DE102016120069A1

DE102016120069A1 - Switching device for short circuit shutdown

Info

Publication number: DE102016120069A1
Application number: DE102016120069.7A
Authority: DE
Inventors: Albert Zacharias; Christian Rümpler; Hartwig Stammberger; Mykhailo Gnybida
Original assignee: Eaton Electrical IP GmbH and Co KG
Current assignee: Eaton Intelligent Power Ltd
Priority date: 2016-10-21
Filing date: 2016-10-21
Publication date: 2018-04-26
Also published as: DE112017005295A5; WO2018073402A1

Abstract

Eine Schaltvorrichtung (1) umfasst ein Schaltgerät (10) zum Abschalten einer jeweiligen Phase eines Kurzschlussstroms. Das Schaltgerät (10) weist mehrere Ausblasöffnungen (101, 102, 103) zum Ausblasen eines jeweiligen Gasstroms (G1, G2, G3) von Schaltgasen nach dem Abschalten eines Kurzschlussstromes auf. Die Schaltvorrichtung (1) umfasst weiter einen Behälter (20) zur Aufnahme der Schaltgase und eine Kühlvorrichtung (30) zum Kühlen der Schaltgase. Die Kühlvorrichtung (30) weist mehrere Ausblaskanäle (301, 302, 303) zum Ausströmen der Schaltgase aus der Schaltvorrichtung (1) auf, die in den Behälter (20) einmünden. Die aus den Ausblasöffnungen (101, 102, 103) des Schaltgeräts (10) in den Behälter (20) einströmenden Gasströme (G1, G2, G3) der Schaltgase durchmischen sich in dem Behälter (20) und das dabei entstehende Gasgemisch kann aus jedem der Ausblaskanäle (301, 302, 303) aus der Schaltvorrichtung (1) austreten.

A switching device (1) comprises a switching device (10) for switching off a respective phase of a short-circuit current. The switching device (10) has a plurality of exhaust ports (101, 102, 103) for blowing a respective gas flow (G1, G2, G3) of switching gases after switching off a short-circuit current. The switching device (1) further comprises a container (20) for receiving the switching gases and a cooling device (30) for cooling the switching gases. The cooling device (30) has a plurality of blow-out channels (301, 302, 303) for discharging the switching gases from the switching device (1), which open into the container (20). The gas flows (G1, G2, G3) of the switching gases flowing from the blower openings (101, 102, 103) of the switching device (10) into the container (20) mix in the container (20) and the resulting gas mixture can be separated from each of the Outlet passages (301, 302, 303) emerge from the switching device (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung zur Kurzschlussabschaltung mit einer Kühlvorrichtung zum Abkühlen von Schaltgasen, die nach einem Abschalten eines Kurzschlusses in der Schaltvorrichtung auftreten und aus der Schaltvorrichtung ausgeblasen werden.The invention relates to a switching device for short-circuit shutdown with a cooling device for cooling switching gases, which occur after switching off a short circuit in the switching device and are blown out of the switching device.

Bei der Kurzschlussabschaltung von elektrischen Strömen in Schaltvorrichtungen, beispielsweise in Leistungsschaltern in Niederspannungsschaltanlagen, zum Beispiel innerhalb einer xEnergy Niederspannungs-Hauptverteilung, entsteht beim Öffnen der Kontakte ein Schaltlichtbogen. Der Lichtbogen heizt die Luft in der Schaltkammer auf, was zu einer Druckerhöhung innerhalb der Schaltvorrichtung und folglich zu einer Ausströmung der aufgeheizten Gase durch Ausblaskanäle an der Schaltvorrichtung führt. Dabei werden große Mengen heißen Schaltgases von der Schaltvorrichtung in einen Schaltschrank, in dem die Schaltvorrichtung installiert ist, eingeblasen.In the case of short-circuit disconnection of electrical currents in switching devices, for example in circuit breakers in low-voltage switchgear, for example within an xEnergy low-voltage main distribution, a switching arc occurs when the contacts are opened. The arc heats the air in the switching chamber, which leads to an increase in pressure within the switching device and consequently to an outflow of the heated gases through blow-out channels on the switching device. In this case, large amounts of hot switching gas from the switching device in a cabinet, in which the switching device is installed blown.

Die in den Schaltschrank eingeblasenen Gase führen, je nach Fehlerfall, zu einer deutlichen Erhöhung des Drucks im Schaltschrank, was in Abhängigkeit von der mechanischen Festigkeit zu Beschädigungen des Schaltschranks führen kann. Zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit des Schaltschranks werden beispielsweise durch den Einbau von verstärkten Scharnieren und zusätzlichen Verstrebungen Maßnahmen getroffen, die jedoch zu größerem Platzbedarf bzw. zu erhöhten Kosten führen.The gases injected into the control cabinet lead, depending on the error, to a significant increase in the pressure in the control cabinet, which, depending on the mechanical strength, can damage the control cabinet. To increase the mechanical strength of the cabinet measures are taken, for example, by the installation of reinforced hinges and additional bracing measures, however, which lead to greater space requirements or increased costs.

Die aufgeheizten und leitfähigen Schaltgase enthalten außerdem in feinverteilter Form Feststoffpartikel und aufgeschmolzene Metallpartikel, die nach dem Ausblasen aus der Schaltvorrichtung je nach Zusammensetzung und Gastemperatur unterschiedlich leitfähig sind. Die heißen ausgeblasenen Schaltgase sind elektrisch leitfähig und können außerhalb der Schaltvorrichtung Störlichtbögen zwischen spannungsführenden Teilen zünden, beispielsweise durch Durchschlag zwischen spannungsführenden Stromschienen innerhalb einer Schaltanlage, die zur Zerstörung der Anlage führen können.The heated and conductive switching gases also contain in finely divided form solid particles and molten metal particles, which are different conductive after blowing out of the switching device depending on the composition and gas temperature. The hot blown switching gases are electrically conductive and can ignite outside of the switching device arcing between live parts, for example, by breakdown between live busbars within a switchgear, which can lead to the destruction of the system.

Um die Entstehung von Störlichtbögen während der Kurzschlussabschaltung einer Schaltvorrichtung mit einem Schaltgerät, beispielsweise einem Leistungsschalter, zu verhindern und somit das Risiko einer Zerstörung der Schaltanlage zu reduzieren, müssen geeignete Maßnahmen getroffen werden. Durch einen großen Abstand zwischen den Ausblaskanälen an der Schaltvorrichtung und leitfähigen Teilen innerhalb des Schaltschranks sowie durch zusätzliche Isolation spannungsführender Teile kann das Risiko von Störlichtbögen vermindert werden.In order to prevent the occurrence of arcing faults during the short-circuit shutdown of a switching device with a switching device, such as a circuit breaker, and thus reduce the risk of destruction of the switchgear, appropriate measures must be taken. A large distance between the blower ports on the switching device and conductive parts within the cabinet, as well as additional insulation of live parts, can reduce the risk of arcing faults.

Des Weiteren werden die im Schaltgerät bei der Kurzschlussabschaltung auftretenden Schaltgase durch eine geeignete Kühlvorrichtung in der Schaltvorrichtung abgekühlt, bevor sie aus den Ausblaskanälen der Schaltvorrichtung in den Schaltschrank ausströmen.Furthermore, the switching gases occurring in the switching device during the short-circuit shutdown are cooled by a suitable cooling device in the switching device before they flow out of the exhaust channels of the switching device in the cabinet.

Ein Anliegen der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltvorrichtung zur Kurzschlussabschaltung anzugeben, bei der eine Kühlung der in einem Kurzschlussfall aus der Schaltvorrichtung austretenden Schaltgase erfolgt, wobei die dafür vorgesehene Kühlvorrichtung möglichst platzsparend ausgelegt ist und insbesondere in einem vorhandenen Bauraum der Schaltvorrichtung untergebracht ist.A concern of the present invention is to provide a switching device for short-circuit shutdown, in which a cooling of the switching device emerging in a short circuit case switching gases, wherein the cooling device provided for this purpose is designed to save space and is housed in particular in an existing space of the switching device.

Eine derartige Schaltvorrichtung zur Kurzschlussabschaltung, bei dem eine Kühlvorrichtung in dem vorhandenen Bauraum der Schaltvorrichtung integriert ist, ist im Patentanspruch 1 angegeben.Such a switching device for short circuit shutdown, in which a cooling device is integrated in the existing space of the switching device, is specified in claim 1.

Die Schaltvorrichtung zur Kurzschlussabschaltung umfasst ein Schaltgerät zum Abschalten einer jeweiligen Phase eines Kurzschlussstroms, wobei das Schaltgerät mehrere Ausblasöffnungen zum Ausblasen eines jeweiligen Gasstroms von Schaltgasen nach einem Schaltvorgang zum Abschalten einer jeweiligen Phase des Kurzschlussstroms umfasst. Weiterhin umfasst die Schaltvorrichtung einen Behälter zur Aufnahme der Schaltgase sowie eine Kühlvorrichtung zum Kühlen der Schaltgase. Die Kühlvorrichtung weist mehrere Ausblaskanäle zum Ausströmen der Schaltgase aus der Schaltvorrichtung auf. Die Ausblaskanäle münden dabei in den Behälter ein. Die Ausblasöffnungen des Schaltgeräts münden ebenfalls in den Behälter ein. Die jeweiligen Gasströme der Schaltgase, die aus den Ausblasöffnungen in den Behälter einströmen, durchmischen sich in dem Behälter, und das dabei entstehende Gasgemisch tritt aus jedem der Ausblaskanäle aus der Schaltvorrichtung aus.The short-circuit cut-off switching device comprises a switching device for switching off a respective phase of a short-circuit current, wherein the switching device comprises a plurality of blowout ports for blowing out a respective gas flow of switching gases after a switching operation for switching off a respective phase of the short-circuit current. Furthermore, the switching device comprises a container for receiving the switching gases and a cooling device for cooling the switching gases. The cooling device has a plurality of Ausblaskanäle to flow out of the switching gases from the switching device. The blow-out channels open into the container. The blow-out of the switching device also open into the container. The respective gas flows of the switching gases, which flow from the exhaust ports into the container, mix in the container, and the resulting gas mixture exits each of the exhaust channels from the switching device.

Die Konstruktion der Schaltvorrichtung ist derart ausgebildet, dass jede der Ausblasöffnungen des Schaltgeräts über den Behälter mit jedem der Ausblaskanäle der Kühlvorrichtung strömungsmäßig verbunden ist. Die aus den Ausblasöffnungen des Schaltgeräts jeweils austretenden Gasströme durchmischen bzw. verteilen sich innerhalb des Behälters und können aus jedem der vorhandenen Ausblaskanäle der Kühlvorrichtung aus dem Behälter der Schaltvorrichtung austreten. Es ist daher nicht für jede Ausblasöffnung des Schaltgeräts genau ein Ausblaskanal der Kühlvorrichtung vorgesehen. Stattdessen nutzen die jeweiligen Gasströme, die aus den Ausblasöffnungen austreten, bzw. das im Behälter entstandene Gasgemisch die vorhandenen Ausblasöffnungen der Kühlvorrichtung gemeinsam.The construction of the switching device is designed such that each of the discharge openings of the switching device via the container with each of the exhaust channels of the cooling device is fluidly connected. The respectively emerging from the exhaust openings of the switching device gas streams mix or distribute within the container and can escape from each of the existing blow-out of the cooling device from the container of the switching device. It is therefore not provided for each blow-out opening of the switching device exactly one blow-out of the cooling device. Instead, use the respective gas streams that emerge from the exhaust ports, or the resulting gas mixture in the container, the existing exhaust openings of the cooling device together.

Da die Ausblasung von Pol-zu-Pol des Schaltgeräts bei realen mehrpoligen Abschaltungen typischerweise unterschiedlich ausfällt, lassen sich gemeinsam von allen Schalterpolen genutzte Kühlmodule innerhalb der Ausblasöffnungen kleiner und platzsparender dimensionieren als separate Module, von denen jedes Modul einem bestimmten Pol zugeordnet ist und der Gasstrom des Pols nur genau aus diesem einen Kühlmodul austritt. Bei der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ist stattdessen das Volumen im Behälter zwischen den Polen miteinander verbunden, so dass eine Ausgleichströmung stattfinden kann und die Kühlmodule auch bei ungleichmäßiger Ausströmung aus den vorhandenen Ausblasöffnungen des Schaltgeräts relativ gleichmäßig ausgelastet werden. Since the blowing of pole-to-pole of the switching device in real multi-pole shutdowns typically different, can be used jointly of all switch poles used cooling modules within the exhaust openings smaller and more space than separate modules, each module is assigned to a specific pole and the gas flow of the pole only escapes exactly from this one cooling module. In the switching device according to the invention, instead, the volume in the container between the poles is connected to each other, so that a compensation flow can take place and the cooling modules are utilized evenly with uneven outflow from the existing exhaust ports of the switching device relatively evenly.

Weitere Ausführungsformen der Schaltvorrichtung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further embodiments of the switching device can be found in the dependent claims.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren, die Ausführungsbeispiele einer Schaltvorrichtung zur Kurzschlussabschaltung zeigen, näher erläutert. Es zeigen:

1 einen Teil einer Schaltvorrichtung zur Kurzschlussabschaltung mit einer Ausfahrvorrichtung und einem Schaltgerät,
2 eine Abdeckeinheit einer Ausfahrvorrichtung der Schaltvorrichtung mit einer Kühlvorrichtung in einer perspektivischen Außenansicht,
3 eine Ausführungsform der Abdeckeinheit einer Ausfahrvorrichtung einer Schaltvorrichtung in einer Explosionsansicht,
4 eine Ausführungsform der Schaltvorrichtung mit einem Schaltgerät, dessen Ausblasöffnungen in den Behälter in der Abdeckeinheit einmünden,
5 eine Schnittansicht einer Ausführungsform der Abdeckeinheit mit einer Verteilung von Gasströmen,
6 eine Schnittansicht der Abdeckeinheit mit einer indirekten Anströmung einer Kühlvorrichtung durch einen Gasstrom aus einer Ausblasöffnung eines Schaltgeräts.

The invention will be explained in more detail below with reference to figures which show exemplary embodiments of a switching device for short-circuit disconnection. Show it:

1 a part of a switching device for short circuit disconnection with an extension device and a switching device,
2 a cover unit of an extension device of the switching device with a cooling device in an external perspective view,
3 an embodiment of the cover unit of an extension device of a switching device in an exploded view,
4 an embodiment of the switching device with a switching device whose exhaust openings open into the container in the cover unit,
5 a sectional view of an embodiment of the cover unit with a distribution of gas streams,
6 a sectional view of the cover unit with an indirect flow of a cooling device by a gas flow from an exhaust port of a switching device.

1 zeigt einen Teil einer Schaltvorrichtung 1 zur Kurzschlussabschaltung, die ein Schaltgerät 10 zum Abschalten einer jeweiligen Phase eines Kurzschlussstroms sowie eine Ausfahrvorrichtung 40 zum Einschieben des Schaltgeräts 10. Das Schaltgerät 10 kann in den unteren Bereich der Ausfahrvorrichtung 40 eingeschoben werden. Das Schaltgerät 10 kann beispielsweise zum Abschalten eines dreipoligen Kurzschlusses dienen und als ein Leistungsschalter ausgebildet sein. Das Schaltgerät weist mehrere Ausblasöffnungen 101, 102 und 103 zum Ausblasen eines jeweiligen Gasstroms G1, G2, G3 von Schaltgasen auf, die nach einem Schaltvorgang zum Abschalten der jeweiligen Phase des Kurzschlussstroms im Inneren des Schaltgeräts auftreten. 1 shows a part of a switching device 1 for short-circuit shutdown, which is a switching device 10 for switching off a respective phase of a short-circuit current and an extension device 40 for inserting the switching device 10 , The switching device 10 can be in the lower area of the extension device 40 be inserted. The switching device 10 For example, it can be used to switch off a three-pole short circuit and be designed as a circuit breaker. The switching device has several outlet openings 101 . 102 and 103 for blowing out a respective gas stream G1 . G2 . G3 of switching gases that occur after a switching operation for switching off the respective phase of the short-circuit current inside the switching device.

2 zeigt einen weiteren Teil der Schaltvorrichtung 1, der als Abdeckeinheit 50 auf einen oberen Bereich der Ausfahrvorrichtung 40 aufgesetzt wird und somit über dem Schaltgerät 10 angeordnet ist. In 3 ist eine Explosionsansicht der Abdeckeinheit 50 gezeigt. 4 zeigt einen oberen Teil der Schaltvorrichtung 1 in einer perspektivischen Schnittdarstellung. 2 shows another part of the switching device 1 that as a cover unit 50 on an upper portion of the extension device 40 is placed and thus above the switching device 10 is arranged. In 3 is an exploded view of the cover unit 50 shown. 4 shows an upper part of the switching device 1 in a perspective sectional view.

Die Abdeckeinheit 50 ist auf das Schaltgerät 10 aufgesetzt. Zur Reduktion des Drucks und zur Verringerung der Wahrscheinlichkeit der Entstehung von Störlichtbögen innerhalb der Schaltanlage bzw. eines Schaltschranks sind die heißen Ausblasgase des Schaltgeräts 10, die aus den Ausblasöffnungen 101, 102 und 103 bei der Kurzschlussabschaltung austreten, effektiv zu kühlen. Die Schaltvorrichtung 1 umfasst zur Kühlung der Schaltgase eine Kühlvorrichtung 30, die in einem Deckel 51 der Abdeckeinheit 50 angeordnet ist. Die Kühlvorrichtung 30 umfasst mehrere Ausblaskanäle 301, 302 und 303 zum Ausströmen der Schaltgase aus der Schaltvorrichtung. Des Weiteren umfasst die Schaltvorrichtung einen Behälter 20 zum Aufnehmen der Schaltgase, der unter dem Deckel 51 und der Kühlvorrichtung 30 angeordnet ist. Der Behälter 20 ist derart auf dem Schaltgerät 10 aufgesetzt, dass die Ausblasöffnungen 101, 102 und 103 des Schaltgeräts 10 in den Behälter 20 einmünden, wie dies in 4 dargestellt ist.The cover unit 50 is on the switching device 10 placed. To reduce the pressure and to reduce the likelihood of arcing within the switchgear or a cabinet are the hot exhaust gases of the switching device 10 coming out of the exhaust holes 101 . 102 and 103 leak at the short-circuit shutdown to cool effectively. The switching device 1 comprises a cooling device for cooling the switching gases 30 in a lid 51 the cover unit 50 is arranged. The cooling device 30 includes several blow-out channels 301 , 302 and 303 for discharging the switching gases from the switching device. Furthermore, the switching device comprises a container 20 for picking up the switching gases, under the lid 51 and the cooling device 30 is arranged. The container 20 is so on the switching device 10 put on that the exhaust openings 101 . 102 and 103 of the switching device 10 in the container 20 lead in, like this in 4 is shown.

Die Kühlvorrichtung 30 weist mehrere Kühlmodule 31, 32 und 33 auf, die jeweils einen Kühlplattenstapel 310, 320 und 330 aufweisen. In jedem der Ausblaskanäle 301, 302 und 303 der Kühlvorrichtung 30 ist jeweils einer der Kühlplattenstapel 310, 320 und 330 angeordnet. Die Kühlplattenstapel dienen als Wärmetauscher und können beispielsweise eine Vielzahl aus parallel gestapelten Platten 311, 321, 331 umfassen. Die Kühlplatten 311, 321 und 331 der einzelnen Kühlplattenstapel sind beabstandet zueinander angeordnet, so dass zwischen den einzelnen Platten Durchtrittsöffnungen, die als flache, ebenflächige Schlitze ausgebildet sind, entstehen.The cooling device 30 has several cooling modules 31 , 32 and 33, each a cold plate stack 310 , 320 and 330. In each of the blow-out channels 301 , 302 and 303 of the cooling device 30 is in each case one of the cooling plate stacks 310 , 320 and 330 arranged. The cold plate stacks serve as heat exchangers and may, for example, comprise a plurality of parallel stacked plates 311, 321, 331. The cooling plates 311, 321 and 331 of the individual cooling plate stacks are arranged at a distance from each other so that passage openings, which are formed as flat, planar-shaped slots, are created between the individual plates.

Die Kühlplatten 311, 321 und 331 können beispielsweise als metallische Platten mit einer Dicke zwischen 0,2 mm bis 0,6 mm ausgebildet sein. Zur Ausbildung der Schlitze zwischen den Kühlplatten können die Platten in einem geringen Abstand zueinander, beispielsweise in einem Abstand zwischen 0,1 mm bis 0,4 mm, innerhalb jedes Stapels angeordnet sein. Die heißen Ausblasgase, die aus den Ausblasöffnungen 101, 102 und 103 des Schaltgeräts 10 in den Behälter 20 einströmen, strömen durch die Ausblaskanäle 301, 302 und 303 und somit durch die darin angeordneten Kühlplattenstapel 310, 320 und 330 der Kühlmodule 31, 32 und 33 nach außen bzw. in einen Schaltschrank.The cooling plates 311, 321 and 331 may be formed, for example, as metallic plates with a thickness between 0.2 mm to 0.6 mm. To form the slots between the cooling plates, the plates can be arranged at a small distance from one another, for example at a distance of between 0.1 mm and 0.4 mm, within each stack. The hot exhaust gases coming from the exhaust ports 101 . 102 and 103 of the switching device 10 in the container 20 inflow, flow through the blow-out channels 301 , 302 and 303 and thus by the cooling plate stacks disposed therein 310 , 320 and 330 the cooling modules 31 , 32 and 33 to the outside or into a control cabinet.

Wenn die heißen Ausblasgase durch die Kühlplattenstapel 310, 320 und 330 strömen findet eine effektive Kühlung der Gase statt. Dadurch wird thermische Energie im Wärmetauscher gespeichert und somit ein massiver Druckanstieg im Schaltschrank vermieden. Weiterhin wird die dielektrische Festigkeit der Ausblasgase erhöht.When the hot exhaust gases through the cold plates stack 310 , 320 and 330, effective cooling of the gases takes place. As a result, thermal energy is stored in the heat exchanger, thus avoiding a massive increase in pressure in the control cabinet. Furthermore, the dielectric strength of the blow-by gases is increased.

Der Deckel 51, der gleichzeitig als Träger für die Kühlmodule dient, ist aus einem nicht-leitenden Isolierstoff ausgebildet. Es ist mindestens ein Kühlmodul in Form eines Kühlplattenstapels 310, 320 und 330 je Schalter-Pol des Schaltgeräts 10 vorgesehen, wobei drei- und vier-polige Anordnungen zur Anwendung kommen. Die Kühlmodule 310, 320 und 330 sind von Pol-zu-Pol voneinander isoliert angeordnet. Daher ist ein Halterrahmen 34 zur Halterung der einzelnen Kühlmodule 31, 32 und 33, der die Module im Deckel 51 fixiert, ebenfalls aus einem nicht-leitenden Isolierstoff gefertigt.The lid 51 , which simultaneously serves as a support for the cooling modules, is formed of a non-conductive insulating material. It is at least one cooling module in the form of a cooling plate stack 310 , 320 and 330 per switch pole of the switching device 10 provided with three- and four-pole arrangements are used. The cooling modules 310 , 320 and 330 are isolated from each other pole to pole. Therefore, a holder frame 34 for holding the individual cooling modules 31 , 32 and 33, the modules in the lid 51 fixed, also made of a non-conductive insulating material.

Die Kühlmodule 31, 32 und 33 umfassen einen ein- oder mehrteiligen Modulrahmen 340, in denen die Kühlplatten 311, 321 und 331 der einzelnen Kühlplattenstapel 310, 320 und 330 gehalten werden. Der zwischen Kühlplatten vorhandene Spalt wird von in den Kühlplatten eingeprägten Noppen 350 sichergestellt. Aus fertigungstechnischen Gründen kann jedes zweite Kühlblech 311, 321 und 331 um 180° in der Blechebene gedreht sein. Die Dicke der Kühlplatten beträgt vorzugsweise 0,4 mm und der Spalt zwischen den Kühlplatten ist vorzugsweise 0,2 mm breit. Sowohl die Kühlplatten 311, 321 und 331 im Modulrahmen 340 als auch die einzelnen Kühlmodule 31, 32 und 33 im Deckel 51 sind so zu montieren, dass die Ausblasgase nur gekühlt durch die Spalte zwischen den Kühlplatten entweichen können. Eine entsprechende Abdichtung ist hierfür vorzusehen.The cooling modules 31 , 32 and 33 comprise a single or multi-part module frame 340 in which the cooling plates 311, 321 and 331 of the individual cooling plate stacks 310 , 320 and 330 are held. The existing between cooling plates gap is impressed by in the cooling plates nubs 350 ensured. For manufacturing reasons, every second cooling plate 311, 321 and 331 can be rotated by 180 ° in the sheet plane. The thickness of the cooling plates is preferably 0.4 mm and the gap between the cooling plates is preferably 0.2 mm wide. Both the cooling plates 311, 321 and 331 in the module frame 340 as well as the individual cooling modules 31 , 32 and 33 in the lid 51 are to be mounted in such a way that the exhaust gases can only escape cooled through the gaps between the cooling plates. A corresponding seal is to be provided for this purpose.

5 zeigt eine Schnittdarstellung der Abdeckeinheit 50 mit der im Deckel 51 angeordneten Kühlvorrichtung 30 mit den Kühlmodulen 31, 32 und 33 sowie dem darunter angeordneten Behälter 20 zur Aufnahme der Schaltgase. Das Schaltgerät 10 mit den Ausblasöffnungen 101, 102 und 103 ist in 5 der Einfachheit halber nicht mehr dargestellt. Wie in 4 gezeigt ist, ist die Abdeckeinheit 50 in der Ausfahrvorrichtung 40 derart über dem Schaltgerät 10 angeordnet, dass die Ausblasöffnungen 101, 102 und 103 des Schaltgeräts 10 an den Eintrittsöffnungen 21, 22 und 23 in den Behälter 20 einströmen können. Gemäß der in 5 dargestellten Ausführungsform sind in den Eintrittsöffnungen 21, 22 und 23 des Behälters 20 Einsätze 201, 201 und 203 zur Strömungsführung der Gasströme G1, G2 und G3 eingesetzt. 5 shows a sectional view of the cover unit 50 with the lid 51 arranged cooling device 30 with the cooling modules 31 , 32 and 33 and the container below 20 for receiving the switching gases. The switching device 10 with the exhaust openings 101 . 102 and 103 is in 5 for the sake of simplicity, not shown. As in 4 is shown, the cover unit 50 in the extension device 40 so above the switching device 10 arranged that the exhaust openings 101 . 102 and 103 of the switching device 10 at the entrance openings 21 . 22 and 23 in the container 20 can flow in. According to the in 5 illustrated embodiment are in the inlet openings 21 . 22 and 23 of the container 20 Calls 201 . 201 and 203 for flow guidance of the gas streams G1 . G2 and G3 used.

Wie in 5 dargestellt ist, werden die jeweiligen Gasströme G1, G2 und G3, die aus den Ausblasöffnungen 101, 102 und 103 des Schaltgeräts 10 beim Abschalten eines Kurzschlussstroms austreten in den Behälter 20 eingeleitet. Die Gasströme G1, G2 und G3 strömen über die Ausblasöffnungen 101, 102 und 103 und die Einsätze 201, 202 und 203 zur Strömungsführung in den Behälter 20 ein. Wie an den die Strömungsrichtung der Gasströme G1, G2 und G3 darstellenden schwarzen Pfeilen zu erkennen ist, durchmischen sich die Gasströme G1, G2 und G3, die aus den Ausblasöffnungen 101, 102 und 103 des Schaltgeräts 10 austreten, in dem Behälter 20.As in 5 is shown, the respective gas flows G1 . G2 and G3 coming out of the exhaust holes 101 . 102 and 103 of the switching device 10 when switching off a short-circuit current leak into the container 20 initiated. The gas flows G1 . G2 and G3 flow over the exhaust openings 101 . 102 and 103 and the stakes 201 . 202 and 203 for flow guidance into the container 20 one. As to the flow direction of the gas streams G1 . G2 and G3 can be seen by means of black arrows, the gas flows are mixed G1 . G2 and G3 coming out of the exhaust holes 101 . 102 and 103 of the switching device 10 emerge in the container 20 ,

Die Gasströme G1, G2 und G3 beziehungsweise das Gasgemisch im Behälter 20 strömt anschließend durch die Ausblaskanäle 301, 302 und 303 beziehungsweise den Kühlmodulen 31, 32 und 33 der Kühlvorrichtung 30 aus der Schaltvorrichtung 1 aus. Die heißen Gase des Gasgemisches werden beim Durchströmen der Kühlmodule 31, 32 und 33 abgekühlt. Bei der Schaltvorrichtung 1 ist jede der Ausblasöffnungen 101, 102 und 103 des Schaltgeräts 10 über den Behälter 20 strömungsmäßig mit jedem der Ausblaskanäle 301, 302 und 303 beziehungsweise der Kühlmodule 31, 32 und 33 der Kühlvorrichtung 30 verbunden. Dafür ist das Volumen im Behälter 20 zwischen den Ausblasöffnungen 101, 102, 103 beziehungsweise den Polen des Schaltgeräts 10 miteinander verbunden. Dadurch kann eine Ausgleichsströmung stattfinden, so dass die Kühlmodule 31, 32 und 33 insbesondere auch bei ungleichmäßiger Ausströmung der Gasströme G1, G2 und G3 aus dem Schaltgerät 10 nahezu gleichmäßig ausgelastet werden.The gas flows G1 . G2 and G3 or the gas mixture in the container 20 then flows through the exhaust channels 301 , 302 and 303 or the cooling modules 31 , 32 and 33 of the cooling device 30 from the switching device 1 out. The hot gases of the gas mixture are flowing through the cooling modules 31 , 32 and 33 cooled. In the switching device 1 is each of the exhaust vents 101 . 102 and 103 of the switching device 10 over the container 20 fluidly with each of the blow-out channels 301 , 302 and 303 or the cooling modules 31 , 32 and 33 of the cooling device 30 connected. For that, the volume in the container 20 between the exhaust openings 101 . 102 . 103 or the poles of the switching device 10 connected with each other. As a result, a compensation flow can take place, so that the cooling modules 31 , 32 and 33 in particular even with uneven outflow of the gas streams G1 . G2 and G3 from the switching device 10 be used almost equally.

Im Unterschied zu einer Schaltvorrichtung, bei dem jede Ausblasöffnung des Schaltgeräts 10 nur mit einem zugehörigen Ausblaskanal beziehungsweise mit einem zugehörigen Kühlmodul verbunden ist, tritt bei der in 5 gezeigten Anordnung ein geringerer Massestrom der Schaltgase pro Kühlmodul auf. Dadurch kann jedes Kühlmodul kleiner dimensioniert werden, als wenn für jede Ausblasöffnung des Schaltgeräts 10 nur ein eigens dafür vorgesehenes Kühlmodul vorgesehen wäre. Dadurch kann die gesamte Kühlvorrichtung in den vorhandenen Bauraum der Schaltvorrichtung untergebracht werden, ohne dass der Bauraum vergrößert werden müsste.In contrast to a switching device in which each exhaust opening of the switching device 10 is connected only to an associated blow-out or with an associated cooling module occurs at the in 5 shown arrangement a lower mass flow of the switching gases per cooling module. As a result, each cooling module can be made smaller than if for each exhaust opening of the switching device 10 only a dedicated cooling module would be provided. Thereby, the entire cooling device can be accommodated in the existing space of the switching device, without the space would have to be increased.

Um zu vermeiden, dass innerhalb der Abdeckeinheit 50 und insbesondere zwischen den einzelnen Kühlmodulen Querkurzschlüsse aufgrund der noch heißen und leitfähigen Ausblasgase von Pol zu Pol des Schaltgeräts 10 entstehen, sind die Ausblaskanäle 301, 302 und 303 der Kühlvorrichtung voneinander getrennt angeordnet. Ebenso sind separate, das heißt voneinander isolierte Kühlmodule 31, 32 und 33 pro Pol des Schaltgeräts 10 vorgesehen. Die Kühlplattenstapel 310, 320 und 330 sind in den Ausblaskanälen 301, 302 und 303 isoliert voneinander angeordnet. Um ausreichend Isolation zwischen den einzelnen Kühlmodulen zu bieten, können Trenn- beziehungsweise Isolationsrippen 350, durch die die Ausblaskanäle 301, 302 und 303 beziehungsweise die Kühlmodule 31, 32 und 33 voneinander getrennt sind, vorgesehen sein. Die Trennrippen 350 können zur Erhöhung der Festigkeit gegenüber Querkurzschlüssen in den Behälter 20 hineinragen.To avoid that inside the cover unit 50 and in particular between the individual cooling modules transverse shorts due to the still hot and conductive exhaust gases from pole to pole of the switching device 10 arise are the blow-out channels 301 , 302 and 303 of the cooling device are arranged separately from each other. Likewise, separate, ie mutually insulated cooling modules 31 , 32 and 33 per pole of the switching device 10 intended. The cold plate stacks 310 , 320 and 330 are in the exhaust channels 301 , 302 and 303 isolated from each other. In order to provide sufficient insulation between the individual cooling modules, separation or isolation ribs can be used 350 through which the blow-out channels 301 , 302 and 303 or the cooling modules 31 , 32 and 33 are separated from each other, be provided. The barrier ribs 350 can increase the resistance to transverse shorts in the container 20 protrude.

6 zeigt einen Querschnitt durch die Abdeckeinheit 50 in einer perspektivischen Darstellung. Die Ausblasöffnungen 101, 102 und 103 des Schaltgeräts 10 und die Ausblaskanäle 301, 302 und 303 der Kühlvorrichtung 30 münden derart versetzt zueinander in den Behälter 20 ein, dass der jeweilige Gasstrom G1, G2 und G3 der Schaltgase, der aus einer jeweiligen Ausblasöffnung 101, 102 und 103 in den Behälter 20 einströmt, keinen der Ausblaskanäle 301, 302 und 303 direkt, das heißt ohne eine Richtungsänderung, anströmt. Die Kühlvorrichtung 30 wird somit von dem Gasstrom aus den Ausblasöffnungen indirekt angeströmt. 6 shows a cross section through the cover unit 50 in a perspective view. The exhaust openings 101 . 102 and 103 of the switching device 10 and the blow-out channels 301 , 302 and 303 of the cooling device 30 open in such a way offset to one another in the container 20 a, that the respective gas flow G1 . G2 and G3 the switching gases, from a respective exhaust port 101 . 102 and 103 in the container 20 flows in, none of the blow-out channels 301 , 302 and 303 directly, that is without a change of direction, flows to. The cooling device 30 is thus indirectly flowed by the gas flow from the exhaust ports.

Da der Anströmquerschnitt der Kühlmodule größer ist als der Ausblasquerschnitt der Ausblasöffnungen des Schaltgeräts 10, würde eine direkte Anströmung eines Kühlmoduls eine sehr ungleichmäßige Strömungsverteilung zwischen den Module bewirken und die Kühlwirkung beeinträchtigen. Um dies zu vermeiden, werden die Kühlmodule 31, 32 und 33 gezielt außerhalb der Ausblasstrahlen G1, G2 und G3 des Schaltgeräts 10 platziert.Since the inflow cross section of the cooling modules is greater than the Ausblasquerschnitt the blow-out of the switching device 10 , a direct flow of a cooling module would cause a very uneven flow distribution between the modules and affect the cooling effect. To avoid this, the cooling modules are 31 , 32 and 33 targeted outside the blow-out G1 . G2 and G3 of the switching device 10 placed.

Der Behälter 20 weist unterhalb der Ausblaskanäle 301, 302 und 303 einen Sammelbereich 210 zum Sammeln und Durchmischen der jeweiligen Gasströme G1, G2 und G3 der Schaltgase auf. Die Ausblaskanäle 301, 302 und 303 münden in den Sammelbereich 210 des Behälters 20 ein. Der Behälter 20 weist oberhalb jeder Ausblasöffnung 101, 102 und 103 des Schaltgeräts 10 einen jeweiligen Partikelfangbereich 220 auf, der zur Ablagerung von in dem jeweiligen Gasstrom G1, G2 und G3 vorhandenen Partikeln dient. Die jeweilige Ausblasöffnung 101, 102 und 103 des Schaltgeräts 10 mündet in den jeweiligen Partikelfangbereich 220 ein.The container 20 points below the exhaust channels 301 , 302 and 303 a collection area 210 for collecting and mixing the respective gas streams G1 . G2 and G3 the switching gases on. The blow-out channels 301 , 302 and 303 lead to the collection area 210 of the container 20 one. The container 20 points above each exhaust port 101 . 102 and 103 of the switching device 10 a respective particle capture area 220 on, for the deposition of in the respective gas stream G1 . G2 and G3 serves existing particles. The respective exhaust opening 101 . 102 and 103 of the switching device 10 flows into the respective particle capture area 220 one.

Der jeweilige Partikelfangbereich 220 des Behälters 20 ist als ein halboffener Hohlraum 230 ausgebildet. Der Hohlraum 230 ist in Richtung der jeweiligen Ausblasöffnung 101, 102 und 103 des Schaltgeräts 10 offen und in der dazu entgegengesetzten Richtung geschlossen. Der Hohlraum 230 des jeweiligen Partikelfangbereichs 220 weist in Richtung des Sammelbereichs 210 des Behälters 20 eine Öffnung 240 auf. Der jeweilige Gasstrom G1, G2 und G3 der Schaltgase wird an den Wänden des jeweiligen Partikelfangbereich 220, die als Prallplatten wirken, in Richtung der Öffnung 240 umgeleitet. Durch die Öffnung 240 zwischen dem jeweiligen Partikelfangbereich 220 und dem Sammelbereich 210 des Behälters strömt der jeweilige Gasstrom G1, G2 und G3 von dem jeweiligen Partikelfangbereich 220 in den Sammelbereich 210 des Behälters 20 ein.The respective particle capture area 220 of the container 20 is as a semi-open cavity 230 educated. The cavity 230 is in the direction of the respective exhaust opening 101 . 102 and 103 of the switching device 10 open and closed in the opposite direction. The cavity 230 of the respective particle capture area 220 points in the direction of the collection area 210 of the container 20 an opening 240 on. The respective gas flow G1 . G2 and G3 the switching gases is on the walls of the respective particle capture area 220 , which act as baffles, towards the opening 240 diverted. Through the opening 240 between the respective particle capture area 220 and the collection area 210 the container flows the respective gas stream G1 . G2 and G3 from the respective particle capture area 220 in the collection area 210 of the container 20 one.

Der Partikelfangbereich 220 ist in direkter Verlängerung eines Ausblasstrahls G1, G2 und G3 der Schaltgase angeordnet und als eine Auffangtasche ausgebildet, in der Partikel und Metalltropfen aus der Ausblasung gefangen werden. Dadurch können sich die Partikel und Metalltropfen nicht im gesamten Innenraum des Behälters 20 verteilen, wodurch ein Zusetzen der Kühlmodule 31, 32 und 33 durch Partikel verringert beziehungsweise verhindert wird.The particle capture area 220 is in direct extension of a blow-out jet G1 . G2 and G3 the switching gases arranged and formed as a collecting bag, are caught in the particles and metal drops from the blow. As a result, the particles and metal drops can not be found in the entire interior of the container 20 distribute, causing clogging of the cooling modules 31 , 32 and 33 is reduced or prevented by particles.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Schaltvorrichtungswitching device
1010: Schaltgerätswitchgear
2020: Behältercontainer
21, 22, 2321, 22, 23: Eintrittsöffnungen in den BehälterInlets into the container
3030: Kühlvorrichtungcooler
31,31: 32, 33 Kühlmodul32, 33 cooling module
3434: Halterahmenholding frame
4040: Ausfahrvorrichtungwithdrawable
5050: Abdeckeinheitcapping
5151: Deckelcover
101, 102, 103101, 102, 103: Ausblasöffnungenexhaust openings
201, 202, 203201, 202, 203: Einsätze zur StrömungsführungInserts for flow guidance
210210: Sammelbereichcollecting area
220220: PartikelfangbereichParticle capture range
230230: Hohlraumcavity
240240: Öffnungopening
301,301: 302, 303 Ausblaskanäle302, 303 exhaust channels
310,310: 320, 330 Kühlplattenstapel320, 330 cold plate stack
340340: Modulrahmenmodule frame
350350: Trennrippeseparating rib
G1, G2, G3G1, G2, G3: Gasstrom/Ausblasstrahl der SchaltgaseGas flow / outlet jet of the switching gases

Claims

A switching device for short-circuit breaking, comprising: - a switching device (10) for switching off a respective phase of a short-circuit current, wherein the Switching device (10) comprises a plurality of exhaust openings (101, 102, 103) for blowing out a respective gas flow (G1, G2, G3) of switching gases after a switching operation for switching off a respective phase of the short-circuit current, - a container (20) for receiving the switching gases, - A cooling device (30) for cooling the switching gases, - wherein the cooling device (30) has a plurality of Ausblaskanäle (301, 302, 303) for discharging the switching gases from the switching device (1), - wherein the Ausblaskanäle (301, 302, 303) in the container (20) open, - wherein the exhaust openings (101, 102, 103) of the switching device (10) open into the container (20) and the respective gas flows (G1, G2, G3) of the switching gases, from the exhaust openings (101, 102, 103) flow into the container (20), mix in the container (20) and the resulting gas mixture from each of the Ausblaskanäle (301, 302, 303) from the switching device (1) emerges.

Switching device after Claim 1 wherein each of the blow-out openings (101, 102, 103) of the switching device (10) is connected via the container (20) to each of the blow-out channels (301, 302, 303) of the cooling device (30).

Switching device according to one of Claims 1 or 2 , wherein the Ausblaskanäle (301, 302, 303) of the cooling device (30) are separated from each other.

Switching device according to one of Claims 1 to 3 , Wherein the blow-out openings (101, 102, 103) of the switching device (10) and the blow-out channels (301, 302, 303) of the cooling device (30) open into the container (20) offset from one another in such a way that the respective gas flow (G1, G2 , G3) of the switching gases, which flows from a respective blow-out opening (101, 102, 103) into the container (20), none of the blow-out channels (301, 302, 303) flows directly.

Switching device according to one of Claims 1 to 4 in which the container (20) below the discharge channels (301, 302, 303) has a collecting region (210) for collecting and mixing the respective gas streams (G1, G2, G3) of the switching gases, - the discharge channels (301, 302, 303) into the collecting area (210) of the container (20) open.

Switching device according to one of Claims 1 to 5 - wherein the container (20) above each exhaust port (101, 102, 103) of the switching device (10) has a respective particulate trapping region (220) for depositing particles present in the respective gas stream (G1, G2, G3) , - Wherein the respective blow-out opening (101, 102, 103) of the switching device opens into the respective particle catching area (221, 222, 223).

Switching device after Claim 6 - wherein the respective particle capture region (220) of the container (20) as a semi-open cavity (230) is formed, - wherein the cavity (230) towards the respective exhaust opening (101, 102, 103) of the switching device (10) open and is closed in the opposite direction, - wherein the cavity (230) of the respective particle capture region (220) in the direction of the collection region (210) of the container (20) has an opening (230), - wherein the respective gas stream (G1, G2 , G3) of the switching gases in the respective particle capture region (220) and flows through the opening (240) between the respective particle capture region (220) and the collection region (210) of the container (20) into the collection region (210) of the container.

Switching device according to one of Claims 1 to 7 - wherein the cooling device (30) comprises a plurality of cooling modules (31, 32, 33) each having a cooling plate stack (310, 320, 330), - wherein in each of the Ausblaskanäle (301, 302, 303) each one of the cooling modules (31, 32, 33) is arranged.

Switching device after Claim 8 , wherein the cooling modules (31, 32, 33) in the Ausblaskanälen (301, 302, 303) are arranged isolated from each other.

Switching device according to one of Claims 1 to 9 wherein the cooling device (30) between the exhaust channels (301, 302, 303) each having a barrier rib (340) through which the Ausblaskanäle (301, 302, 303) are separated from each other.

Switching device after Claim 10 in that the separating ribs (340) protrude into the collecting area (210) of the container (20).

Switching device according to one of Claims 1 to 11 comprising: - an extension device (40) for inserting the switching device (10), - wherein the switching device (10) in a lower region of the extension device (40) and the container (20) and the cooling device (30) in an upper region of Extending device (40) are arranged.