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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.