first and second openings are molded in the casting process with the same in the insulating section. Alternatively, a mechanical introduction of the first and second openings after the casting process is possible, for example by machining.

Wenn sich der rohrförmige Querschnitt vom ersten Ende zum zweiten Ende hin im Durchmesser aufweitet, etwa weil zumindest ein wesentlicher Isolierabschnitt des Schaltkammerisolators konisch ist, so wirkt sich dies auf ein erleichtertes Ausformen des gegossenen Schaltkammerisolators aus einer ein- oder mehrteiligen Gussform weiter begünstigend aus.As the tubular cross-section widens in diameter from the first end to the second end, for example because at least one substantial insulating portion of the interrupter insulator is conical, this further aids in facilitating molding of the cast interrupter insulator from a single or multi-part mold.

Ein weiterer Vorteil einer solchen in Richtung der Längsachse konischen Form des Isolierabschnitts liegt darin, dass dann die äussere Gussform, die die Mantelfläche des Schaltkammerisolators radial begrenzt, Richtung der Längsachse nicht in zwei Hälften (zwei Halbschalen) getrennt zu sein braucht, sondern einteilig rohrförmig sein kann. In der Folge weist ein solcher gegossener Schaltkammerisolator dann auf seiner Mantelfläche keine Gussgrate infolge der Stossnähte der Formhälften auf, welche Gussgrate nach dem Ausformen mechanisch entfernt werden müssen. Gussgrate sind sowohl radial innen wie radial aussen am Schaltkammerisolator zu vermeiden, da sie im Betrieb des Schaltkammerisolators/Leistungsschalters zu unerwünschten Spitzen im elektrischen Feld führen.Another advantage of such in the longitudinal axis conical shape of the insulating portion is that then the outer mold, which limits the lateral surface of the switching chamber insulator radially, the direction of the longitudinal axis need not be separated into two halves (two half-shells), but be integrally tubular can. As a result, such a cast switching chamber insulator then has no burrs on its lateral surface due to the butt joints of the mold halves, which burrs must be mechanically removed after molding. Casting burrs are to be avoided both radially inward and radially outward on the switching chamber insulator, since they lead to undesired peaks in the electric field during operation of the switching chamber insulator / circuit breaker.

Bei einer grundsätzlich einteiligen Aussenform und einer grundsätzlich einteiligen Innenform der Gussform zur Herstellung des Schaltkammerisolators ist die wirtschaftliche Herstellung demnach vorteilhaft, weil im Vergleich zur Herstellung mit mehrteiligen Formteilen/Formhälften unerwünschte Gussgrate zum vornherein vermieden werden können.In a basically one-piece outer mold and a generally one-piece inner mold of the mold for producing the switching chamber insulator, the economic production is therefore advantageous because compared to the production with multi-part moldings / mold halves unwanted burrs can be avoided in advance.

Weiter sind die ein ringförmiger erster metallischer Flansch am ersten Ende, und ein ringförmiger zweiter metallischer Flansch am zweiten Ende des Schaltkammerisolators anordenbar, etwa um eine bessere mechanische Verbindbarkeit der Schaltkontaktpole zum Schaltkammerisolator zu ermöglichen. Dazu sind die zwei Flansche beim Herstellen des Schaltkammerisolators beim Giessen im selben Arbeitsschritt wie die Herstellung des Isolierkörpers gleich formschlüssig mit in den elektrisch isolierenden Rohrkörper des Schaltkammerisolators integrierbar.Further, the one annular first metallic flange at the first end, and an annular second metallic flange at the second end of the switching chamber insulator can be arranged, for example to allow a better mechanical connectability of the switching contact poles to the switching chamber insulator. For this purpose, the two flanges in the manufacture of the switching chamber insulator during casting in the same step as the production of the insulating equal form fit integrally with the electrically insulating tubular body of the switching chamber insulator.

Ein solches Eingiessen der Flasche/Anschlussflansche ist insofern vorteilhaft, als dass im Vergleich zu mittels konventioneller Wickeltechnik hergestellten Schaltkammerisolatoren keine nachträglichen aufwändigen Verklebungen der Flasche erforderlich sind (wie beispielsweise bei WO2011/026519A1 ). Der Schaltkammerisolator kann weitestgehend der Giessmaschine entnommen und in einen Leistungsschalter eingebaut werden. Zusammengefasst ist ein solcher erfindungsgemässer Schaltkammerisolator im Vergleich zu gewickeltem rohrförmigen Isolierkörper und geklebten Flanschen weitaus wirtschaftlicher herstellbar, weil folgende Arbeitsschritte ersatzlos entfallen:

• Abstreifen des gewickelten Isolator-Rohlings vom Wickelkern;
• Nachbearbeitung der Endseiten des Isolator-Rohlings auf Mass und Form (inkl. Endseiten des Isolierkörpers in Flansche einpassen);
• Einkleben der Endseiten des Isolierkörpers in die Flansche;
• Aushärten des Giessharzes.

Such a pouring of the bottle / connection flanges is advantageous in that, compared to switching chamber insulators produced by means of conventional winding technology, no subsequent complicated bonding of the bottle is required (as in, for example, US Pat WO2011 / 026519A1 ). The switching chamber insulator can be removed as far as possible from the casting machine and installed in a circuit breaker. In summary, such a switching chamber insulator according to the invention is much more economical to produce than wound tubular insulating bodies and bonded flanges because the following steps are omitted without replacement:

Stripping the wound insulator blank from the winding core;
• Finishing the end sides of the insulator blank to size and shape (including end faces of the insulator into flanges);
• gluing the end sides of the insulating body in the flanges;
• hardening of the casting resin.

Hinsichtlich eines mit einem erfindungsgemässen Schaltkammerisolators versehenen Leistungsschalters, insbesondere eines Hochspannungsleistungsschalters, gelten die erzielbaren Vorteile dementsprechend auch. Ein solcher gasisolierter Leistungsschalter weist eine erste Kontaktgruppe und eine über einen oben genannten Schaltkammerisolator mit der ersten Kontaktgruppe mechanisch verbundenen zweiten Kontaktgruppe, sowie eine in Richtung einer Längsachse öffenbaren und schliessbaren Nominalkontaktanordnung auf. Dabei sind mindestens die ersten Öffnungen (bei einer Anwendungsfällen mit einer horizontalen (sprich sich quer zur Wirkrichtung der Erdanziehungskraft erstreckenden) Ausrichtung der Längsachse des Schaltkammerisolatörs im Betrieb des Schaltkammerisolators auch die zweiten Öffnungen) des Schaltkammerisolators in Richtung der Längsachse so bei einer Trennstelle der Nominalkontaktanordnung angeordnet, dass im Betrieb des Leistungsschalters bei geschlossener Nominalkontaktanordnung entstehende Abwärme der Nominalkontaktanordnung an durch die Öffnungen des Schaltkammerisolators hindurchführbares Isoliergas abführbar ist.With regard to a provided with a novel switching chamber insulator circuit breaker, in particular a high-voltage circuit breaker, the achievable benefits apply accordingly. Such a gas-insulated circuit breaker has a first contact group and a second contact group mechanically connected to the first contact group via an above-mentioned switching chamber insulator, and a nominal contact arrangement which can be opened and closed in the direction of a longitudinal axis. In this case, at least the first openings (in one application with a horizontal (ie extending transversely to the effective direction of Erdanziehungskraft) alignment of the longitudinal axis of the Schaltkammerisolatörs in operation of the switching chamber insulator and the second openings) of the switching chamber insulator in the direction of the longitudinal axis arranged at a separation point of the nominal contact arrangement in that, during operation of the circuit breaker, when the nominal contact arrangement is closed, waste heat generated by the nominal contact arrangement can be dissipated to insulating gas which can be passed through the openings of the switching chamber insulator.

Unter dem Begriff Hochspannungsschaltanlagen oder Hochspannungsleistungsschalterwerden Schaltanlagen und Leistungsschalter verstanden, die für Nenn- beziehungsweise Nominalspannungen von 50 kV oder höher konfiguriert sind.The term high-voltage switchgear or high-voltage circuit-breaker is understood to mean switchgear and circuit-breakers which are configured for nominal or nominal voltages of 50 kV or higher.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung detailliert erläutert. Hierbei zeigt rein schematischHereinafter, an embodiment of the invention will be explained in detail with reference to the drawing. This shows purely schematically

1 eine dreidimensionale Ansicht eines erfindungsgemässen Schaltkammerisolators; 1 a three-dimensional view of a switching chamber insulator according to the invention;

2 eine Draufsicht auf den Schaltkammerisolators nach 1; 2 a plan view of the switching chamber insulator after 1 ;

3 einen Längsschnitt des Schaltkammerisolators entlang der Schnittlinie III-III gemäss 1 und 2 3 a longitudinal section of the switching chamber insulator along the section line III-III according to 1 and 2

4 den erfindungsgemässen Schaltkammerisolator im eingebauten Zustand in einem Leistungsschalter bei geöffneter Nominalkontaktanordnung; 4 the inventive switching chamber insulator in the installed state in a circuit breaker with open nominal contact arrangement;

5 den Leistungsschalter nach 3 bei geschlossener Nominalkontaktanordnung; und 5 after the circuit breaker 3 with nominal contact arrangement closed; and

6 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Schaltkammerisolator im eingebauten Zustand in einem Leistungsschalter bei geschlossener Nominalkontaktanordnung ähnlich der Anordnung von 5. 6 a further embodiment of the inventive switching chamber insulator in the installed state in a circuit breaker with a closed nominal contact arrangement similar to the arrangement of 5 ,

Die in der Zeichnung verwendeten Bezugszeichen und deren Bedeutung sind in der Bezugszeichenliste zusammengefasst aufgelistet. Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die beschriebenen Ausführungsformen stehen beispielhaft für den Erfindungsgegenstand und haben keine beschränkende Wirkung.The reference numerals used in the drawings and their meaning are listed in the list of reference numerals. Basically, the same parts are provided with the same reference numerals in the figures. The described embodiments are exemplary of the subject invention and have no limiting effect.

WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGWAY FOR CARRYING OUT THE INVENTION

Die 1 zeigt in Zusammenschau mit 2 eine Ausführungsform eines rohrförmigen Schaltkammerisolators 1. Der Schaltkammerisolators 1 definiert durch seine röhrenförmige Form eine Längsachse 2. Der Schaltkammerisolators 1 erstreckt sich in Richtung der Längsachse 2 von einem ersten Ende 3 zu einem zweiten Ende 4 des Schaltkammerisolators 1. Der rohrförmige Querschnitt des Schaltkammerisolators 1 weitet sich vom ersten Ende 3 zum zweiten Ende 4 hin im Durchmesser zumindest in einem Isolierabschnitt 11 auf und verleiht dem Schaltkammerisolator 1 ein leicht kegelstumpfartiges Aussehen.The 1 shows in synopsis with 2 an embodiment of a tubular switching chamber insulator 1 , The switching chamber insulator 1 defines by its tubular shape a longitudinal axis 2 , The switching chamber insulator 1 extends in the direction of the longitudinal axis 2 from a first end 3 to a second end 4 of the switching chamber insulator 1 , The tubular cross section of the switching chamber insulator 1 expands from the first end 3 to the second end 4 in diameter at least in an insulating section 11 on and gives the switching chamber insulator 1 a slightly frustoconical appearance.

Ein erster metallischer Flansch 5 ist am ersten Ende 3, und ein zweiter metallischer Flansch 6 ist am zweiten Ende 4 des Schaltkammerisolators 1 beim Herstellen des Schaltkammerisolators durch Giessen gleich in den elektrisch isolierenden Rohrkörper des Schaltkammerisolators 1 integriert worden. Um die Flansche 5, 6 an Kontaktgruppen eines Leistungsschalters befestigen zu können, sind in Umfangsrichtung verteilte Befestigungsmittel 7 in Form von Durchgangslöchern in den Flanschen 5, 6 angeordnet.A first metallic flange 5 is at the first end 3 , and a second metallic flange 6 is at the second end 4 of the switching chamber insulator 1 in the manufacture of the switching chamber insulator by casting equal in the electrically insulating tubular body of the switching chamber insulator 1 been integrated. To the flanges 5 . 6 To attach to contact groups of a circuit breaker are circumferentially distributed fasteners 7 in the form of through holes in the flanges 5 . 6 arranged.

Der elektrisch isolierende Abschnitt 11 des Schaltkammerisolators 1 ist aus einem Polymerharz gefertigt, welches ein Füllmaterial aus Metalloxid umfasst. Die Flansche 5, 6 aus Aluminium untergreifen die Wand des gegossenen, elektrisch isolierenden Abschnitts 11 des Schaltkammerisolators 1 in radialer Richtung wandinnenseitig und in Richtung der Längsachse 2 etwas, damit die Polymerharz-Mischung bei der Herstellung des Schaltkammerisolators 1 aufgrund des Schrumpfeffekts besonders innig mit den Flanschen 5, 6 verbunden wird.The electrically insulating section 11 of the switching chamber insulator 1 is made of a polymer resin comprising a filler of metal oxide. The flanges 5 . 6 made of aluminum engage under the wall of the cast, electrically insulating section 11 of the switching chamber insulator 1 in the radial direction inside the wall and in the direction of the longitudinal axis 2 something to allow the polymer resin mixture in the manufacture of the switching chamber insulator 1 due to the shrinkage effect particularly intimately with the flanges 5 . 6 is connected.

Eine Mantelfläche 8 des rohrförmigen Schaltkammerisolators 1 ist in einem ersten Durchbruchbereich 9 und in einem bezüglich der Längsachse 2 dem ersten Durchbruchbereich 9 radial gegenüberliegenden zweiten Durchbruchbereich 10 durchbrochen, um im eingebauten Zustand des Schaltkammerisolators im Leistungsschalter eine Kühlung einer im Innern des Schaltkammerisolators angeordneten Nominalkontaktanordnung mittels Gaszirkulation zu ermöglichen.A lateral surface 8th the tubular switching chamber insulator 1 is in a first breakthrough area 9 and in one with respect to the longitudinal axis 2 the first breakthrough area 9 radially opposite second breakthrough region 10 pierced to allow in the installed state of the switching chamber insulator in the circuit breaker cooling a arranged in the interior of the switching chamber insulator Nominalkontaktanordnung by gas circulation.

Wie aus 1 in Zusammenschau mit 3 und 4 hervorgeht, sind der erste Durchbruchbereich 9 und der zweite Durchbruchbereich 10 in Richtung der Längsachse 2 gesehen näher beim zweiten Ende 4 angeordnet sind, als beim ersten Ende 3, damit die Wärmeabfuhr der Nominalkontaktanordnung 15 in geschlossenem Zustand in Richtung der Längsachse 2 (also in X-Richtung) im in den Leistungsschalter 16 eingebauten Zustand insbesondere bei horizontaler Ausrichtung des Leistungsschalters zur Wirkrichtung der Erdanziehungskraft (in Z-Richtung) optimal ist.How out 1 in synopsis with 3 and 4 indicates are the first breakthrough area 9 and the second breakthrough area 10 in the direction of the longitudinal axis 2 seen closer to the second end 4 are arranged as at the first end 3 , so that the heat dissipation of the nominal contact arrangement 15 in the closed state in the direction of the longitudinal axis 2 (ie in the X direction) in the circuit breaker 16 built-in state is optimal especially in the horizontal orientation of the circuit breaker to the effective direction of gravitational force (in the Z direction).

Der erste Durchbruchbereich 9 weist zwei bezüglich einer sich in X-Z-Richtung durch die Längsachse 2 erstreckenden ersten Ebene 17 symmetrisch angeordnete, erste ellipsenförmige Öffnungen 13 auf, welche durch einen ersten Steg 14 voneinander getrennt sind. Der erste Steg 14 weist an seiner schmalsten Stelle eine erste Stegbreite 31 auf, die etwa halb so gross ist, wie eine sich in Umfangsrichtung 12 bezüglich der Längsachse 2 erstreckende maximale erste Öffnungs-Breite 32 von einer der ersten Öffnungen 13. Die ersten Öffnungen 13 sind dabei bezüglich ihrer Querschnittsfläche und ihrer Querschnittsform jeweils identisch zueinander.The first breakthrough area 9 has two with respect to an XZ direction through the longitudinal axis 2 extending first level 17 symmetrically arranged, first elliptical openings 13 on, which by a first footbridge 14 are separated from each other. The first jetty 14 has at its narrowest point a first bridge width 31 which is about half as large as one in the circumferential direction 12 with respect to the longitudinal axis 2 extending maximum first opening width 32 from one of the first openings 13 , The first openings 13 are in each case identical to each other with respect to their cross-sectional area and their cross-sectional shape.

Der zweite Durchbruchbereich 10 weist ebenfalls zwei bezüglich der ersten Ebene 17 symmetrisch zueinander angeordnete, zweite ellipsenförmige Öffnungen 18 auf, welche durch einen zweiten Steg 19 voneinander getrennt sind. Der zweite Steg 19 weist an seiner schmalsten Stelle eine zweite Stegbreite 33 auf, die etwa halb so gross ist, wie eine sich in Umfangsrichtung 12 bezüglich der Längsachse 2 erstreckende maximale zweite Öffnungs-Breite 34 von einer der zweiten Öffnungen 18. Die zweiten Öffnungen 18 sind dabei bezüglich ihrer Querschnittsfläche und ihrer Querschnittsform jeweils identisch zueinander.The second breakthrough area 10 also has two with respect to the first level 17 arranged symmetrically to each other, second elliptical openings 18 on, which by a second bridge 19 are separated from each other. The second jetty 19 has at its narrowest point a second bridge width 33 which is about half as large as one in the circumferential direction 12 with respect to the longitudinal axis 2 extending maximum second opening width 34 from one of the second openings 18 , The second openings 18 are in each case identical to each other with respect to their cross-sectional area and their cross-sectional shape.

Hinsichtlich einer sich in X-Y-Richtung durch die Längsachse 2 erstreckenden zweiten Ebene 20 sind die zweiten Öffnungen 18 zu den ersten Öffnungen 13 gespiegelt. Um den dielektrischen Anforderungen im Betrieb des Leistungsschalters zu genügen, sind die Kanten der ersten und zweiten Öffnungen auf der Mantelfläche 8, wie auch auf der Wandinnenfläche 22 des rohrförmigen Schaltkammerisolators mit einem möglichst grossen Radius grosszügig verrundet.With respect to an XY-direction through the longitudinal axis 2 extending second level 20 are the second openings 18 to the first openings 13 mirrored. In order to meet the dielectric requirements during operation of the circuit breaker, the edges of the first and second openings are on the lateral surface 8th , as well as on the wall inside 22 the tubular switching chamber insulator generously rounded with the largest possible radius.

Die Querschnitte der ersten Öffnungen 13 und zweiten Öffnungen 18 sind dabei so dimensioniert, dass deren summierte Gesamtfläche ca. 5% der gesamten Mantelfläche 8 des Schaltkammerisolators 1 im nicht-durchbrochenen Zustand beträgt. In Umfangsrichtung 12 des Schaltkammerisolators beanspruchen die Öffnungen 13, 18 an deren weitesten Öffnungsquerschnitten weniger als 20% des gesamten Umfangs in diesem isolierenden Abschnitt 11. Die Querschnittsflächen der Öffnungen 13, 18 in den Durchbruchbereichen 9, 10 sind flächenmässig so gering, dass sie nicht zur Kriechwegerhöhung des elektrisch isolierenden Abschnittes des Schaltkammerisolators geeignet sind.The cross sections of the first openings 13 and second openings 18 are dimensioned so that their summed total area about 5% of the total surface area 8th of the switching chamber insulator 1 in the unbroken state. In the circumferential direction 12 of the switching chamber insulator claim the openings 13 . 18 at their widest opening cross-sections less than 20% of the total circumference in this insulating section 11 , The cross-sectional areas of the openings 13 . 18 in the breakthrough areas 9 . 10 are so small in area that they are not suitable for increasing the creepage distance of the electrically insulating portion of the switching chamber insulator.

Aufgrund der betragsmässig verhältnismässig geringen, von Öffnungen 13, 18 durchbrochenen Mantelfläche 8 ist eine überwiegende Länge des elektrisch isolierenden Abschnitts 11 des Schaltkammerisolators 1 in Richtung der Längsachse 2 gesehen (also in X-Richtung) unversehrt, so dass der Querschnitt des Schaltkammerisolators 1 zwischen dem ersten Ende 3 und dem zweiten Ende 4 überwiegend vollflächig kreisringförmig ist.Due to the moderately moderate amount of openings 13 . 18 openwork surface 8th is a major length of the electrically insulating portion 11 of the switching chamber insulator 1 in the direction of the longitudinal axis 2 seen (ie in the X direction) intact, so that the cross section of the switching chamber insulator 1 between the first end 3 and the second end 4 predominantly full-surface is circular.

Die Schnittansicht des Schaltkammerisolators 1 in 3 ist die Ansicht entlang der Schnittebene III-III von 2 entlang einer Schnittebene 21. Wie aus der Zusammenschau der 1 und 2 hervorgeht, erstreckt sich diese Schnittebene 21 entlang einer fiktiven Zentrumslinie 24, welche die Zentren einer ersten Öffnung 13 und einer ihrer radial gegenüberliegenden zweiten Öffnung 18 miteinander verbindet. deshalb ist in der 3 auch nur eine ganze erste Öffnung 13 abgebildet.The sectional view of the switching chamber insulator 1 in 3 is the view along the cutting plane III-III of 2 along a cutting plane 21 , As from the synopsis of 1 and 2 As can be seen, this cutting plane extends 21 along a fictional center line 24 which are the centers of a first opening 13 and one of its radially opposite second opening 18 connects with each other. that is why in the 3 even a whole first opening 13 displayed.

Die 4 zeigt den Schaltkammerisolator der 1 und 2 im eingebauten Zustand in einem Leistungsschalter bei geöffneter Stellung der Nominalkontaktanordnung 15 und bei geöffneter Stellung einer einen eigenen Strompfad aufweisenden Lichtbogenkontaktanordnung 23.The 4 shows the switching chamber insulator of 1 and 2 when installed in a circuit breaker in the open position of the nominal contact arrangement 15 and in the open position of a separate current path having arcing contact arrangement 23 ,

Wie in Zusammenschau von 4 mit 5 hervorgeht, sind Teile der Nominalkontaktanordnung 15 und der Lichtbogenkontaktanordnung 23 der zweiten Kontaktgruppe 27 entlang der Längsachse 2 zum elektrischen Öffnen und Schliessen des Leistungsschalters 16 bewegbar, so dass die Längsachse 2 gleichzeitig die Schaltachse ist. Aus 4 geht weiter hervor, dass der gasisolierte Leistungsschalter 16 eine erste Kontaktgruppe 26 aufweist, die über den Schaltkammerisolator 1 mit einer zweiten Kontaktgruppe 27 mechanisch verbunden ist. Die Verbindung ist dabei derart, dass die erste Kontaktgruppe 26 und die zweite Kontaktgruppe 27 bezüglich der Längsachse 2 im Wesentlichen verdrehfest und ortsfest zueinander fixiert sind. In 4 ist das metallgekapselte Gehäuse des Leistungsschalters 16 nicht bildlich dargestellt.As in synopsis of 4 With 5 shows are parts of the nominal contact arrangement 15 and the arcing contact arrangement 23 the second contact group 27 along the longitudinal axis 2 for electrically opening and closing the circuit breaker 16 movable, so that the longitudinal axis 2 at the same time is the switching axis. Out 4 goes on to show that the gas-insulated circuit breaker 16 a first contact group 26 that is above the switching chamber insulator 1 with a second contact group 27 mechanically connected. The connection is such that the first contact group 26 and the second contact group 27 with respect to the longitudinal axis 2 are substantially rotationally fixed and fixed to each other. In 4 is the metal-enclosed housing of the circuit breaker 16 not depicted.

Um die Anschlussbereiche der Flansche 5, 6 des Schaltkammerisolators 1 hinsichtlich eines elektrischen Feldes zu verbessern, sind das erste Ende 3 und das zweite Ende 4 des Schaltkammerisolators 1 unter ringförmigen Feldsteuerelektroden 28 angeordnet, welche sich jeweils auf dem elektrischen Potential der ihnen zugeordneten Kontaktgruppen 26, 27 befinden. Obwohl der Schaltkammerisolator 1 in derselben Lage gezeigt ist, wie in 2, und entsprechend auch die Feldsteuerelektroden 28, wurde der Längsschnitt durch die eigentlichen Kontaktgruppen 26, 27 zugunsten der besseren Verständlichkeit nicht in der Schnittebene 21, sondern in der ersten Ebene 17 dargestellt. Die Schaltstrecke 29 zur elektrischen Trennung der ersten Kontaktgruppe 26 von der zweiten Kontaktgruppe 27 ist dabei relativ zu den ersten Öffnungen 13 und den zweiten Öffnungen 18 in X-Richtung leicht versetzt, so dass sich die zweiten Öffnungen 18 bei Schaltvorgängen nur zu einem geringen Anteil zur direkten Austragung von Abbrandprodukten durch Herausfallen aus dem Schaltstreckenbereich eignen.To the connection areas of the flanges 5 . 6 of the switching chamber insulator 1 in terms of an electric field, are the first end 3 and the second end 4 of the switching chamber insulator 1 under annular field control electrodes 28 arranged, which in each case on the electrical potential of their associated contact groups 26 . 27 are located. Although the switching chamber insulator 1 is shown in the same position as in 2 , and correspondingly also the field control electrodes 28 , the longitudinal section was made by the actual contact groups 26 . 27 not in the cutting plane for the sake of clarity 21 but in the first level 17 shown. The switching path 29 for the electrical separation of the first contact group 26 from the second contact group 27 is relative to the first openings 13 and the second openings 18 slightly offset in the X direction, leaving the second openings 18 during switching operations only to a small extent suitable for the direct discharge of burned products by falling out of the switching path range.

Bei einer mechanischen Belastung des Schaltkammerisolators 1 auf Biegung quer zur Längsachse 2 wirkt beispielsweise der erste Steg 14 als Druckstütze zur Aufnahme einer Druckbelastung in Richtung der Längsachse 2 erfährt, während der zweite Steg 19 eine Zugbelastung in Richtung der Längsachse 2 erfährt.For a mechanical load of the switching chamber insulator 1 on bending transverse to the longitudinal axis 2 For example, the first bridge acts 14 as a pressure support for receiving a pressure load in the direction of the longitudinal axis 2 experiences while the second bridge 19 a tensile load in the direction of the longitudinal axis 2 experiences.

Die 5 zeigt den Leistungsschalter 16 nach 4 bei geschlossener Nominalkontaktanordnung 15, so dass ein Nominalstrompfad von der ersten Kontaktgruppe 26 über jene rohrförmige Nominalkontaktanordnung 15 mit der zweiten Kontaktgruppe 27 führt. Die im Bereich mit den Kontaktübergangswiderständen bei der Nominalkontaktanordnung 15 an deren Trennstelle 35 in geschlossenem Zustand des Leistungsschalters entstehende Wärme ist von einem Gasstrom 30 aus Isoliergas im Betrieb des Leistungsschalters 16 wenigstens teilweise aufnehmbar und durch die ersten Öffnungen 13 aus dem Innern des Schaltkammerisolators 1 abführbar und an das (nicht gezeigte) Gehäuse des Leistungsschalters 16 überführbar.The 5 shows the circuit breaker 16 to 4 when the nominal contact arrangement is closed 15 , so that a nominal current path from the first contact group 26 over that nominal tubular contact arrangement 15 with the second contact group 27 leads. The in the area with the contact contact resistors in the nominal contact arrangement 15 at the separation point 35 In the closed state of the circuit breaker resulting heat is from a gas stream 30 from insulating gas during operation of the circuit breaker 16 at least partially receivable and through the first openings 13 from the interior of the switching chamber insulator 1 laxable and at the (not shown) housing of the circuit breaker 16 transferable.

Im Unterschied zum Leistungsschalter 16 der Ausführungsform nach 4 und 5 weist der Schaltkammerisolator des Leistungsschalters 160 gemäss 6 eine andere Relativanordnung der ersten Öffnungen 13 zu den zweiten Öffnungen 18 auf. Die zweiten Öffnungen 18 des Schaltkammerisolators 100 in 6 sind bezüglich ihrer Querschnittsform, ihrer Querschnittsform, sowie der Relativlage der einen ersten Öffnung zur anderen ersten Öffnung und der Relativlage der einen zweiten Öffnung zur anderen zweiten Öffnung verglichen mit der Ausführungsform nach 4 und 5 nach wie vor dieselben. Anders ist jedoch, dass bei dieser Ausführungsform erstens der erste Durchbruchbereich 9 in Richtung der Längsachse 2 gesehen beim zweiten Ende 4 angeordnet ist, während der zweite Durchbruchbereich 10 beim ersten Ende 3 angeordnet ist. Anders ist weiter, dass der erste Durchbruchbereich 9 und der zweite Durchbruchbereich 10 bezüglich der Längsachse 2 in gegenüberliegenden Rohrhälften und in etwa diametral einander gegenüberliegend angeordnet sind. In der Folge führt der Kühlstrom in einer Ansicht quer zur Längsachse gesehen diagonal durch Innenraum des Schaltkammerisolators hindurch. Damit eignet sich die Ausführungsform des Schaltkammerisolators nach 6 für Leistungsschalter, deren Längsachse 2 sich in Wirkrichtung der Erdanziehungskraft (in X-Richtung) erstreckt.In contrast to the circuit breaker 16 the embodiment according to 4 and 5 indicates the switching chamber insulator of the circuit breaker 160 according to 6 another relative arrangement of the first openings 13 to the second openings 18 on. The second openings 18 of the switching chamber insulator 100 in 6 are with respect to their cross-sectional shape, their cross-sectional shape, and the relative position of a first opening to the other first opening and the relative position of a second opening to the other second opening compared with the embodiment according to 4 and 5 the same. It is different, however, that in this embodiment, first, the first breakdown region 9 in the direction of the longitudinal axis 2 seen at the second end 4 is arranged while the second breakthrough area 10 at the first end 3 is arranged. Another thing is that the first breakthrough area 9 and the second breakthrough area 10 with respect to the longitudinal axis 2 are arranged in opposite tube halves and approximately diametrically opposite each other. As a result, the cooling flow in a view transversely to the longitudinal axis seen diagonally through the interior of the switching chamber insulator therethrough. Thus, the embodiment of the switching chamber insulator is after 6 for circuit breakers whose longitudinal axis 2 extends in the effective direction of the gravitational force (in the X direction).

Die im Bereich mit den Kontaktübergangswiderständen bei der Nominalkontaktanordnung 15 an deren Trennstelle 35 in geschlossenem Zustand des Leistungsschalters entstehende Wärme ist von einem Gasstrom 30 aus Isoliergas im Betrieb des Leistungsschalters 16 wenigstens teilweise aufnehmbar und durch die zweiten Öffnungen 18 aus dem Innern des Schaltkammerisolators 100 abführbar und an das (nicht gezeigte) Gehäuse des Leistungsschalters 16 überführbar.The in the area with the contact contact resistors in the nominal contact arrangement 15 at the separation point 35 In the closed state of the circuit breaker resulting heat is from a gas stream 30 from insulating gas during operation of the circuit breaker 16 at least partially receivable and through the second openings 18 from the interior of the switching chamber insulator 100 dissipated and to the (not shown) housing of the circuit breaker 16 transferable.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1, 1001, 100: SchaltkammerisolatorSwitching chamber insulator
22: Längsachselongitudinal axis
33: erstes Endefirst end
44: zweites Endesecond end
55: erster Flanschfirst flange
66: zweiter Flanschsecond flange
77: Befestigungsmittel, LöcherFasteners, holes
88th: Mantelflächelateral surface
99: erster Durchbruchbereichfirst breakthrough area
1010: zweiter Durchbruchbereichsecond breakthrough area
1111: elektr. isolierender Abschnittelec. insulating section
1212: Umfangsrichtungcircumferentially
1313: erste Öffnungfirst opening
1414: erster Stegfirst jetty
1515: NominalkontaktanordnungNominal contact arrangement
16, 16016, 160: Leistungsschalterbreakers
1717: erste Ebenefirst floor
1818: zweite Öffnungensecond openings
1919: zweiter Stegsecond bridge
2020: zweite Ebenesecond level
2121: Schnittebenecutting plane
2222: WandinnenflächeWall inner surface
2323: LichtbogenkontaktanordnungArcing contact arrangement
2424: fiktive Zentrumsliniefictional center line
2626: erste Kontaktgruppefirst contact group
2727: zweite Kontaktgruppesecond contact group
2828: FeldsteuerelektrodeField control electrode
2929: Schaltstreckecontact gap
3030: Gasstrom, GasströmungGas flow, gas flow
3131: erste Stegbreitefirst bridge width
3232: max. erste ÖffnungsbreiteMax. first opening width
3333: zweite Stegbreitesecond bridge width
3434: max. zweite ÖffnungsbreiteMax. second opening width
3535: Trennstelleseparation point

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2011/026519 A1 [0003, 0049]
WO 2011/086028 A1 [0006, 0014]

Claims

Switching chamber insulator ( 1 . 100 ) for a gas-insulated circuit breaker ( 16 . 160 ), wherein the switching chamber insulator ( 1 ) in the direction of a longitudinal axis ( 2 ) tubular from a first end ( 3 ) to a second end ( 4 ), and wherein a lateral surface ( 8th ) of the tubular switching chamber insulator ( 1 ) in a first breakthrough area ( 9 ) is broken to in the installed state of the switching chamber insulator ( 1 ) in the circuit breaker ( 16 in its operation to allow a cooling effect in the interior of the switching chamber insulator, characterized in that the first breakthrough region ( 9 ) two first openings ( 13 ), which by a first web ( 14 ) are separated from each other, wherein the first bridge ( 14 ) in the direction of the longitudinal axis ( 2 ), and wherein the first bridge ( 14 ) at its narrowest point a first bridge width ( 31 ), which (in the circumferential direction with respect to the longitudinal axis ( 2 ) which is at most equal in size, as one in the circumferential direction with respect to the longitudinal axis ( 2 ) extending maximum first opening width ( 32 ) from a first opening ( 13 ).

Switching chamber insulator according to claim 1, characterized in that the first openings ( 13 ) each have a first cross section which extends in the direction of the longitudinal axis ( 2 ) expands 1.5 to 4 times as far as the maximum first opening width ( 32 ).

Switching chamber insulator according to claim 1 or 2, characterized in that the cross section of the first openings ( 13 ) is elliptical.

Switching chamber insulator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first openings ( 13 ) are identical with respect to their cross-sectional area and their cross-sectional shape.

Switching chamber insulator according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first openings ( 13 ) with respect to one another through the longitudinal axis ( 2 ) extending first level ( 17 ) symmetrical to each other in the lateral surface ( 8th ) are arranged.

Switching chamber insulator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the lateral surface ( 8th ) of the tubular switching chamber insulator ( 1 ) also in a second breakthrough area ( 10 ) is broken to in the installed state of the switching chamber insulator ( 1 ) in the circuit breaker ( 16 ) in its operation to improve the cooling effect in the interior of the switching chamber insulator, wherein the second breakdown region ( 10 ) with respect to the longitudinal axis ( 2 ) the first breakthrough area ( 9 ) is arranged radially opposite one another.

Switching chamber insulator according to Claim 6, characterized in that the second breakdown region ( 10 ) two second openings ( 18 ), which by a second web ( 19 ) are separated from each other.

Switching chamber insulator according to claim 6 or 7, characterized in that the second openings ( 18 ) with respect to one another through the longitudinal axis ( 2 ) extending second level ( 20 ) symmetrical to the first openings ( 13 ), whereby this second level ( 20 ) at right angles to the first level ( 17 ) in the direction of the longitudinal axis ( 2 ).

Switching chamber insulator according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the first breakdown region ( 9 ) in the direction of the longitudinal axis ( 2 ) closer to the second end ( 4 ) than at the first end ( 3 ).

Switching chamber insulator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the lateral surface ( 8th ) of the tubular switching chamber insulator ( 1 ) also in a second breakthrough area ( 10 ) is broken to in the installed state of the switching chamber insulator ( 1 ) in the circuit breaker ( 16 ) in its operation to improve the cooling effect in the interior of the switching chamber insulator, wherein the first breakdown region ( 9 ) in the direction of the longitudinal axis ( 2 ) seen at the second end ( 4 ), while the second breakthrough region (FIG. 10 ) at the first end ( 3 ) is arranged.

Switching chamber insulator according to one of claim 10, characterized in that the second breakdown region ( 10 ) two second openings ( 18 ), which by a second web ( 19 ) are separated from each other.

Switching chamber insulator according to claim 10 or 11, characterized in that the first breakdown region ( 9 ) and the second breakthrough area ( 10 ) with respect to the longitudinal axis ( 2 ) are arranged in the same tube half.

Switching chamber insulator according to claim 10 or 11, characterized in that the first breakdown region ( 9 ) and the second breakthrough area ( 10 ) with respect to the longitudinal axis ( 2 ) are arranged in opposite tube halves.

Switching chamber insulator according to claim 7 or 11, characterized in that the second openings ( 18 ) are identical with respect to their cross-sectional shape and their cross-sectional shape.

Switching chamber insulator according to one of the preceding claims, characterized in that a total area of the openings ( 13 . 18 ) a maximum of 3 to 20% of the lateral surface ( 8th ) of the switching chamber insulator ( 1 ) is.

Switching chamber insulator according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a polymer resin and in at least one section ( 11 ) has an electrically insulating a metal oxide-filled polymer resin.

Switching chamber insulator according to one of the preceding claims, characterized in that the tubular cross-section from the first end ( 3 ) to the second end ( 4 ) widens in diameter.

Switching chamber insulator according to one of the preceding claims, characterized in that a first metallic flange ( 5 ) at the first end ( 3 ), and a second metallic flange ( 6 ) at the second end ( 4 ) of the switching chamber insulator ( 1 ) are arranged, wherein the flanges ( 5 . 6 ) in the cast, electrically insulating tubular body of the switching chamber insulator ( 1 ) are integrated.

Gas-insulated circuit breaker ( 16 . 160 ) with a first contact group ( 26 ) and one via a switching chamber insulator ( 1 . 100 ) according to one of the preceding claims with the first contact group ( 26 ) mechanically connected second contact group ( 27 ), as well as one in the direction of a longitudinal axis ( 2 ) openable and closable nominal contact arrangement ( 15 ), wherein at least the first openings ( 13 ) of the switching chamber insulator ( 1 ) in the direction of the longitudinal axis ( 2 ) so at a separation point ( 35 ) of the nominal contact arrangement ( 15 ) is arranged such that during operation of the circuit breaker ( 16 ) when the nominal contact arrangement is closed ( 15 ) resulting waste heat of the nominal contact arrangement ( 15 ) through the openings ( 13 . 18 ) of the switching chamber insulator ( 1 ) passable insulating gas is discharged to the circuit breaker ( 16 ) to allow a cooling effect in the interior of the switching chamber insulator during its operation.