DE1129211B - Leistungsschalter - Google Patents

Leistungsschalter

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Publication number
DE1129211B
DE1129211B DES63960A DES0063960A DE1129211B DE 1129211 B DE1129211 B DE 1129211B DE S63960 A DES63960 A DE S63960A DE S0063960 A DES0063960 A DE S0063960A DE 1129211 B DE1129211 B DE 1129211B
Authority
DE
Germany
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circuit breaker
breaker according
coolant
heat exchanger
switch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DES63960A
Other languages
English (en)
Inventor
Willi Olsen
Heinz Beer
Manfred Henschel
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Priority to CH760860A priority patent/CH388423A/de
Priority to FR832983A priority patent/FR1263553A/fr
Publication of DE1129211B publication Critical patent/DE1129211B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02BBOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B13/00Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/52Cooling of switch parts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/52Cooling of switch parts
    • H01H2009/526Cooling of switch parts of the high voltage switches

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)

Description

  • Leistungsschalter Es ist bekannt, eine metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage in der Weise auszubilden, daß die hochspannungführenden Teile mit einer Umhüllung aus verfestigtem Isoliermaterial, insbesondere aus Gießharz, versehen sind. Unmittelbar auf der Umhüllung sitzt die metallische, ün allgemeinen geerdete Kapselung. Für denLeistungsschalter einer derartigen Anlage hat man im Inneren der Umhüllung einen Windkessel vorgesehen, in dem die beim Schalten auftretenden Schaltgase aufgefangen werden.
  • Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter dieser Art, bei dem erfindungsgemäß der Windkessel doppelwandig ausgebildet ist und der Zwischenraum ein umlaufendes Kühlmittel enthält. Dies bietet den Vorteil, daß die von den Schaltgasen abzugebende Wärinemenge nicht mehr allein von der Windkesselwandung aufgenommen werden muß. Man kann deshalb wesentlich kleinere Wandstärken verwenden und erhält dadurch einen leichteren Schalter. So ist es z. B. möglich, den Windkessel aus Aluminium- und/ oder Magnesiumlegierung herzustellen.
  • Es ist ein Druckluftschalter koaxialer Bauweise bekannt, dessen Schaltstellen sich in einem Druckgaskessel befinden, der konzentrisch von einem als Gasvorratstank dienenden Hochdruckbehälter umgeben ist. Der Schalter besitzt weder eine Umhüllung aus verfestigtem Isolierinaterial noch einen Windkessel für die Schaltgase. Diese werden durch Isoherrohre direkt nach außen geführt. Der Aufbau des bekannten Schalters ist daher nicht doppelwandig im Sinne der Erfindung.
  • Ferner hat man bei einem Expansionssehalter bereits einen Windkessel vorgesehen, um die Schaltkammer des Schalters von den beim Schalten auftretenden Druckspitzen zu entlasten. Auch dieser Schalter besitzt keine Umhüllung aus verfestigtem Isoliermaterial. Von dem Windkessel ist gesagt, daß er auch konzentrisch zur Schaltkammer angeordnet sein kann. Sofern sich bei dieser Anordnung ein doppelwandiger Behälter ergibt, so enthält dieser doppelwandige Behälter die Schaltkammer, und der Zwischenraum ist zur Aufnahme der Löschflüssigkeit, die mit der in der Schaltkammer vorhandenen Flüssigkeit auf gleicher Höhe steht, vorgesehen. Mithin besteht bei einem solchen Schalter nicht die Möglichkeit, die Kühlung der Schaltgase durch ein umlaufendes Kühlmittel zu verbessern, das im Zwischenraum untergebracht ist.
  • Bei einer stahlblechgekapselten Höchstspannungsschaltanlage, bei der normale Schaltgeräte in der Kapselung sitzen, ist vorgeschlagen worden, den Innenraum der Kapselung zu evakuieren, -am die elektrische Festigkeit zu erhöhen. Die Kapselung ist zur Durchführung eines Kühlmittels doppelwandig ausgeführt. Dadurch soll die bei den Schaltvorgängen entstehende Wärme abgeführt werden.
  • Um einen möglichst guten Wärmeübergang zwischen den Schaltgasen,und dem Kühlmittel zu erreichen, wird die dem Schalterinneren zugekehrte Wand des Windkessels zweckmäßig mit Rippen versehen. Besonders günstig sind wellenförmig ausgebildete Wände, weil auf diese Weise zugleich eine erhöhte mechanische Festigkeit der Wand erreicht wird.
  • Gemäß der weiteren Erfindung ist der Zwischenraum mit einem außerhalb der Metallkapselung liegenden Wärmetauscher verbunden. Die Wärme wird dabei also nicht durch die Gießharzumhüllung abgeführt, sondern über das Kühlmittel an den Wärmetauscher abgegeben. Der Wärmetauscher, der außerhalb der geerdeten Metallkapselung sitzt, besteht zweckmäßig aus einem gut wärmeleitenden Material.
  • Mit Vorteil kann man ein flüssiges Kühlmittel verwenden, weil damit große Wärmemengen abgeführt werden können. Die Erfindung ist aber auch für die Verwendung gasförmiger Kühlmittel geeignet. Besonders günstig sind Isolierflüssigkeiten mit einer Verdampfungstemperatur zwischen +20 und +801 C. Zum Beispiel ist Pentan als Kühlmittel, besonders geeignet, weil Pentan sowohl im flüssigen als auch im gasförtnigen Zustand eine große elektrische Festigkeit besitzt.
  • Bei Verwendung eines flüssigen Kühlmittels kann man die Verbindungsleitungen, des Wärmetauschers mit dem Zwischenraum des Windkessels so legen, daß sie unterhalb des Flüssigkeitsspiegels durch die Umhüllung geführt sind ' Eine solche Anordnung ist besonders dann zweckmäßig, wenn das Kühlmittel im flüssigen Zustand eine höhere elektrische Festigkeit als im gasförinigen Zustand besitzt. Dabei führt man die in den oberen Bereich des Zwischenraums führende Verbindungsleitung oberhalb der in den unteren Bereich führenden Leitung durch die Umhüllung. Beim Verdampfen des Kühlmittels wird dann auf Grund -der unterschiedlichen. Flüssigkeitshöhe in den Verbindungsleitungen ein Auslaß für die Dämpfe geschaffen, ohne daß die Flüssigkeit an der Durchdringungsstelle der Umhüllung etwa durch die Dämpfe verdrängt wird. Die in den oberen Bereich des Zwischenraums fahrende Verbindungsleitung wird man unter einem kleineren Winkel als 45" gegen die Vertikale durch die Umhüllung führen. Es ergibt sich dann eine ausreichende Gasgeschwindigkeit. Außerdem wird die Bildung von Gassäcken vermieden.
  • Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Wärmetauscher mit dem Zwischenraum so zu verbinden, daß in bekannter Weise ein Kühlmittelumlauf durch Thermosiphonwirkung eintritt. Das Füllen und die überwachung des KUhlmittelsystems kann man durch Entlüftungsöffnungen erleichtern, mit denen der Zwi-,schenraum und/oder der Wärmetauscher versehen ist.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Dabei ist Fig. 1 die Seitenansicht eines flüssigkeitsannen Leistungsschalters, z. B. im Schnitt; Fig. 2 ist ein Horizontalschnitt durch den Schalter längs der Linie II-II.
  • Der dargestellte flüssigkeitsarine Leistungsschalter besitzt ein feststehendes Schaltstück 1 und einen beweglichen Schaltstift 2. Mit 3 ist die Löschkammer bezeichnet. Oberhalb der Löschkammer ist der Windkessel 5 vorgesehen. Im Windkessel ist ein Druckmittelantrieb 6 für die Betätigung des Schaltstiftes 2 angeordnet. Eine Umhüllung 7 aus Gießharz umgibt alle hochspannungführenden Teile. Auf der Umhüllung sitzt eine geerdete, Metallkapselung 8.
  • Der Windkessel 5 ist gemäß der Erfindung doppelwandig ausgebildet. Die dem Schalterinneren zugekehrte Wand ist mit 10, die andere nüt 11 bezeichnet. Beide bestehen aus Aluminiumblech. Der Zwischenraum 12 zwischen den beiden Wänden 10 und 11 ist mit Pentan gefüllt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist die dem Schalterinneren zugekehrte, Wand 10 wellenförmig ausgebildet. Man erreicht dadurch bekanntlich eine Vergrößerung der für den Wärmeübergang zur Verfügung stehenden Fläche. Außerdem ergibt die wellenförmige Ausbildung eine vorteilhafte mechanische Verfestigung. Statt der wellenförinigen Wand kann man auch eine glatte Wand mit Rippen vorsehen. Außerhalb der Metallkapselung sitzt ein Wärmetauscher 15. Er besteht aus einem mit Rippen 16 versehenen Rohr, das mit Flanschen 17 und 18 an zwei entsprechenden Flanschen 19 und 20 be. festigt ist. Die Flansche 19 und 20 gehören zu zwei Leitungen 22 und 23, die den Wärmetauscher mit dem Zwischenraum 12 verbinden. Der Wärmetauscher ist ferner mit einem Flüssigkeitsstandschauglas 25 ausgerüstet. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, liegen die zu den Leitungen 22 und 23 gehörenden Durchdringungen 26 und 27 der Gießharzumhüllung 7 unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 28 des Kühlmittels. Dadurch wird eine große elektrische Festigkeit der Durchdringung zwischen der Metallkapselung 8 und den hochspannungführenden Leitungen 22 und 23 erreicht.
  • Wenn sich bei der Erwärmung des Kühlmittels, z. B. nach einer Ausschaltung, Gase im Zwischenraum 12 bilden, so wird durch den Gasdruck der Druck der FlüssigkeitssäuIe im Rohr 23 überwunden, so daß die Gase bis an den Eingang der Durchdringang 26 gelangen. Da die Durchdringung 26 unter einem kleineren Winkel als 451 gegen die Vertikale geneigt ausgeführt ist, strömen sie von dort schnell in den Wärmetauscher, ohne die elektrische Festigkeit der Durchdringungsstelle zu beeinträchtigen. Im Wärmetauscher werden die Gase dann durch Abküh- lung kondensiert und über die Durchdringung 27 und die Leitung 22 dem Zwischenraum 12 zugeführt.
  • Die Erfindung bietet nicht nur Vorteile bei der Ab- kühlung der Schaltgase. Sie kann auch dazu dienen, die bei normalem Betrieb im Schalter entstehende Wärme abzuführen. So kann man mit Hilfe der Erfindung die Stromtragfähigkeit des Schalters wesentlich verbessern.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE' 1. Leistungsschalter für eine metallgekapselte Hochspannungssehaltanlage, deren hochspannungführende Teile mit einer Umhüllung aus verfestigtem Isoliermaterial, inbesondere aus Gießharz, versehen sind, wobei im Inneren der Umhüllung ein Windkessel für die Schaltgase vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Windkessel doppelwandig ausgebildet ist und daß der Zwischenraum ein umlaufendes Kühlmittel enthält.
  2. 2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Schalterinneren zugekehrte Wand des Windkessels mit Rippen versehen ist. 3. Leistungsschalter nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Schalterinneren zu- gekehrte Wand des Windkessels wellenförmig ausgebildet ist. 4. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum mit einem außerhalb der Metallkapselung liegenden Wärmetauscher verbunden ist. 5. Leistungsschalter nach Anspruch 4 mit einem flüssigen Kühlmittel, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen unterhalb des Flüssigkeitsspiegels durch die Umhüllung geführt sind. 6. Leistungsschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in den oberen Bereich des Zwischenraums führende Verbindungsleitung oberhalb der in den unteren Bereich führenden Verbindungsleitung durch die Umhüllung geführt ist. 7. Leistungsschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in den oberen Bereich führende Verbindungsleitung unter einem kleineren Winkel als 451 gegen die Vertikale durch die Umhüllung geführt ist. 8. Leistungsschalter nach Ansprach 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum derartig mit dem Wärmetauscher verbunden ist, daß ein Kühlmittelumlauf durch Thennosiphonwirkung eintritt. 9. Leistungsschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmittel eine Isolierflüssigkeit mit einer Verdampfungstemperatur zwischen + 20 und + 80' C dient. 10. Leistungsschalter nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch Pentan als Kühlmittel. 11. Leistungsschalter nach Ansprach 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum und/oder der Wärmetauscher mit Entlüftungsöffnungen versehen ist. 12. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Windkessel aus Aluminium- und/oder Magnesiumlegierungen besteht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1027 759; österreichische Patentschrift Nr. 157 632; Schweiz. Technische Zeitschrift, 1958, Nr. 6, S.118.
DES63960A 1959-07-17 1959-07-17 Leistungsschalter Pending DE1129211B (de)

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CH760860A CH388423A (de) 1959-07-17 1960-07-04 Leistungsschalter
FR832983A FR1263553A (fr) 1959-07-17 1960-07-12 Commutateur de puissance

Applications Claiming Priority (1)

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DES63960A DE1129211B (de) 1959-07-17 1959-07-17 Leistungsschalter

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DE (1) DE1129211B (de)
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1665976B1 (de) * 1967-06-28 1972-02-03 Siemens Ag Fluessigkeitsarmer leistungsschalter

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT157632B (de) * 1929-07-16 1939-12-27 Siemens Ag Expansionsschalter.

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DE1665976B1 (de) * 1967-06-28 1972-02-03 Siemens Ag Fluessigkeitsarmer leistungsschalter

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Publication number Publication date
CH388423A (de) 1965-02-28
FR1263553A (fr) 1961-06-09

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