DE1029906B - Querstromloeschkammer fuer oelarme Hochspannungs-Leistungsschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Querstromlöschkammer für Hochspannungs-Leistungsschalter, bei der das Löschmittel von dem durch den Abschaltlichtbogen erzeugtem Druck innerhalb der Kammer durch mit Isolierstoffplatten gegeneinander abgegrenzte Querstromkanäle geleitet wird, die die Lichtbogenbahn schneiden und das Löschmittel in druckfreie Räume abströmen lassen.

Die praktischen Erfahrungen mit Schaltern dieser Art haben gezeigt, daß sie zwar hohe Ströme verhältnismäßig schnell und sicher abschalten, daß sie jedoch bei kleinen Stromstärken wegen der geringen Lichtbogenenergie den Lichtbogen nicht mehr schnell genug unterbrechen.

Es sind Schalter bekannt, bei denen in einem in der Mitte der Löschkammer- liegenden Raum durch den Lichtbogen durch teilweises Verdampfen der Löschmittelmenge ein Überdruck erzeugt wird. Die Löschkammer besitzt ober- und unterhalb des Druekraumes seitliche Bohrungen, durch die das Löschmittel ausströmen kann. Ein großer Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß das Löschmittel während des Löschvorganges im wesentlichen nur parallel zur Lichtbogenbahn strömt.

Eine andere bekannte Anordnung betrifft die Verwendung von einem in mehrere Kanäle unterteilten Querstromkanal, dem jedoch das Löschmittel durch einen außerhalb der Kammer nicht vom Lichtbogen erzeugten Druck zugeführt wird. Abgesehen davon, daß bei dieser Anordnung die Löschung des Lichtbogens innerhalb der Löschkammer durch Anwendung eines Differentialkolbens erfolgt, ist die zusätzliche außerhalb der Löschkammer durchgeführte Löschung des Lichtbogens von dem Vorhandensein einer besonderen Druckanlage abhängig.

Es ist auch schon bekannt, eine mit quer zur Lichtbogenbahni liegenden Ablenkplatten unterteilte Löschkammer zur Lichtbogenlöschung heranzuziehen, wobei der notwendige Löschmittelstrom vom Lichtbogen selbst erzeugt wird. Soweit diese Platten nur eine Durchtrittsöffnung für den Schaltstift besitzen, kann man von keiner eigentlichen Querstromlöschkammer sprechen, da der Löschmittelstrom im wesentlichen axial, d. h. parallel zum Lichtbogen geführt wird und der Löschmittelstrom anschließend ins Freie tritt, ohne die Lichtbogenbahn zu schneiden.

Bei einer weiteren bekannten Anordnung besitzen die Ablenkplatten seitliche Bohrungen, wodurch die zwischen den Ablenkplatten befindlichen Querstromkanäle miteinander verbunden sind. Ein Teil dieser Ablenkplatten bilden den Querstromkanal, der andere Teil ist in einer unterhalb gelegenen geschlossenen Kammer angeordnet, wobei die Durchtrittsöffnung für den Schaltstift in der oberen und unteren Ab-Querstromlöschkammer für ölarme
Hochspannungs-Leistungsschalter

Anmelder:
Feiten & Guilleaume Carlswerk

Aktiengesellschaft,
Köln-Mülheim, Schanzenstr. 24/28

Beanspruchte Priorität:

Schaustellung vom 25. April 1954 auf der am 25. April 1954

eröffneten Deutschen Industriemesse (Mustermesse und

Technische Messe) in Hannover

Dipl.-Ing. Frobert Michaelis, Duisburg,
ist als Erfinder genannt worden

deckplatte dieser Kammer durch je eine bewegliche Klappe während des Abschaltvorganges verschlossen wird. Beim Abschaltvorgang erzeugt der durch den Lichtbogen hervorgerufene Überdruck in der unteren Kammer einen Löschmittelstrom, der durch die seitlichen Bohrungen der Ablenkplatten zum Verteilerraum des Querstromkanals führt und der dann den Lichtbogen im in mehrere Kanäle unterteilten Querstromkanal rechtwinklig schneidet. Die wesentlichen Nachteile dieser bekannten Anordnung bestehen erstens in den vom Schaltstift betätigten beweglichen Abschlußklappen und darin, daß die Anordnung nur eines Druckraumes nicht ausreicht, um eine unbedingte Gewähr für die Löschung des Lichtbogens bei starken und bei schwachen Strömen zu bieten.

Es wird daher eine Querstromlöschkammer für ölarme Hochleistungsschalter, bei der das Löschmittel von dem durch den Abschaltlichtbogen erzeugten Druck innerhalb der Kammer durch mit Isolierstoffplatten gegeneinander abgegrenzte Querstromkanäle geleitet wird, die die Lichtbogenbahn schneiden und das Löschmittel in druckfreie Räume abströmen lassen, vorgeschlagen, bei der erfindungsgemäß die Querstromkanäle zwischen zwei beim Abschaltvorgang nacheinander wirksam werdenden Druckräumen angeordnet sind, wobei sich in dem zuerst wirksam werdenden Druckraum der ortsfeste Kontakt befindet und-beide Druckräume in an sich bekannter Weise über je eine seitlich angeordnete besondere Verbin-

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dungsleitung mit der Einlaßseite der Querstromkanäle in Verbindung stehen.

Für das Erreichen einer kräftigen Löschwirkung hat sich die Wahl von drei Querstromkanälen als besonders günstig erwiesen. Um einen Lichtbogen nach 5 dem Nulldurchgang des Stromes am erneuten Zünden zu hindern, müssen bekanntlich zunächst die ionisierten Metalldämpfe aus der Lichtbogenbahn entfernt werden. Bei drei Querstromkanälen erfüllen praktisch die die beiden äußeren Kanäle durchströmenden 10 Löschmittelmengen die Aufgabe des »Wegblasens« der Metalldämpfe aus der Lichtbogenbahn, während der in dem mittleren Kanal auftretende Löschmittelstrom die endgültige Löschung des Lichtbogens sicherstellt.

Es wäre an sich — wie es von älteren Schalterausführungen mit Querstromlöschkammer bekannt ist — auch möglich, mehr als drei Querstromkanäle vorzusehen. Eine Erhöhung der Zahl der in bezug auf den

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt; es zeigt

Fig. 1 die Löschkammer eines Hochleistungsschalters, im Längsschnitt,

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie H-II der Fig. 1,

Fig. 3 den mittleren Teil der Löschkammer eines Schalters für kleinere Nennstromstärken und kleineres Abscha/ltvermögen im Längsschnitt,

Fig. 4 den gleichen Löschkammerteil wie Fig. 3, aber in einer um 90° versetzten Ebene geschnitten, Fig. 5 einen Querschnitt nach den Linien V-V der Fig. 3 und 4.

Die Löschkammer besteht aus einem vorzugsweise 15 aus Gußmessing hergestellten Löschtopf 1, in dessen Druckraum 3 sich der untere tulpenförmig ausgebildete Kontakt 2 des Schalters befindet. An den Löschtopf ist ein zylindrischer Metallmantel 4 angeschraubt, der die gesamte Löschkammer zusammenhalt und Löschmittelstrom parallel geschalteten Kanäle ergibt 20 gegen die Wirkungen hoher Innendrücke sichert. Die jedoch keine verbesserte Wirkung; der damit ver- Löschkammer sitzt in der Hülse 5, die den »Schalter'-bundene Einbau größerer Reibungsflächen in der pol« bildet und bis zu der Marke 6 mit Löschflüssig-Löschmittelbahn erhöht lediglich den in den Lösch- keit — vorzugsweise öl — gefüllt ist. Der Schalttopf auftretenden Druck. Um in den drei die Licht- stift 7 wird beim Abschalten nach oben aus der Löschbogenbahn senkrecht durchsetzenden Querstrom- 25 kammer herausgezogen.

kanälen möglichst hohe Strömungsgeschwindigkeiten Die eigentliche Querstromlöschkammer, die drei

zu erreichen, sind erfindungsgemäß die Löschmittel- getrennte Querstromkanäle 8, 9, 10 aufweist, ist aus kanäle zwischen dem Löschtopf und der Einström- kreisförmigen, ausgeschnittenen Isolierstoffplatten seite in die durch die Isolierplatten gebildeten drei 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 zusammengesetzt. Die Querkanäle sowie der Ableitungskanal für das Lösch- 30 unterste Isolierstoffplatte 11 ist sehr stark ausgeführt; mittel, der sich parallel zum Schaltstift nach oben er- sie bildet die Abdeckung des Löschtopfes 1 und weist streckt, mit möglichst großem Querschnitt ausgeführt eine Öffnung 18 für den Durchtritt der Löschmittel- und — insbesondere der letztere — in ihren Wand- flüssigkeit auf. Von den weiteren Isolierstoffplatten flächen derart glatt gehalten, daß die Löschmittel- dienen die Platten 12, 14 und 16 zur seitlichen strömung praktisch wirbelfrei verläuft. Dem gleichen 35 Führung des Löschmittelstromes, während, die Platten Zweck dient eine Abschrägung der einzelnen Lösch- 13, 15 und 17 den Löschmittelstrom in drei besondere plattenenden in der Weise, daß die Löschflüssigkeit Teilströme trennen. Die Platte 17 ist wesentlich auf eine scharfe Kante auftrifft bzw. von einer spitzen stärker ausgeführt als die ungefähr gleich starken Kante abläuft. Platten 12 bis 16 und dient als Abdeckung der Quer-

Im Gegensatz zu den bisher bekanntgewordenen 40 Stromlöschkammer gegen den oberen Teil der Lösch-Querstromlöschkammern soll erfindungsgemäß die kammer.

Löschung des Lichtbogens' dadurch verbessert werden, Aus der Fig. 2 ist zu erkennen, daß die Isolier-

daß die in den drei Querstromkanälen fließenden platten 12, 14 und 16 der Querstromlöschkammer je Löschmittelströme nicht parallel zueinander, sondern eine in der Nähe ihres Umfangs liegende, sich etwa entgegengesetzt oder in bestimmten Winkeln zuein- 45 über 90' Winkelgrade erstreckende Zuflußöffnung 12', ander verlaufen, so daß der Lichtbogen durch die 14' und 16' für das Löschmittel aufweisen, deren Löschmittelströme nicht nur nach einer Seite ab- Randbegrenzungen sich nach der Mitte der Platte, gelenkt, sondern mäanderförmig um seine Mittelachse d.h. derjenigen Stelle, an der sich der Schaltstift7 aueeinandergezogen wird. befindet, einander so weit nähern, daß sie etwa

Zu diesen Zweck sind in der den Löschtopf ab- 50 Tangenten an den Schaltstift bilden, während sie deckenden. Isolierplatte zwei Löschmittelkanäle vor- sich im Anschluß an diese engste Stelle nach gesehen, von denen z. B. der eine den Löschmittel- einem kurzen Stück paralleler Führung wieder leicht strom in den ersten und dritten Querstromkanal lenkt, zur Abflußöffnung 12", 14" und 16" erweitern. Durch während der andere einen Löschmittelstrom in den die beiden Haltestifte 11' werden die Platten in ihrer mittleren Querstromkanal führt, so daß die Richtung 55 Lage zueinander gesichert.

des in dem mittleren Kanal fließenden Löschmittel- Gleichachsig zum Schaltstift 7 ist oberhalb der

stromes derjenigen in den äußeren Kanälen entgegen- Querstromlöschkammer eine zweite Druck- und gesetzt ist. Löschkammer 25 angeordnet, die aus dem zylin--

Eine weitere Verbesserung läßt sich dadurch er- drischen Mantel 19, den Querwänden 20, 21, 22, 23, reichen, daß jeder der drei Querstromkanäle für das 60 der Führung 24 für den Schaltstift 7 und einer Löschmittel von einem getrennten Löschmittelstrom trichterförmigen Erweiterung besteht. Aus dem gespeist ist und die Richtungen der drei Löschmittel- unteren Teil dieser zusätzlichen Löschkammer führt ströme bestimmte Winkel, vorzugsweise 120°, mit- eine schräge Bohrung in den Verteilerraum 27 der einander einschließen. Querstromlöschkammer, in dem sich die drei Lösch-

Für die praktische Ausführung einer Löschkammer 65 mittelströme auf die Querstromkanäle 8, 9 und 10 gemäß der Erfindung hat es sich als zweckmäßig er- aufteilen.

Der Schalter nach Fig. 1 und 2 arbeitet folgendermaßen: Wenn der Schaltstift 7 durch das Betätigungsgestänge nach oben gezogen wird, so bildet sich zuh; 70 nächst einLichtbogen zwischen der SchaltstiftspitzeTi':

wiesen, wenn die lichte Höhe der durch aufeinandergeschichtete, kreisförmige Isolierstoffplatten gebildeten Querstromkanäle ein Drittel bis ein Viertel des
Durchmessers des Schaltstiftes beträgt.

und dem tulpenförmigen Kontakt 2 aus, der einen Teil der im Löschtopf 1 befindlichen Löschmittelflüssigkeit verdampft und diese Flüssigkeit dadurch unter Druck setzt. Bei der weiteren Bewegung des Schaltstiftes 7 nach oben strömt diese unter Druck gesetzte Löschflüssigkeit durch den Durchbruch 18 in den Verteilerraum 27 ein, wo sie sich — wie bereits oben erwähnt — auf die drei Querstromkanäle 8, 9 und 10 aufteilt. Durch die seitlichen Wandungen der Isolierstoffplatten werden die drei Löschmittelströme auf den Lichtbogenweg, d. h. die Achse des weiter nach oben gezogenen Schaltstiftes 7 zusammengezwängt, wobei sie die ionisierten Gase beim Stromnulldurchgang aus der Lichtbogenbahn herausdrängen. Am Ende der drei Querstromkanäle vereinigen sich die drei Löschmittelströme in dem Raum 28. Durch Mitreißen von Gasblasen ist bis zu dieser Stelle ein Flüssigkeitsgasgemisch entstanden, das nun mit großer Geschwindigkeit durch den ringförmigen Kanal 29 und die öffnungen 30 in den Schalterpol 5 ausströmt.

Die öffnungen 30 sind nicht senkrecht gebohrt, ihre Achsen sind vielmehr derart geneigt, daß das Flüssigkeitsgasgemisch bei ihrer Durchströmung in schnell rotierende Bewegung versetzt und damit das spezifisch leichtere Gas von der spezifisch schweren Flüssigkeit im oberen Teil des Schalterpols 5 durch die Zentrifugalwirkung getrennt wird. Die Schaltgase entweichen dann trocken aus dem Schalterpol, während die Flüssigkeit vollkommen im Inneren des Poles verbleibt.

Der Löschmittelstrom trifft auf seinem Wege durch die Querstromkanäle jeweils die scharfen Kanten 13', 15' der Isolierstoffplatten 13 und 15, so daß er ohne wesentliche Wirbelbildung und Druckverlust einwandfrei auf die drei Kanäle aufgeteilt wird, während er nach Durchströmen der Querkanäle 8, 9,10 an den rückwärtigen scharfen Kanten 13" und 15" vorbei in den Raum 28 strömt.

Normalerweise wird der Lichtbogen zwischen dem tulpenförmigen Kontakt 2 und der Schaltstiftspitze 7' bereits durch den kräftigen Löschmittelstrom unterbrochen, ehe die Schaltstiftspitze T nach oben aus der Löschkammer vollständig herausgezogen wird. Bei kleinen Abschaltströmen jedoch ist der Lichtbogen nur schwach; der Druck des Löschmittels genügt in einem solchen Falle nicht, um den Lichtbogen schnell genug zu löschen. Der Lichtbogen verlängert sich dann bis in die zusätzliche Löschkammer 19, wo er die in der Druckkammer 25 befindliche Löschflüssigkeit durch Verdampfen eines Teiles der Löschflüssigkeit ebenfalls unter Druck setzt. Dieser Druck bewirkt, daß die in der Druckkammer 25 befindliche Flüssigkeit durch die schräge Bohrung 26 ebenfalls in den Raum 27 abströmt und den Löschmittelstrom durch die drei Querstromkanäle 8, 9 und 10 verstärkt. Auf diese Weise ergibt sich auch eine sichere Unterbrechung des Lichtbogens bei schwachen Strömen, da die gesamte im Lichtbogen frei werdende Energie für die Löschung voll ausgenutzt wird.

Der in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellte mittlere Teil einer Löschkammer für kleinere Nennstromstärken und kleineres Abschaltvermögen ist nach dem gleichen Prinzip aufgebaut wie der mittlere Teil der Löschkammer gemäß den Fig. 1 und 2. Abweichend von der Ausführung nach Fig. 1 ist jedoch die zusätzliche Löschkammer 19 zweiteilig ausgeführt ; der untere Teil 19' hat eine seitliche Bohrung 26', die in einen am Umfang der Löschkammer vorgesehenen Raum 31 mündet, von dem eine weitere Bohrung 32 in den Verteilerraum 27 vor den Quer-Stromkanälen 8, 9 und 10 führt. Die an sich gleichen Teile der Löschkammer sind mit denselben Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1 und 2.

Bei der Ausführung mit einander entgegengesetzt gerichteten Löschmittelströmen sind in der den Löschtopf abschließenden Isolierstoffplatte zwei oder mehr Durchbrüche vorhanden, die mit voneinander unabhängigen weiteren Durchbrüchen in den Isolierstoffplatten derart in Verbindung stehen, daß die einzelnen Löschmittelkanäle bis zum Eintritt in den Ausströmkanal getrennt bleiben.

Die wesentlichen Vorteile der Ausführungsform der Löschkammer gemäß der Erfindung bestehen darin, daß bei großen Strömen, z. B. Kurzschlüssen, sofort ein sehr kräftiger Löschmittelstrom erzeugt wird„ der jedoch auf seinem Wege durch die Querstromkanäle keine hohen Widerstände zu überwinden hat, so daß der Druck in dem Löschtopf und dem unteren Teil der Löschkammer in mäßigen Grenzen bleibt und dennoch eine sehr rasche und wirkungsvolle Löschmittelströmung zustande kommt.

Bei geringen Absehaltströmen wirken für die Erzeugung des Druckes auf die Löschflüssigkeit der Druckraum 3 und der obere zusätzliche Druckraum 25 nacheinander, deren Inhalt durch die gleichen Querstromkanäle geleitet wird, so daß auch sehr schwache Ströme mit Sicherheit einwandfrei abgeschaltet werden.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Querstromlöschkammer für ölarme Hochspannungs-Leistungsschalter, bei der das Löschmittel von dem durch den Abschaltlichtbogen erzeugten Druck innerhalb der Kammer durch mit Isolierstoffplatten gegeneinander abgegrenzte Querstromkanäle geleitet wird, die die Lichtbogenbahn schneiden und das Löschmittel in druckfreie Räume abströmen lassen, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstromkanäle (8, 9,10) zwischen zwei beim Abschaltvorgang nacheinander wirksam werdenden Druckräumen (3, 25) angeordnet sind, wobei sich in dem zuerst wirksam werdenden Druckraum (3) der ortsfeste Kontakt (2) befindet und beide Druckräume in an sich bekannter Weise über je eine seitlich angeordnete besondere Verbindungsleitung (18 bzw. 26) mit der Einlaßseite der Querstromkanäle (Verteilerraum 27) in Verbindung stehen.

2. Querstromlöschkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei Querstromkanäle (8, 9, 10) vorgesehen sind.

3. Querstromlöschkammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Löschmittelkanäle zwischen dem Löschtopf (1) und demjenigen Teil (27) der Querstromlöschkammer, aus dem das Löschmittel in die Querkanäle (8, 9, 10) strömt, sowie der sich parallel zum Schaltstift (7) nach oben erstreckende Ableitungskanal (28, 29, 30) für das Löschmittel mit großem Querschnitt und — insbesondere der letztere — mit glatten Wandflächen ausgeführt sind, so daß die Löschmittelströmung in ihnen möglichst wirbelfrei verläuft.

4. Querstromlöschkammer nach Anspruch 1 und/ oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten (13', 15', 13", 15") der Isolierstoffplatten (13, 15) derart einseitig abgeschrägt sind, daß die Löschflüssigkeit jeweils auf eine scharfe Kante auftrifft bzw. von einer scharfen Kante abläuft.

5. Querstromlöschkammer nach Anspruch 1 und/oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der den Löschtopf (1) abdeckenden Isolierplatte (11) zwei Kanäle vorgesehen sind, von denen der eine den Löschmittelstrom in den ersten und dritten Querstromkanal lenkt, während der andere einen Löschmittelstrom in den mittleren Querstromkanal führt.

6. Querstromlöschkammer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung des in dem mittleren Kanal fließendenLöschmittelstromes derjenigen in den äußeren Kanälen entgegengesetzt ist.

7. Querstromlöschkammer nach Anspruch 1 und/ oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der drei Querstromkanäle für das Löschmittel von einem getrennten Löschmittelstrom gespeist ist und die Richtungen der drei Löschmittelströme bestimmte Winkel, vorzugsweise 120°, miteinander einschließen.

8. Querstromlöschkammer nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Höhe der Querstromkanäle (8., 9, 10) ein Drittel bis ein Viertel des Schaltstiftdurchmessers beträgt.

9. Querstromlöschkammer nach Anspruch 1 und/ oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen von öffnungen (30), durch die das beim Abschalten entstandene Gemisch aus Löschflüssigkeit und Gasblasen aus der Löschkammer in den Schalterpol strömt, derart geneigt sind„ daß eine Zentrifugalbewegung des Gemisches entsteht, die zu einer Trennung von Gas und Flüssigkeit führt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 808 056, 657 058;
schweizerische Patentschrift Nr. 177 040;
britische Patentschrift Nr. 366 998.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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