DE1088583B - Hochspannungs-Leistungsschalter fluessigkeitsarmer Bauart - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer besonderen Ausgestaltung der Löschkammern von Hochspannungs-Leistungsschaltern flüssigkeitsarmer Bauart, insbesondere mit Schaltern, deren Schaltmesser in gleichem Drehsinn für Ein- und Ausschaltung betätigt werden und bei denen in jeder Löschkammer die Flüssigkeitsströmung durch feststehende und bewegliche Bauelemente eingefaßt und geleitet wird.

Bei derartigen Schaltern ist es allgemein bekannt, die feststehenden Kontakte auf dem Umfang eines Kreises anzuordnen und den Schalterrotor als Schaltmesser auszubilden, wobei durch Drehung des Schaltmessers um die zentral gelegene Achse die Verbindung hergestellt bzw. unterbrochen wird. Die Anwendung dieser Bauart bei Hochspannungsschaltern führt zu Schwierigkeiten, da bei diesen außer für die Unterbrechung des Stromkreises gleichzeitig noch für die Löschung des entstehenden Lichtbogens gesorgt werden muß.

Es sind Hochspannungsschalter bekannt, bei denen an den Enden abgebogene .Schaltstifte um die Polachse drehbar gelagert sind, die mit ihren abgebogenen Spitzen in Löschkammern bzw. in die dort befindlichen Tulpenkontakte greifen. Dabei muß jedoch die Drehbewegung beim Ein- und Ausschaltvorgang in verschiedenem Drehsinn ausgeführt werden, d. h., die Antriebsorgane müssen gegenläufige Bewegungen ausführen. Eine gewisse Verbesserung ist bei derartigen Schaltern dadurch erreicht worden, daß man sie mit zwei nebeneinanderliegenden, elektrisch miteinander verbundenen, feststehenden Hauptkontakten ausstattet und ein drehbares Kontaktmesser vorsieht, das in jeder Drehrichtung einen Kontaktstift besitzt, öffnet beispielsweise bei Drehung des Schaltmessers im Uhrzeigersinn ein Kontaktstift mit einem der am Kreisumfang angeordneten Hauptkontakte den Stromkreis, so wird bei Weiterdrehung im gleichen Sinne nach etwa 270° der zweite Schaltstift mit dem anderen Hauptkontakt den Stromkreis wieder schließen. Zu einem nochmaligen Öffnen des Stromkreises muß aber nun das Schaltmesser im entgegengesetzten Drehsinn betätigt werden. Eine Umkehr der Drehrichtung ist nach wie vor bei mehreren Abschaltungen erforderlich. Ein weiterer Nachteil ist, daß infolge der ebenfalls feststehend angeordneten beiden Löschkammern besondere Vorkehrungen getroffen werden müssen, um denselben nach jeder Schaltung frisches öl zuzuführen. Man ist daner bereits dazu übergegangen, auf Tulpenkontakte zu verzichten und auch bei Hochspannungsschaltern den Schalterrotor als schaltmesserartige Kontaktbrücke auszubilden, deren Enden in der Einschaltstellung von den festen am Schalterstator angebrachten Kontaktstücken umfaßt werden. Um eine Löschung des Lichtbogens beim öffnen der Kontakte Hochspannungs-Leistungsschalter
flüssigkeitsarmer Bauart

Anmelder:

Feiten & Guilleaume Carlswerk

Aktiengesellschaft,
Köln-Mülheim, Schanzenstr. 24

Dipl.-Ing. Franz-Karl Grossmann,

Duisburg- Wanheimerort,
ist als Erfinder genannt worden

zu erreichen, ist es dabei notwendig, die Enden der schaltmesserartigen Kontaktbrücke in kreisförmigen Isolierstoff-Ringkanälen zu führen. Dabei müssen diese Isolierstoffringe an mehreren Stellen mit Durchbohrungen versehen sein, um eine wirksame Beblasüng des entstehenden Lichtbogens zu gewährleisten. Darüber hinaus ist es bekannt, das Schaltmesser schräg zur Rotationsachse zu lagern, damit der an der unteren Unterbrechungsstelle entstehende Lichtbogen den für die Löschung des an der oberen Unterbrechungsstelle entstehenden Lichtbogens benötigten Löschmittelstrom erzeugen kann. Abgesehen davon, daß es sich bei der vorstehend beschriebenen Schalterbauart um eine verhältnismäßig komplizierte Einrichtung handelt, ist die Intensität der Löschung des oberen Lichtbogens stets von der Ausbildung des unteren Lichtbogens abhängig. Es ist dabei fraglich, ob bei der Unterbrechung von Strömen geringerer Stärke ein für die Löschung des oberen Lichtbogens ausreichender Löschmittelstrom vom unteren Lichtbogen erzeugt wird.

Zur Behebung dieser Mangel wird vorgeschlagen, Hochspannungs - Leistungsschalter flüssigkeitsarmer Bauart, deren Schaltmesser im gleichen Drehsinn für beliebig viele Ein- und Ausschaltungen betätigt werden können und bei denen in jeder Löschkammer die Flüssigkeitsströmung durch feststehende und bewegliche Bauelemente eingefaßt und geleitet wird, erfindungsgemäß so auszubilden, daß durch entsprechende Gestaltung dieser Bauelemente ein Raum konstanter Form während des ersten Teiles des Abschaltvorganges aufrechterhalten und nur der in diesem Raum mitgeführte Teil der in der Löschkammer enthaltenen . Löschflüssigkeit zur Lichtbogenlöschung herangezogen

009 590/30O

wird. Insbesondere wird weiterhin vorgeschlagen, daß jedem Schaltmesser ein Isolierkörper zugeordnet ist, dessen dem Raum konstanter Form entsprechende Aussparung rückseitig durch eine am zylindrischen IsoHergehäuse entlanggleitende Nase begrenzt ist, die auf mechanischem Wege durch Abriegelung der Rückzündungsstrecke eine Lichtbogenlöschung bewirkt. Man erreicht dadurch, daß bei Strömen geringer Stärke eine rein mechanische Lichtbogenlöschung erfolgt, wohingegen bei Strömen hoher Stärke das Löschmittel teilweise verdampft und sich zersetzt, so daß ein Teil der entstehenden Lichtbogengase den Lichtbogenpfad kreuzen muß, um sich in einem Raum relativen Unterdruckes entspannen zu können. Dabei ist es wichtig, daß die feststehenden und beweglichen Bauelemente des Schalters nur während des ersten Teiles des Abschaltvorganges zur Begrenzung des Raumes konstanter Form zusammenwirken.

Eine derartige Ausbildung stellt eine Ersparnis an festem Isoliermaterial dar und erleichtert darüber hinaus die ölzirkulation, so daß in die durch den Lichtbogen ionisierten Bereiche rasch frisches öl nachströmen kann.

Verwendet man als rotierendes Bauelement eine in bekannter Weise als doppeltes Schaltmesser ausgebildete drehbare Kontaktbrücke, so ergibt sich, daß die beiden Schaltmesserenden mit zwei diametral einander gegenüberliegenden festen Kontaktstücken zur Bildung von zwei den gleichen Ausschaltvorgang unterbrechenden Löschstrecken zusammenwirken. Man erhält dadurch auf geringem Raum Löschsätze, die aus zwei mit einer zwangläufigen Lichtbogenlöschung versehenen Unterbrechungsstellen bestehen. Ordnet man mehrere Löschkammern mit derartigen Löschsätzen übereinander an, so kann man durch Reihen- und/oder Parallelschaltung den Schalter jeder Spannung und Stromstärke anpassen.

Bei Anordnung mehrerer Kontaktsätze übereinander kann es gemäß der weiteren Erfindung vorteilhaft sein, die Kontakttrennungen der einzelnen Löschsätze in zeitlicher Folge nacheinander eintreten zu lassen und/ •oder nur bei einem Teil der Kontaktsätze die Bauelemente so auszubilden, daß durch ihr Zusammenwirken Räume konstanter Form gebildet werden. Man erreicht dadurch, daß im Rahmen der gesamten Schaltaufgabe die Kontaktsätze ohne Löschvorrichtung die Funktion von vorzeitig öffnenden Drehtrennern übernehmen. Man muß dabei je einen Satz mit und ohne Löschvorrichtung parallel schalten und dem Satz ohne Löschvorrichtung eine Voreilung geben.

An Hand der Fig. 1 bis 8 soll der Erfmdungsgegenstand beispielsweise erläutert werden.

Fig. 1 zeigt einen Polquerschnitt durch ein Schaltmesser; Fig. 2 zeigt den entsprechenden Längsschnitt. Konzentrisch zu dem Zylinder 1 ist die isolierte Vierkantwelle 2 drehbar gelagert, auf die das Schaltmesser 3 so aufgesetzt ist, daß es den Drehbewegungen der Welle Folge leistet. Das Schaltmesser 3 ist seitlich mit einem Isolierkörper 4 bestückt, der die Nase 5 aufweist, die von der Umfangslinie des Kreises begrenzt wird, der von den Schaltmesserenden beim Drehen der Vierkantwelle 2 beschrieben wird. Durch ortsfest angeordnete Isolierkörper 6 wird der Raum 7 seitlich begrenzt, oben und unten wird er durch die Platten 8 abgeschlossen, die ihrerseits mittels der Naben 9 dem Drehsystem eine sichere Führung geben. In dielsolierkörper 6 sowie in die Platten 8 sind ortsfeste Kontakte 10 so eingelassen, daß sie mit den Enden des Schaltmessers 3 eine elektrisch leitende Verbindung eingehen können. Einseitig verjüngen sich die Kontakte 10 und bilden einen als Nase ausgebildeten Abreißkontakt, so daß der Lichtbogen nur an dieser Nase und am äußersten Ende des Schaltmessers entstehen kann, während der speziell ausgebildete, aber nicht durchkonstruiert eingezeichnete Dauerkontakt vom Lichtbogen unberührt bleibt. Das ganze Löschkammersystem ist aus Plattenmaterial hergestellt <und wird mit den Bolzen 11 zusammengehalten.

Die Wirkungsweise der Löschkammer, die gemäß

ίο Fig. 1 und 2 eine Doppeltrennstrecke mit zwei voneinander unabhängigen Löschsystemen aufweist, wird an Hand von Fig. 3 beschrieben. Bei Rechtsdrehung des Schaltmessers 3 trennt sich das Schaltmesserende vom ortsfesten Kontakt 10, es entsteht ein Lichtbogen, der das ihn umgebende Löschmittel unter Druckbildung verdampft und zersetzt; ein Druckausgleich kann, abgesehen von den Fühpungsdichtungen, nur durch den Kanal 12 erfolgen. Ein Teil des im Raum 7 entstehenden Gases drückt quer gegen den Lichtbogen, faltet ihn und stößt im Augenblick des Stromnulldurchganges quer durch die Restgassäule, womit letztere teils durch mechanische, teils durch Expansionswirkung vollkommen entionisiert wird, so daß eine Rückzündung ausgeschlossen wird. Dieser Vorgang erfolgt pro Schaltmesser zweimal in Reihenschaltung, so daß bei relativ geringer Schaltmesserbewegung schon eine große entionisierte Strecke entsteht. Bei Abschaltungen geringer Ströme, die keinen nennenswerten Gasdruck erzeugen, erfolgt die Lichtbogenlöschung rein mechanisch durch die Abriegelung der Trennstrecke durch die Nase 5, wie aus Fig. 4, die die Löschkammer bei ausgeschaltetem Schalter zeigt, ersichtlich ist. Bei mittleren Strömen werden beide Löschwirkungen auftreten. Das Schaltmesser 3 hat nunmehr einen Drehwinkel von 90° beschrieben. Eine erneute Einschaltung wird durch Weiterdrehen im gleichen Drehsinn wiederum um 90° bewirkt.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Löschkammer sehr flach gestaltet, so daß sich im Zylinder 1 mehrere Löschkammern übereinander anordnen lassen.

In Fig. 5 ist beispielsweise eine Kombination von Löschkammern angegeben, wie sie vorzugsweise für höhere Spannungen bei häufiger Leistungsabschaltung vorgesehen ist.

Eine besonders günstige Anwendungsmöglichkeit dieser Löschkammern wird in Fig. 6 dargestellt. Das obere Schaltmesser ist im Vergleich zu den drei unteren derart versetzt angeordnet, daß bei einer Ausschaltbewegung des Systems zunächst die unteren drei Schaltmesser ihre Kontakte öffnen und erst anschließend das obere Löschsystem den nur oben auftretenden Lichtbogen löscht. Diese Anordnung eignet sich für hohe Betriebsströme; die unteren Parallelkontakte können dabei als einfache Trenner ohne Löscheinrichtung bemessen werden.

In ähnlicher Form wirkt das Löschsystem nach Fig. 7. Hier sind die unteren zwei Schaltmesser als normale Trenner ausgestaltet und die beiden oberen Messer mit Löscheinrichtung und einem zusätzlichen Dämpfungswiderstand ausgerüstet, wie es für Kondensatorschalter als zweckmäßig anzusehen ist. Einen weiteren Widerstand kann man stufenweise nach Fig. 8 zuschalten, wenn die beiden oberen Kontakte nacheinander geöffnet werden.

Die in den Fig. 5 bis 8 angeführten Anwendungsbeispiele lassen erkennen, in welcher Vielfalt sich die Löschkammern gemäß der Erfindung weiterhin kombinieren lassen. Bei Verwendung von nur einem .Löschkammertyp kann man die verschiedensten Schaltaufgaben lösen, ein Verfahren, das für die be-

triebliche Herstellung der Schalter als äußerst wirtschaftlich anzusehen ist.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Hochspannungs-Leistungsschalter-flüssigkeitsarmer Bauart, dessen Schaltmesser im gleichen Drehsinn für beliebig viele Ein- und Ausschaltungen betätigt werden und bei dem in jeder Löschkammer die Füssigkeitsströmung durch feststehende und bewegliche Bauelemente des Schalters eingefaßt und geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch entsprechende Gestaltung dieser Bauelemente ein Raum konstanter Form (7) während des ersten Teiles des Abschaltvorganges aufrechterhalten und nur der in diesem Raum mitgeführte Teil der in der Löschkammer enthaltenen Löschflüssigkeit zur Lichtbogenlöschung herangezogen wird.

2. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Schahmesser ein Isolierkörper (4) zugeordnet ist,

dessen dem Raum konstanter Form (7) entsprechende Aussparung rückseitig durch eine am zylindrischen Isoliergehäuse entlanggleitende Nase (5) begrenzt ist, die auf mechanischem Wege durch Abriegelung der R'ückzündungsstrecke eine Lichtbogenlöschung bewirkt.

3. Hochspannungs-Leistungsschalter mit mehreren übereinander angeordneten Löschkammern, deren jede einen aus zwei diametral einander gegenüberliegenden Kontaktpaaren gebildeten Löschsatz besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakttrennung der einzelnen Löschsätze in zeitlicher Folge nacheinander eintritt.

4. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil der Löschsätze mit Löscheinrichtungen nach den Ansprüchen 1 und/oder 2 ausgestattet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 100 753;
deutsche Auslegeschrift D 19465 VIIIb/21c, (bekanntgemacht am 23. 8. 1956).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen