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Hochspannungsdruckluftschalter Wird bei Hochspannungsdruckluftschaltern
die für die Schaltvorgänge notwendige Druckluft einem geerdeten Druckluftvorratsbehälter
entnommen und über einen Hohlkörper, z. B. einen Stützisolator, einem der Schaltstelle
zugeordneten Druckraum zugeführt, so können beim Abschaltvdrgang, also dann,- wenn
durch den Stützisolator Druckluft zur Schaltstelle strömt, innerhalb dieses Hohlkörpers
und des Druckraumes durch Druckwellen ausgelöste, beachtliche niederfrequente Schwingungen
auftreten. Die Amplituden dieser Schwingungen sind von der Größe des speisenden
und gespeisten Volumens, von der Länge und dem Querschnitt der die beiden Volumen
verbindenden Leitung und vom jeweiligen Druck abhängig. Diese Schwingungen werden
noch von Druckwellen überlagert, die durch unvermeidbare Unstetigkeiten und Stoßstellen
innerhalb des Hohlkörpers bzw. Druckraumes ausgelöst werden. Wenn eine direkte Verbindung
zwischen speisendem und gespeistem Volumen besteht, setzen sich diese Schwingungen
bis zur Schaltstelle fort und verursachen dort rasch wechselnde Schwankungen der
elektrischen Festigkeit innerhalb der Schaltstrecke, was sich sehr nachteilig auf
das Schaltvermögen des Schalters auswirkt. Die gleichen Erscheinungen treten auch
in den für die Steuerluft benötigten Behältern und Leitungen auf.
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Bild 1 zeigt in schematischer Darstellung die pneumatisch gekoppelten
Druckräume eines Druckluftschalters. Hierbei ist A ein Druckluftvorratsbehälter
auf Erdpotential und B ein weiterer Behälter auf Hochspannungspotential, welcher
eine nicht dargestellte Leistungsschaltstelle umschließt. Beide Behälter sind über
eine als Isolierrohr oder Hohlstützersäule ausgebildete Nachfülleitung C verbunden.
Die einzelnen Räume können dabei unter einem beliebigen Druck stehen. Wird nun bei
einem Ausschaltvorgang der Raum B mit Druckluft aufgefüllt oder wird, falls der
Raum B bereits unter Druck steht, verbrauchte Druckluft nachgefüllt, dann werden
im gesamten Druckraum Schwingungen ausgelöst. Von entscheidendem Einfluß auf das
Schaltvermögen eines Druckluftschalters ist dabei nur der zeitliche Druckverlauf
im Raum B bzw. an der Schaltstelle. Wäre in den Druckräumen keinerlei Dämpfung vorhanden,
dann würde der Druck im Raum B - vereinfacht dargestellt -- dauernd gemäß der Kurve
a in Bild 2 zwischen dem Doppelten des mittleren Druckes p1 und Null schwanken.
Bei einer gewissen Dämpfung, wie sie normalerweise durch konstruktive Gegebenheiten
im Schalteraufbau meist vorhanden ist, entsteht ein Druckverlauf, wie es die Kurve
b in Bild 2 zeigt. Auch hierbei schwankt während eines längeren Zeitraumes die Dichte
der Luft und damit die elektrische Festigkeit an der Schaltstrecke beträchtlich,
so daß unter Umständen Rückzündungen an der Schaltstrecke entstehen können.
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Da der Vorgang niederfrequent verläuft, kann die Druckabsenkung mit
dem Löschaugenblick zeitlich zusammenfallen und besonders bei hohen Anstiegssteilheiten
und hohen Überschwingwerten der wiederkehrenden Spannung zu Rückzündungen, in ungünstigsten
Fällen, besonders im Grenzbereich des Abschaltvermögens einer Schaltstelle, sogar
zu Stehfeuer führen. Ebenso können sogenannte späte Rückzündungen, d. h. Rückzündungen
unmittelbar nach erfolgreicher Lichtbogenlöschung, bei einem gewissen Wert der wiederkehrenden
Spannung auf Grund der erläuterten Vorgänge auftreten.
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Die Erfindung vermindert die nachteiligen und die Schaltleistung eines
Gerätes begrenzenden, mit starken Druckabsenkungen verbundenen Schwingungserscheinungen
im Bereich der Schaltstrecke. Sie bezieht sich auf Druckluftschalter, deren zur
Lichtbogenlöschung und auch zur Betätigung dienende Druckluft einem Vorratsbehälter
entnommen und über einen Hohlkörper, insbesondere Stützisolator, einem der Schaltstelle
zugeordneten Druckraum zugeführt wird. Erfindungsgemäß ist am oberen Ende des Stützisolators
an der Einströmstelle der Druckluft in den Schaltraum ein als Strömungswiderstand
ausgebildeter Einbauteil solcher Konstruktion vorgesehen, daß die beim Schalten
entstehenden Schwingungen der Druckluft derart gedämpft werden, daß sie ohne wesentliche
Einwirkung auf den Löschvorgang bleiben.
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Zweckmäßig sind die schwingungsdämpfenden Eigenschaften des Einbauteiles
so gewählt, daß während des --Löschvorganges die den Druck abbauende Halbweile,
welche der den mittleren Druck an der
Schaltstelle übersteigenden
Druckhalbwelle.folgt, eine Amplitude von höchstens einem Viertel des Wertes des
mittleren Druckes p1 an der Schaltstelle besitzt. Den zeitlichen Druckverlauf,.
wie er entsteht, wenn eine Vorrichtung gemäß der Erfindung angewandt wird, zeigt
die Kurve c in Bild 2. Hiernach steigt der Druck in der Zeit t1 noch ausreichend
schnell auf den vollen Wert an, überschwingt nur geringfügig und bleibt dann praktisch
konstant; d. h., vom Zeitpunkt t1 an behält die elektrische Festigkeit an der Schaltstrecke
einen annähernd gleichbleibend hohen Wert. Der zeitliche Druckverlauf ist natürlich
stark vereinfacht dargestellt und nimmt z. B. keine Rücksicht auf die Nichtlinearität
der auftretendem- Schwingungen --in den Drucklufträumen.
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Vorteilhaft ist der schwingungsdämpfende Einbauteil eine durchbohrte
Platte, ein Sieb od. dgl. Die Bohrungen bzw. Unterbrechungen im Einbauteil können
einen unterschiedlichen Durchmesser haben und/oder gegeneinander geneigt sein. Auch
können mehrere Einbauteile in Strömungsrichtung der Druckluft hintereinander angeordnet
werden. Diese Einbauteile an der Drucklufteinldästelle bewirken bereits eine beträchtliche
Dämpfung der Schwingung. Wird in -Strömungsrichtung hinter dem Einbauteil zusätzlich
ein zur Richtungsänderlüng des Druckluftstromes dienendes Leitblech vorgesehen,
so werden fortlaufend Druckwellen durch Refle-xiöneri an -den Flächen des Leitbleches
und den Wandungen des die Schaltstelle umschließenden Gehäuses- derart abgebaut,
daß an der Schaltstrecke dem Schwingungsvorgang nur noch unbedeutende Druckschwankungen
- überlagert werden.
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ur en ?Maßnahmen insgesamt D cli die vorbeschrieben --' wird
eine so beträchtliche Verbesserung der Verfestigung der Schaltstrecke während des
Abschaltvorganges erreicht, daß der Schalter auch bei wesentlich höheren Einschwingfrequenzen
ein hohes Schaltvermögen besitzt. Darüber hinaus kann bei einem Schalter mit Mehrfachunterbrechung
die Anzahl der Unterbrechungsstellen verringert werden, da die Zuordnung einer höheren
anteiligen Spannung möglich ist.
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Würde man den Einbauteil gemäß der Erfindung an anderer Stelle, z.
B. im mittleren Teil oder am unteren Ende des Hohlisolators, anbringen, dann hätte
dies eine Verzögerung des Nach- oder Auffüllvorganges des Raumes B, also eine Verlängerung
der Schaltereigenzeit, zur Folge. Ferner könnte das Volumen der Hohlstützersäule,
welches nach wie vor mit dem Volumen des Raumes B pneumatisch direkt gekoppelt bleibt,
zu Schwingungen - jedoch mit veränderter Eigenfrequenz - angeregt werden. Beides
ist aber unerwünscht.
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Die gleiche Anordnung läßt sich sinngemäß auch vor Einströmöffnungen
an Ventilen anwenden. In diesem Falle verhindert sie, besonders wenn durch große
Leitungslängen entstandene steile Druckfronten ein starkes Überschwingen und nachfolgende
tiefe Druckabsenkungen auslösen, ein Flattern des Ventiltellers.
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Die Erfindung besitzt noch einen weiteren, nicht unerheblichen Vorteil.
Entsteht in einem Schalter Stehfeuer, weil z. B. infolge ungünstiger Netzverhältnisse
die abzuschaltende Leistung das Schaltvermögen des Schalters übertrifft, dann besteht
die Gefahr, daß die ionisierte Luft aus der. Umgebung der Schaltstrecke iri die
Hohlstützersäule vordringt und einen Innendurchschlag nach Erde einleitet, was eine
Zerstörung des Schalters zur Folge haben kann. Ist aber an der Stelle des Schaltkammergehäuses,
an der die Druckluft zugeführt wird, die Einlaßöffnung durch eine gelochte Abdeckplatte,
ein Sieb oder einen sonstigen Körper mit Durchlaßkanälen abgedeckt, so werden derartige
Überschläge nach Erde wirksam verhindert. Diese Wirkung kann erhöht werden, wenn
im Hohlkörper nahe dem Einbauteil ein Kühlgitter vorgesehen wird. Die Durchlaßkanäle
sind in ihrem Querschnitt und in ihrer Länge so gewählt, daß einerseits die für
den Schaltvorgang notwendige Druckluft in genügender Menge und rasch genug hindurchströmen
kann, daß aber andererseits verhindert ist, daß ionisierte Gase aus dem Bereich
der Schaltstelle einen Überschlag nach Erde einleiten.
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Bild 3 zeigt ein Anwendungsbeispiel der Därripfungsvorrichtung gemäß
der Erfindung in schematischer Darstellung. Hierbei ist 1 die Schaltkammer, welche
eine Leistungsabschaltstelle, bestehend aus einem ortsfesten Schaltstück 2 und einer
beweglichen Schaltdüse 3, umschließt. 4 ist ein Gehäuse, welches den nicht näher
dargestellten Antriebsteil für die Schaltdüse 3 enthält. Bei 5 werden die Schaltgase
beim Ausschaltvorgang ins Freie abgeführt. Die Hohlstützersäule 6 führt an der Einlaßöffnung
7 in die Schaltkammer 1 die für den Abschaltvorgang not= wendige Druckluft von einem
nicht dargestellten Vorratsbehälter aus zu. Dabei ist die Einlaßöffnung durch eine
gelochte Platte 8 abgedeckt, welche den Luftstrom in eine Vielzahl von Einzelströmen
aufteilt. Durch ein eingesetztes Leitblech 9 wird zusätzlich verhindert, daß sich
Druckwellen in direkter Richtung von der Einlaßöffnung gegen die Schaltstrecke hin
ausbreiten können. Außerdem können ionisierte Gase, z. B. im Falle eines Stehfeuers,
nicht mehr unmittelbar in die Hohlstützersäule eindringen.
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Bild 4 zeigt ein die Einlaßöffnung zur Schaltkammer 1 verschließendes
gelochtes Blech 10 mit dem geneigten Leitblech 11 in zwei Ansichten.
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In Bild 5 besitzt die Lochplatte 12, die mit unterschiedlich geneigten
Reflexionsflächen versehen ist, Bohrungen mit verschiedenem Durchmesser, verschiedenem
Neigungswinkel und unterschiedlicher Länge. Abgedeckt wird hier die Lochplatte 12
durch ein Leitblech 13, dessen Reflexionsfläche gewölbt ist. Außerdem ist der Lochplatte
12 ein Kühler 14 mit vielen engen Kanälen vorgeschaltet. Er verhindert besonders
wirksam Innenüberschläge durch seine entionisierende Wirkung.
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Eine ähnlich günstige Wirkung hat eine Ausführung gemäß Bild 6. Hierbei
sind mehrere Lochplatten 15 mit Zwischenräumen 16 hintereinandergeschaltet. Die
Bohrungen dieser Lochplatten haben verschiedenen Durchmesser und sind gegeneinander
versetzt. Ein kalottenartig gestalteter Deckel 17 aus teilweise gelochtem
Blech deckt die Lochplatten 15 ab. Eine fertigungstechnisch günstige Ausführung
entsteht, wenn man, wie Bild 7 zeigt, gelochte Bleche 18 kalottenartig prägt und
so zusammensetzt, daß ihre Innenflächen einen Hohlraum 19 einschließen. Der
so entstandene Hohlkörper wird zweckmäßigerweise z.-B. durch ein engmaschiges Drahtgewebe
20 in zwei Teilräume aufgeteilt.