DE1060013B - Hochspannungsschalter, insbesondere Lastschubtrenner - Google Patents

Description

DEUTSCHES

kl. 21 c 35/01

INTERNAT KL. H02c

PATENTAMT

N 10166 Vinb/21 c

ANMELDETAG: 7. FEBRUAR 1955

B EKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER

AUSLEGE SCHRIFT: 25. JUNI 1959

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungsschalter, insbesondere Hochspannungs - Lastbzw. -Leistungstrenner, vorwiegend Lastschubtrenner, mit löschmittelfreier Schaltkammer.

Lasttrenner sind bekanntlich Schalter, deren Schaltvermögen für mäßige Leistungen bei Strömen mit einem Leistungsfaktor von cos φ = 0,7 unterbrechen und gleichzeitig, im Sinne der VDE-Regeln, eine Trennstrecke herstellen. Zu dieser Schaltergattung gehören auch Lastschubtrenner, die sich dadurch auszeichnen, daß ihre beweglichen Schaltstücke an Stelle einer Schwenk- eine Schubbewegung ausführen. Leistungstrenner sind hingegen Schalter, deren Abschaltvermögen sich auf Ströme mit einem Leistungsfaktor von cos φ < 0,15 bezieht.

Gegenüber den zahlreichen bekannten Bauarten von Last- und Leistungstrennern geht die Erfindung von dem Gedanken aus, insbesondere einen Lastschubtrenner zu schaffen, welcher ohne flüssiges oder gasförmiges Löschmedium zuverlässig arbeitet, in jeder Lage aufgestellt werden kann und einen wesentlich geringeren Einbauraumbedarf benötigt als bisher bekannte Konstruktionen.

Um ein flüssiges oder gasförmiges Löschmedium zu vermeiden, sind auf dem Gebiete des Schalterbaues Vorschläge gemacht worden, den Schalterraum mit Sand oder anderen feinkörnigen bzw. pulverförmigen Isolierkörpern anzufüllen. Derartige Vorkehrungen sind jedoch für die Erfordernisse der Praxis ungeeignet, da Sand od. dgl. nicht regenerierbar ist und unter dem Einfluß der hohen Lichtbogenwärme sintert sowie sich an den Schaltstücken festsetzt, wodurch der Schaltvorgang und eine einwandfreie Kontaktbildung behindert werden. Ein weiterer Nachteil bei der Verwendung von Sand oder anderen körnigen und pulverförmigen trockenen Isoliermaterialien besteht in dem Fortschleudern derselben durch die dynamischen Kräfte des Lichtbogens, der somit seine zerstörende Wirkung auf Schaltkontakte ungehindert ausüben kann.

Außerdem ist es beispielsweise bekannt, eine pulverförmige oder körnige Isoliermasse zu verwenden, welche den Schaltraum während des Ausschaltvorganges und außerdem während des Betriebes, dagegen nicht bei einem Einschaltvorgang, anfüllen soll. Um das bewegliche Schaltorgan ohne Behinderung durch die Füllmasse in die Einschaltstellung bringen zu können, muß das mit Isoliermasse gefüllte Gehäuse kippbar angeordnet sein, was zu komplizierten, für die Praxis ungeeigneten Konstruktionen führt. Im übrigen ergeben sowohl derartige als auch ähnliche, mit einem feinzerteilten Isoliermaterial gefüllte Schalter große Gehäuseabmessungen, machen ein jedesmaliges Auffüllen des Schaltraumes mit dem Isoliermittel vor dem Abschalten sowie Anordnung zusätzlicher Vor-Hochspannungsschalter,
insbesondere Lastschubtrenner

Anmelder:
E. Neumann
Hochspannungs-Apparate K.G.,
Berlin-Charlottenburg, Spandauer Damm 40

ratsbehälter, Rohrleitungen und Steuerungen erforderlich und bringen insbesondere bei höheren Spannungen die Gefahr der Einleitung eines Einschaltlichtbogens bzw. -funkens mit sich.

Ferner ist es an und für sich, und zwar bei Niederspannungsschaltern bekannt, die Löschkammerwände beweglich anzuordnen. Hierzu wird jedoch ein zusätzlicher elektromagnetischer Antrieb verwendet, durch welchen die Lichtbogenkammer selbsttätig zugeklappt wird, sobald der Lichtbogen in den in der fächerförmigen Lichtbogenkammer vorgesehenen engen Spalt hineingelangt ist, der nach der Richtung offen ist, in welcher der Lichtbogen die Luftschichten vor sich her treibt.

Schließlich sind Schalter mit Lichtbogenlöschung durch strömendes Druckgas in einer Schaltkammer bekannt, bei welchen als schwenkbare Klappen ausgebildete Isolierteile in die Bahn des beweglichen Schaltstückes bewegt werden. Die Gasaustrittsöffnungen derartiger Schalter bzw. Schaltkammern sind dabei in Richtung der auf die Klappen einwirkenden, das Verschließen der Kammer, nachdem der Schaltstift sie verlassen hat, ermöglichenden Feder angeordnet. Infolgedessen nimmt der Lichtbogen einen unkontrollierbaren, schleifenförmigen Verlauf an, so daß die Löschung desselben erschwert wird. Im übrigen ist dabei federndes Material der Lichtbogeneinwirkung ausgesetzt.

Beim Schalter nach der Erfindung ist zwar auch der Schaltraum mit mehreren lichtbogenhemmenden bzw. -kühlenden, aus nicht sinterndem Werkstoff bestehenden Isolierkörpern von regelmäßiger länglicher Gestalt angefüllt, welche, der Bewegung des Schaltstückes folgend und den Lichtbogen einengend, in ihrer Lage zwangläufig verändert werden, unter der Wirkung zusätzlicher Kräfte stehen, parallel nebenbzw. übereinander angeordnet sind und bewegliche Wandungen einzelner Löschkammern bilden.

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Die Erfindung zeichnet sich gegenüber den bekannten Schaltern vorteilhaft dadurch aus, daß die Isolierkörper prismatischer bzw. walzenförmiger Gestalt als Füllkörper einer flachen Gesamtlöschkammer dienen und verschiebbar an die gegenüberliegende ortsfeste Isolierkammerwandung der Einzelschaltkammern heran, bis zum Schließen derselben, angeordnet sind, deren Gasaustrittsöffnungen sich in einer von der Richtung der auf die beweglichen Füllkörper einwirkenden, zusätzlichen Anpreßkraft abweichenden, insbesondere senkrecht zu dieser verlaufenden Richtung befinden, so daß die durch den Lichtbogen erzeugten Dämpfe bzw. Gase beim Abschalten mittels der gegen den Lichtbogen hin wirkenden Füllkörper komprimiert werden und dadurch beim Verlassen aus den Austrittsöffnungen des Schaltraumes eine hohe Austrittsgeschwindigkeit erfahren, während die normalerweise vorhandene kürzeste Verbindung zwischen den beiden Schaltstücken beim Ausschaltvorgang durch das nacheinander folgende Schließen der Einzelkammern mittels der Füllkörper nahezu mäanderförmig verlängert wird, wodurch eine Rückzündung nach Erreichen der noch innerhalb der Kammern liegenden Löschdistanz verhindert w⁷ird.

Hierdurch findet eine zwangläufige Entgasung der Kammerräume (durch Pumpwirkung) und das Heranbringen der Schaltgase an die Kammerwandungen und somit eine intensive Kühlwirkung mit thermischem Auftrieb statt. Der dem Lichtbogen verbleibende Raum wird somit beim Abschaltvorgang weitgehend verengt, wobei der Lichtbogen infolge der großflächigen mäanderförmigen Abflachung gut gekühlt und mehrfach kupiert wird. Durch das restlose bzw. nahezu restlose Verdrängen des Inhalts der jeweiligen Kammer nach der Abschaltung steht stets eine reine Schaltstrecke für den nächsten Schaltvorgang zur Verfügung. Es verbleiben somit keine größeren Resträume zum unerwünschten Aufrechterhalten des Lichtbogens, als es der Füllfaktor der dicht gepackten Isolierkörper bestimmt, wobei dem Lichtbogen die Existenzbedingungen entzogen werden, so daß er mit Sicherheit erlischt. Da eine Sinterung der Isolierkörper unter dem Einfluß der Lichtbogenwärme nicht eintritt, bleiben die Schaltbedingungen unverändert günstig, und die Schaltstücke bilden stets einwandfreie Kontaktstellen.

Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung erläutert. In dieser zeigt

Fig. 1 den Lastschubtrenner in Seitenansicht, zum Teil im Schnitt,

Fig. 2 eine der Einzelkammern im Schnitt nach Linie A-B der Fig. 1,

Fig. 3 die bewegliche Kammerwandung im Schnitt nach Linie C-D der Fig. 1 und

Fig. 4 eine der zahlreichen möglichen Abwandlungen der Erfindung im Längsschnitt.

Bei der Ausführuugsform der Erfindung nach Fig. 1 bis 3 ist der Schaltraum in mehrere bzw. zahlreiche, stapelweise angeordnete Einzelkammern aufgeteilt, von denen jede mindestens eine bewegliche Kammerwandung 1 besitzt, die aus einem prismatischen Isolierkörper besteht. Die übrigen Kammerwandungen werden bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch die gemeinsamen Seitenplatten 2, 3 und Leisten 4, 5 gebildet, die Ausschnitte aufweisen, in welchen die die Einzelkammern voneinander trennenden Abstandsleisten bzw. Isoliertrennwände 6 gelagert sind. Der gesamte Stapel wird durch lösbare Haltemittel, z. B. Schrauben od. dgl., zusammengehalten. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel

besitzt der zusammengesetzte Stapel im Querschnitt eine gestreckte rechteckige Form.

In unmittelbarer Nähe einer der beiden äußeren Kammern befinden sich ein feststehendes Schaltstück 7 und eine Anpreßfeder 8. Das bewegliche Schaltmesser 9 od. dgl. durchläuft beim Schalten sämtliche Einzelkammern nacheinander und bildet im Einschaltzustand den Kontakt mit dem Schaltstück 7.

Im ausgeschalteten Zustand des Schalters berühren die einzelnen beweglichen Kammerwandungen 1 die Seitenplatten 2. Die einzelnen Lichtbogenkleinkammern, deren Anzahl sich nach dem Ausschaltvermögen richtet, werden somit erst durch die Einschaltbewegung des insbesondere flachen Schaltstückes 9 gebildet.

Zu diesem Zweck ist die bewegliche Kammerwandung 1 einer jeden Lichtbogenkammer mit einer insbesondere aus Fig. 3 ersichtlichen, ihrer Breite nach der Schaltstückbreite angepaßten Abschrägung 10 versehen und mittels einer Feder, z. B. Blattfeder 11, gehalten, welche sich gegen die Seitenplatte 3 abstützt und dadurch die bewegliche Kammerwandung 1 an der anderen Seitenplatte 2 andrückt. Um ein Abgleiten der Blattfeder 11 zu vermeiden, kann die bewegliche Kammerwandung 1 eine Längsnut 12 aufweisen.

Eine der Leisten 4, 5 weist seitliche Öffnungen 14, Düsen oder Rückschlagventile zum Entweichen von Lichtbogenprodukten bzw. -gasen auf. Der Schalter kann, je nach Wunsch bzw. Erfordernis, so in die Schaltanlage eingebaut werden, daß beim Austreten von Lichtbogenprodukten bzw. -gasen keine stromführenden Anlegeteile von den leitenden Teilchen bzw. Gasen getroffen werden.

Beim Einschalten läuft das Ende des Schaltmessers 9 od. dgl. gegen die Abschrägung 10 der beweglichen Kammerwandung 1 der jeweiligen Einzelkammer und hebt diese Wandung bei gleichzeitiger Spannung der Feder 11 etwas an, wodurch nacheinander einzelne Lichtbogenkammern gebildet werden, bis das Schaltmesser in die Einschaltstellung gelangt, in der eine sichere Kontaktgabe durch die Feder 8 gewährleistet ist.

Beim Ausschalten werden die einzelnen beweglichen Kammerwandungen 1 durch das Ablaufen des Schaltmessers 9 von den Abschrägungen 10, unter der Wirkung der sich entspannenden Federn 11, nacheinander in ihre Ursprungslage, d. h. in die Lage vor dem Einschalten, gebracht, in welcher sie ihrer Fläche nach die Seitenplatte 2 berühren und dabei die Lichtbogenprodukte bzw. -gase durch die Verdrängung des Kammerinhalts zwangläufig herausbewegen.

Eine bauliche Abänderung der vorstehend beschriebenen und in Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform kann darin bestehen, daß das Schaltstück an beiden Seiten von den die Kammerwandungen bildenden prismatischen Isolierkörpern umschlossen wird.

Eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung kann nach Fig. 4 darin bestehen, daß die die einzelnen Lichtbogenkammern bildenden Isolierkörper 21 aus nebeneinander bzw. übereinander angeordneten Walzen ausgebildet werden, welche durch die Bewegung des Schaltmessers 9, je nach seiner Bewegungsrichtung und somit je nach dem beabsichtigten Schaltvorgang, durch das Abwälzen, die Lichtbogenkammern bildend, verdrängt werden bzw. in den Ausgangszustand gelangen. Solche einzeln oder gruppenweise voneinander durch Trennstege 22 getrennten Walzen 21 können paarweise oder einzeln durch eine oder mehrere Federn 23 unter Zwischenschaltung von schmalen Druckplatten 24 an die

Claims (5)

Seitenplatte 2 angedrückt werden. Die Wirkung beim Ein- und Ausschalten ist dabei im wesentlichen dieselbe wie bei der Verwendung von beweglichen planen Kammerwandungen 1 nach Fig. 1 bis 3. Beim Einschalten des Schaltmessers führen jedoch die zylindrisehen Walzen 21 eine Wälzbewegung aus, werden dabei durch das Schaltmesser zugleich etwas zur Seite gedrückt und bilden paarweise oder gruppenweise je eine kleine Lichtbogenkammer. Beim Ausschalten findet ebenfalls eine Abwälzbewegung und Verdrängung des Kammerinhalts statt. Durch die rollende bzw. abwälzende Bewegung der beispielsweise frei eingelegten Walzen bzw. Rollen wird das Schalten noch weiterhin erleichtert. Eine der weiteren möglichen Abwandlungen der Erfindung kann z. B. darin bestehen, daß die zahlreichen Isolierkörper den Schaltraum vollständig bzw. nahezu vollständig füllen und die Gestalt von kleinen, im Schaltraum beliebig verteilten Kugeln, übereinandergelegten geordneten Zylindern od. dgl. haben. Solche, gegen das Herausfallen gesicherten und im ganzen gegebenenfalls unter Federwirkung stehenden Isolierkörper werden beim Einschalten des Schaltmessers bzw. -Stiftes durch dieses bzw. diesen verdrängt und bilden eine oder mehrere Lichtbogenkammern; beim Ausschalten füllen sie den Schaltraum, z. B. durch das Eigengewicht oder/und Federkraft, wieder vollständig aus. Der Durchmesser der einzelnen Kugeln bzw. Zylinder kann vorteilhaft die Dicke des Schaltmessers überschreiten. Nach vorstehendem füllen die einzelnen Isolierkörper den beim Ausschalten des beweglichen Schaltstückes von diesem freigegebenen Raum durch die Federwirkung bzw./und Schwerkraft wieder an. Diese Wirkung kann beispielsweise auch durch den Gasdruck oder durch andere Mittel begünstigt bzw. herbeigeführt werden. Der Schalter arbeitet grundsätzlich ohne flüssiges oder gasförmiges Löschmittel und vermag dabei besonders große Leistungen abzuschalten. Es ist jedoch 4<> auch möglich, Isolierkörper (Kammerwandungen, Rollen, Kugeln od. dgl.) in an sich bekannter Weise aus gasabgebenden bzw. lichtbogenkühlenden oder -hemmenden festen Stoffen zu verwenden bzw. den Schalter in ein flüssiges bzw. gasförmiges Löschmedium einzusetzen. Auf diese Weise ist eine Möglichkeit auch für Kurzschlußabschaltungen gegeben. In seiner Eigenschaft als Lasttrenner bedarf der Schalter normalerweise keines Löschmittels, ist stets betriebsbereit und vermeidet ein Strecken des Lichtbogens, wodurch die Lichtbogenarbeit äußerst gering ist. Das Schaltmesser od. dgl. führt den gesamten Strom, wobei die bei bisher üblichen Konstruktionen erforderlichen Vor- und Schnellkontakte wegfallen können. Die die einzelnen Lichtbogenkammern bildenden Teile, wie prismatische Kammerwandungen, Walzen, Kugeln usw., können vorteilhaft aus kriechstromfesten und nichtsinternden Isolierstoffen, insbesondere geeigneten Kunststoffen, bestehen. Sie können außerdem aus einem Kern mit hoher spezifischer Wärme und einem Kunststoffüberzug gebildet sein. _ Der Lastschubtrenner nach der Erfindung kann in einer beliebigen, und zwar z. B. in einer horizontalen oder vertikalen Aufstellung verwendet werden, bei der das Schaltmesser od. dgl. seitwärts oder von oben bzw. von unten in den Schaltraum eingeführt werden kann. Das Ende des beweglichen Schaltstückes kann bei der Ausführung desselben als Schaltmesser abgerundet, abgeschrägt bzw. schneidenförmig und bei der Verwendung eines Schaltstiftes konisch bzw. spitz ausgebildet werden. Patentansprüche:

1. Hochspannungsschalter, insbesondere Lastschubtrenner, dessen vom beweglichen Schaltstück durchlaufener, von einem Isoliergehäuse umschlossener Schaltraum aus mehreren übereinander bzw. nebeneinander angeordneten, je einen eigenen Gasabzug aufweisenden Einzelschaltkammern besteht, von denen jede einen oder mehrere lichtbogenhemmende bzw. -kühlende, aus nichtsinterndem Werkstoff bestehende Isolierkörper von regelmäßiger länglicher Gestalt aufnimmt, welche in ihrer Lage, der Schaltstückbewegung folgend, senkrecht bzw. nahezu senrecht zu derselben gegen den Lichtbogen hin verschoben werden, unter der Wirkung zusätzlicher Kräfte stehen, parallel neben- bzw. übereinander angeordnet sind und bewegliche Wandungen einzelner Löschkainmern bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierkörper prismatischer bzw. walzenförmiger Gestalt als Füllkörper einer flachen Gesamtlöschkammer dienen und verschiebbar an die gegenüberliegende ortsfeste Isolierkammerwandung der Einzelschaltkammern heran, bis zum Schließen derselben, angeordnet sind, deren Gasaustrittsöffnungen sich in einer von der Richtung der auf die beweglichen Füllkörper einwirkenden, zusätzlichen Anpreßkraft abweichenden, insbesondere senkrecht zu dieser verlaufenden Richtung befinden, so daß die durch den Lichtbogen erzeugten Dämpfe bzw. Gase beim Abschalten mittels der gegen den Lichtbogen hin wirkenden Füllkörper komprimiert werden und dadurch beim Verlassen aus den Austrittsöffnungen des Schaltraumes eine hohe Austrittsgeschwindigkeit erfahren, während die normalerweise vorhandene kürzeste Verbindung zwischen den beiden Schaltstücken beim Ausschaltvorgang durch das nacheinander folgende Schließen der Einzelkammern mittels der Füllkörper nahezu mäanderförmig verlängert wird, wodurch eine Rückzündung nach Erreichen der noch innerhalb der Kammern liegenden Löschdistanz verhindert wird.

2. Hochspannungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche messerartige Schaltstück an beiden Seiten von den prismatischen Isolierkörpern umschlossen ist.

3. Hochspannungsschalter nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllkörper aus kriechstromfestem Kunststoff bestehen.

4. Hochspannungsschalter nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllkörper in an sich bekannter Weise aus die Lichtbogenlöschung begünstigenden Stoffen ausgebildet sind bzw. aus derartigen StofTen bestehende Uberzüge aufweisen.

5. Hochspannungsschalter nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllkörper wärmekapazitive Einlagen enthalten.

In Betracht gezogene Druckschriften.
Deutsche Patentschriften Nr. 446121, 466124, 305, 487 018, 506 449, 544 705, 571 571, 581 343, 697, 672 867.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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