DE1041570B - Switching device - Google Patents

Switching device

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DE1041570B
DE1041570B DEW17471A DEW0017471A DE1041570B DE 1041570 B DE1041570 B DE 1041570B DE W17471 A DEW17471 A DE W17471A DE W0017471 A DEW0017471 A DE W0017471A DE 1041570 B DE1041570 B DE 1041570B
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DE
Germany
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gas
arc
switching device
selenium hexafluoride
switch
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Pending
Application number
DEW17471A
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German (de)
Inventor
Thomas E Browne Jun
Albert P Strom
Harvey E Spindle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CBS Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/22—Selection of fluids for arc-extinguishing

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  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Circuit Breakers (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung, bei der zur Löschung des Lichtbogens ein Gas verwendet wird.The invention relates to a switching device in which a gas is used to extinguish the arc will.

Es ist bereits bekannt, zur Löschung des Lichtbogens Schwefelhexafluoridgas (SF6) zu benutzen. Die mit diesem Gas erzielten Ergebnisse waren sehr gut. So war z. B. bei einem Lichtbogen von 6 cm Länge die Wirkung von Schwefelhexafluorid lOOmal größer als die von Luft und die Wirkung 20 000mal besser als bei ruhender Luft, wenn durch einen KoI-ben ein Gasstrom von Schwefelhexafluorid erzeugt wurde.It is already known to use sulfur hexafluoride gas (SF 6) to extinguish the arc. The results obtained with this gas were very good. So was z. B. with an arc of 6 cm length the effect of sulfur hexafluoride 100 times greater than that of air and the effect 20,000 times better than with still air, when a gas stream of sulfur hexafluoride was generated by a piston.

Gemäß der Erfindung wird für die Löschung des Lichtbogens Selenhexafluoridgas (SeF6) benutzt. Für die Löschung des Lichtbogens kann entweder reines Selenlhexafluorid oder ein Gasgemisch, das SeF6 enthält, verwendet werden. Das Gas kann unter Atmosphärendruck oder einem höheren Druck stehen.According to the invention, selenium hexafluoride gas (SeF 6 ) is used to extinguish the arc. Either pure selenium hexafluoride or a gas mixture containing SeF 6 can be used to extinguish the arc. The gas can be under atmospheric pressure or a higher pressure.

Die Verwendung von Selenhexafluorid an Stelle von Schwefelhexafluorid hat den Vorteil, daß die Abmessungen des Schalters verringert werden können, da die dielektrische Festigkeit von SeF6 größer als die von S F6 ist.The use of selenium hexafluoride instead of sulfur hexafluoride has the advantage that the size of the switch can be reduced because the dielectric strength of SeF 6 is greater than that of SF 6 .

Schalter, bei denen SeF6 zur Löschung des Lichtbogens benutzt wird, werden zweckmäßig wie die bereits bekannten Gasschalter so ausgebildet, daß während des Ausschaltvorganges eine Gasströmung auftritt. Zu diesem Zweck kann die Schaltstelle in an sich bekannter Weise in einer Expansionskammer angeordnet werden, in deren obere Endplatte eine Düse aus Isoliermaterial eingesetzt ist, die eine Bohrung für den Durchtritt des Schaltstiftes besitzt. Beim Ausschaltvorgang wird das in der Expansionskammer befindliche Gas durch den Lichtbogen erwärmt und unter Druck gesetzt, so daß, nachdem der Schaltstift die Bohrung der Düse freigegeben hat, das Gas aus der Expansionskammer ausströmt und den Lichtbogen löscht. Die Gasströmung kann auch in an sich bekannter Weise durch einen mit dem beweglichen Schaltstück verbundenen und mit Bohrungen versehenen Kolben erzeugt werden, der eine Düse trägt und in einem Zylinder geführt wird. Beim Ausschaltvorgang strömt das Gas aus dem oberhalb des Kolbens gelegenen Raum durch die Bohrungen des Kolbens und die mit ihm verbundene Düse aus, wobei der Lichtbogen bespült und schnell gelöscht wird. Eine weitere Ausführung des Schalters besteht darin, daß das Gas wie bei den bekannten Gasschaltern beim Ausschaltvorgang zur Betätigung des beweglichen Schaltstückes benutzt wird. Bei diesem Schalter wird ein Behälter vorgesehen, der mit unter Druck stehendem Selenhexafluoridgas gefüllt ist. Der Behälter ist mit der Kammer, in der die Schaltstücke angeordnet sind, über ein Ventil verbunden. Das bewegliche Schalt-S ehalt einrichtungSwitches in which SeF 6 is used to extinguish the arc are expediently designed, like the already known gas switches, so that a gas flow occurs during the switch-off process. For this purpose, the switching point can be arranged in a manner known per se in an expansion chamber, in the upper end plate of which a nozzle made of insulating material is inserted, which has a bore for the passage of the switching pin. When switching off, the gas in the expansion chamber is heated by the arc and put under pressure, so that after the switching pin has released the bore of the nozzle, the gas flows out of the expansion chamber and extinguishes the arc. The gas flow can also be generated in a manner known per se by a piston which is connected to the movable contact piece and provided with bores and which carries a nozzle and is guided in a cylinder. During the switch-off process, the gas flows out of the space above the piston through the bores of the piston and the nozzle connected to it, whereby the arc is flushed and quickly extinguished. Another embodiment of the switch consists in that the gas is used to actuate the movable contact piece during the switch-off process, as in the case of the known gas switches. In this switch, a container filled with pressurized selenium hexafluoride gas is provided. The container is connected to the chamber in which the contact pieces are arranged via a valve. The movable switch-and-stop device

Anmelder:Applicant:

Westinghou.se Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)Westinghou.se Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. P. Ohrt, Patentanwalt,
Erlangen, Hindenburgstr. 84Representative: Dr.-Ing. P. Ohrt, patent attorney,
Erlangen, Hindenburgstr. 84

Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 14. September 1954Claimed priority:
V. St. ν. America September 14, 1954

Thomas E. Browne jun., Albert P. StromThomas E. Browne Jr., Albert P. Strom

und Harvey E. Spindle, Pittsburgh, Pa. (V. St. Α.),and Harvey E. Spindle, Pittsburgh, Pa. (V. St. Α.),

sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors

stück trägt einen unter der Wirkung einer Feder stehenden Kolben, der in einen Zylinder geführt wird, In dem Zylinder ist eine Öffnung vorgesehen, die so angeordnet ist, daß sie in der Einschaltstellung des Schalters oberhalb des Kolbens liegt. Soll der Schalter ausgeschaltet werden, so wird das Ventil geöffnet, und das Gas strömt in die Kammer und drückt den an dem beweglichen Schaltstück befestigten Kolben entgegen der Wirkung der Feder nach oben, wodurch die Trennung der Schaltstücke durchgeführt und die im Zylinder vorgesehene Öffnung freigegeben wird. Der hierbei entstehende Lichtbogen wird durch den Gasstrom gelöscht. Das Gas strömt während des Schaltvorganges aus der die Schaltstücke enthaltenden Kammer, nachdem es gekühlt und gereinigt ist, in einen zweiten Behälter. Durch einen Kompressor wird das in diesem Behälter befindliche Gas angesaugt und verdichtet und hiernach in den mit der Kammer verbundenen Behälter zurückgeführt. Wenn das Ventil geschlossen ist, wird das bewegliche Schaltstück durch die Feder in seine Einschaltstellung zurückgeführt. Um die Unterbrechung des Stromkreises aufrechtzuerhalten, wird bei dieser Schalterausführung ein Trennschalter vorgesehen. Selenhexafluorid kann auch bei solchen Schaltern mit gutem Erfolg benutzt werden, bei denen in an sich bekannter Weise der Lichtbogen durch die Wirkung eines magnetischen Feldes gegen isolierende Entionisierungsplatten getrieben wird.piece carries a piston under the action of a spring, which is guided into a cylinder, An opening is provided in the cylinder which is arranged so that it is in the switched-on position of the Switch is above the piston. If the switch is to be switched off, the valve is opened, and the gas flows into the chamber and pushes the piston attached to the movable contact piece against the action of the spring upwards, whereby the separation of the contact pieces is carried out and the opening provided in the cylinder is released. The resulting arc is caused by the Gas flow cleared. During the switching process, the gas flows out of the one containing the contact pieces Chamber, after it has been cooled and cleaned, into a second container. Is made by a compressor the gas in this container is sucked in and compressed and then transferred to the gas connected to the chamber Container returned. When the valve is closed, the moving contact piece is through the spring returned to its on position. To keep the circuit open, an isolating switch is provided for this switch version. Selenium hexafluoride can also be used with good success in such switches in which the arc in a manner known per se driven by the action of a magnetic field against insulating deionization plates will.

Fig. 1 der Zeichnung zeigt den Schalter, mit dem die Ausschaltversuche durchgeführt wurden, deren Ergebnisse in der Fig. 2 dargestellt sind. Die Schalt-Fig. 1 of the drawing shows the switch with which the switch-off attempts were carried out, their Results are shown in Figure 2. The switching

809 659/305809 659/305

stücke des Schalters haben einen Durchmesser von 1,3 cm. deren Spitze aus Kupfer—Wolfram besteht. Das feststehende Schaltstück trägt das Bezugszeichen 1 und das bewegliche Schaltstück das Bezugszeichen 2. Der Schaft 3 des beweglichen Schalt- Stückes 2 erstreckt sich durch eine Buchse 4. Der Schalter wird durch einen pneumatisch angetriebenen Kolben 5 betätigt, der sich im Innern des Zylinders 6 bewegt. Der Vorratsbehälter für das Selenhexafluoridgas ist über die Leitung 7 mit dem Gehäuse 11 des Schalters verbunden. In der Leitung 7 ist ein Ventil 8 eingebaut. Eine zweite Leitung 9 mit einem Ventil 10 führt zu einem Manometer und einem Gasmesser. Die elektrischen Leitungsanschlüsse sind mit 12 und 13 bezeichnet. Der erste ist mit dem Schaft 3 des bewegliehen Schaltstückes 2 verbunden, während der zweite an einer Kappe 14 befestigt ist. Der Abstand der Schaltstücke betrug in der Ausschaltstellung 7,6 cm und die durchschnittliche Öffnungsgeschwindigkeit 3 bis 3,8 m/sec. Die Ausschaltversuche wurden mit einem induktiven Stromkreis bei 1150, 2300, 4600, 6900 und 13 800 V durchgeführt. Es wurden Drücke von Atmosphärendruck bis ungefähr 3,2 atü verwandt. Die Versuche wurden als erfolgreich bezeichnet, wenn die Unterbrechung des Stromkreises in weniger als einer festgelegten Zahl von Halbwellen für den Lichtbogen vollzogen wurde, im vorliegenden Falle 7,4 oder 5 Halbwellen, nachdem das bewegliche Schaltstück seine Ausschaltstellung erreicht hat. Die Ströme waren symmetrisch. Die Ausschaltstromgrenze wurde gerade oberhalb des höchsten Versuchsv.-ertes angenommen, bei welchem zumindest vier erfolgreiche Ausschaltungen oder mindestens sieben Ausschaltungen mit nicht mehr als einem Fehler erreicht wurden.Pieces of the switch have a diameter of 1.3 cm. the tip of which is made of copper-tungsten. The stationary contact piece bears the reference number 1 and the movable contact piece the reference number 2. The shaft 3 of the movable switching Piece 2 extends through a socket 4. The switch is driven by a pneumatically Piston 5 is actuated, which moves inside the cylinder 6. The storage container for the selenium hexafluoride gas is connected via the line 7 to the housing 11 of the switch. In the line 7 there is a valve 8 built-in. A second line 9 with a valve 10 leads to a manometer and a gas meter. the electrical line connections are denoted by 12 and 13. The first is movable with the shaft 3 of the Switching piece 2 connected, while the second is attached to a cap 14. The distance of the The contact pieces in the switch-off position were 7.6 cm and the average opening speed 3 to 3.8 m / sec. The switch-off attempts were made with an inductive circuit at 1150, 2300, 4600, 6900 and 13 800 V. Pressures from atmospheric to about 3.2 atmospheres were used. The attempts were deemed successful when the circuit was broken in less than a specified number of half-waves for the arc has been completed, in the present case Case 7.4 or 5 half waves after the movable contact has reached its switch-off position. the Streams were symmetrical. The breaking current limit was just above the highest experimental value assumed in which at least four successful shutdowns or at least seven Trips with no more than one fault were reached.

Fig. 2 zeigt in einem Schaubild die bei den Versuchen gewonnenen Ergebnisse, die unter Verwendung von Selenhexafluoridgas bei verschiedenen Drücken und Spannungen erzielt wurden, sowie Versuchsergebnisse, bei denen zur Löschung des Lichtbogens Luft verwendet wurde (gestrichelte Linie 66;, bei einer Spannung von 1150V und verschiedenen Drücken. Man sieht, daß durch die Verwendung von Selenhexafluoridgas eine außerordentlich gute Löschwirkung erzielt wird.FIG. 2 shows in a diagram the results obtained in the experiments using of selenium hexafluoride gas at various pressures and voltages, as well Test results in which air was used to extinguish the arc (dashed Line 66;, at a voltage of 1150V and various pressures. You can see that by using an extremely good extinguishing effect is achieved by selenium hexafluoride gas.

Durch die Versuche mit SeF6 bei Drücken zwischen Null und ungefähr 3,2 atü hat sich gezeigt, daß bei einem Strom von 60 Per/s in einem induktiven Stromkreis mit kleinem Leistungsfaktor die vom Schalter unterbrochenen Ströme lOOmal größer waren, als wenn dieser mit Luft gefüllt war. Zum Beispiel konnte mit Luft bei einem Druck von 2,1 atü und 2300 V in einem induktiven Stromkreis ein Strom von 1,5 Amp. effektiv unterbrochen werden. Wurde der Schalter dagegen mit SeF6-GaS, das unter dem gleichen Druck stand, gefüllt, so betrug der vom Schalter unterbrochene Strom 150 Amp. Fehlschaltungen traten nur dann auf, wenn der Strom über 198 Amp. betrug.Experiments with SeF 6 at pressures between zero and approximately 3.2 atm showed that at a current of 60 per / s in an inductive circuit with a small power factor, the currents interrupted by the switch were 100 times greater than when it was with air was filled. For example, with air at a pressure of 2.1 atmospheres and 2300 V in an inductive circuit, a current of 1.5 amps could be effectively interrupted. If, on the other hand, the switch was filled with SeF 6 -GaS, which was under the same pressure, the current interrupted by the switch was 150 amps. Incorrect switching only occurred when the current was above 198 amps.

Die dielektrische Festigkeit von SeF6 ist größer als die von SF6. Sie ist 2,9mal größer als die der Luft, während die Festigkeit von SF6 2,4mal größer als die '!er Luft ist. Die chemische Beständigkeit von SeF6, vcnn es in Gegenwart von Metallen und feuerfestem Glas erhitzt wird, ist der von SF6 vergleichbar. Sein Siedepunkt liegt bei —34,5° C, und sein Molekulargewicht beträgt 193, d. h., es ist ungefähr 6,6mal dichter als Luft.The dielectric strength of SeF 6 is greater than that of SF 6 . It is 2.9 times greater than that of air, while the strength of SF 6 is 2.4 times greater than that of air. The chemical resistance of SeF 6 , when heated in the presence of metals and refractory glass, is comparable to that of SF 6. Its boiling point is -34.5 ° C and its molecular weight is 193, which is about 6.6 times denser than air.

Die Verwendung von Selenhexafluoridgas als Losch- und Isoliermittel ist nicht nur auf Schalter beschränkt, sondern kann auch für Sicherungen benutzt werden. Eine derartige Sicherung ist in Fig. 3 dargestellt. Die Sicherung ist mit dem Bezugszeichen versehen. Der Sicherungsdraht 21 ist an seinen beiden Enden leitend mit den metallischen Kappen 22 und 23 des Isoliergehäuses 24 verbunden.The use of selenium hexafluoride gas as a quenching and insulating agent isn't just on switches limited, but can also be used for backups. Such a fuse is shown in FIG. 3 shown. The fuse is provided with the reference symbol. The fuse wire 21 is on his both ends conductively connected to the metallic caps 22 and 23 of the insulating housing 24.

Die aus Isoliermaterial bestehenden Teile des Schalters oder der Sicherung werden vorzugsweise aus fluorierten Polymeren, wie Polytetrafluoräthylen oder Polymonochlortrifluoräthylen, hergestellt, da diese Materialien mit dem beim Ausschaltgang frei werdenden Fluor nicht reagieren.The parts of the switch or fuse made of insulating material are preferred made of fluorinated polymers such as polytetrafluoroethylene or polymonochlorotrifluoroethylene, there these materials do not react with the fluorine released during the switch-off gear.

Als Löschmittel kann reines Selenhexafluorid oder ein Gasgemisch verwendet werden, das SeF6 enthält. Die beigemengten Gase können Luft, Stickstoff, Wasserstoff, Argon, Helium oder Kohlendioxyd sein. Das Selenhexafluorid kann auch mit Schwefelhexafluorid gemischt werden. Vorzugsweise werden solche Gase benutzt, die 50% Selenhexafluorid enthalten.Pure selenium hexafluoride or a gas mixture containing SeF 6 can be used as extinguishing agent. The added gases can be air, nitrogen, hydrogen, argon, helium or carbon dioxide. The selenium hexafluoride can also be mixed with sulfur hexafluoride. Preferably those gases are used which contain 50% selenium hexafluoride.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: 1. Schalteinrichtung unter Verwendung eines lichtbogenlöschenden Gases, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas wenigstens teilweise aus Selenhexafluorid besteht.1. Switching device using an arc-extinguishing gas, characterized in that that the gas consists at least partially of selenium hexafluoride. 2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise eine Vorrichtung vorgesehen ist, um einen Strom von Selenhexafluorid enthaltendem Gas gegen den Lichtbogen zu drücken.2. Switching device according to claim 1, characterized in that in a manner known per se a device is provided to a flow of selenium hexafluoride-containing gas against the Press arc. 3. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise eine Düse vorgesehen ist, in der der Lichtbogen brennt und durch die Selenhexafluorid strömt.3. Switching device according to claim 1, characterized in that in a manner known per se a nozzle is provided in which the arc burns and flows through the selenium hexafluoride. 4. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise Isolationslamellen vorgesehen sind, gegen die der Lichtbogen unter der Wirkung eines magnetischen Feldes geführt wird und durch die im Zusammenwirken mit Selenhexafluorid enthaltendem Gas der Lichtbogen gelöscht wird.4. Switching device according to claim 1, characterized in that in a known manner Isolation lamellas are provided against which the arc under the action of a magnetic Field is performed and by the interaction with selenium hexafluoride-containing gas Arc is extinguished. 5. Schalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise mit dem beweglichen Schaltstück ein Kolben verbunden ist, durch den ein Gasstrom erzeugt wird, der den Lichtbogen bespült.5. Switching device according to claim 2, characterized in that in a known manner a piston is connected to the movable contact piece, through which a gas flow is generated, which washes the arc. 6. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise ein Behälter vorgesehen ist, der mit unter Druck stehendem Gas, das Selenhexafluorid enthält, gefüllt ist, und daß das Gas über ein Ventil der die Schaltstücke enthaltenden Kammer zugeführt wird, wobei das Gas das bewegliche Schaltstück entgegen der Wirkung einer Feder von dem feststehenden Schaltstück wegführt.6. Switching device according to claim 1, characterized in that in a known manner a container is provided which is filled with pressurized gas containing selenium hexafluoride is, and that the gas is supplied to the chamber containing the contact pieces via a valve is, wherein the gas is the moving contact against the action of a spring from the stationary Switching piece leads away. 7. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise das Isoliermaterial, das der Wirkung des Lichtbogens ausgesetzt ist, aus fluorierten Polymeren besteht.7. Switching device according to claim 1, characterized in that in a manner known per se the insulating material exposed to the action of the electric arc, made of fluorinated polymers consists. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 214 481; belgische Patentschrift Nr. 512 921.Documents considered: Swiss Patent No. 214 481; Belgian patent specification No. 512 921. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 809 659/305 10.53© 809 659/305 10.53
DEW17471A 1954-09-14 1955-09-12 Switching device Pending DE1041570B (en)

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