DE1139179B - Elektrischer Leistungsschalter - Google Patents

Description

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, zumeist geerdete Kapselung. Bei Leistungsschaltern für derartige Anlagen muß man im allgemeinen eine Auspuffleitung vorsehen, durch die die im Inneren des Schalters sich bildenden Schaltgase durch die Umhüllung nach außen abgeführt werden können.

Es ist bekannt, die Auspuffleitung als geradlinigen Kanal auszuführen. Zur Steuerung der Spannungsverteilung längs des Kanals zwischen den hochspannungführenden Teilen und der geerdeten Metallkapselung hat man Kondensatoren eingebaut. Derartige Auspuffleitungen besitzen jedoch Nachteile. Sie erfordern infolge der geringen elektrischen Festigkeit der Schaltgase eine beträchtliche Länge, so daß sie unter Umständen weit über die sonstigen Abmessungen des Gerätes hervorragen. Da die Schaltgase aber besonders bei schweren Schaltungen leitende Verunreinigungen mit sich führen, die sich an der Innenwand des Kanals ablagern können und unter Umständen eine leitende Schicht bilden, können trotz der Spannungssteuerung durch Kondensatoren Überschläge auftreten. Außerdem ist bei der bekannten Auspuffleitung eine Beeinträchtigung der Isolationsfestigkeit durch Betauen zu befürchten, durch das ebenfalls eine leitende Schicht längs des Kanals entstehen kann. Zwar könnte man diese Gefahr in ähnlicher Weise wie bei Druckluftschaltern durch sogenannte Spülluft beseitigen, die ständig durch den Kanal geblasen wird. Dafür ist aber wiederum ein entsprechend großer Aufwand erforderlich, der wirtschaftlich kaum vertretbar ist und seinerseits zu Störungen neigt.

Erfindungsgemäß werden solche Nachteile dadurch vermieden, daß der durch die Umhüllung führende Auspuffkanal für die Schaltgase als bläschenbildender Flüssigkeitsverschluß ausgebildet und mit einer Isolierflüssigkeit gefüllt ist. Man kann auf diese Weise mit wesentlich kürzeren Abständen zwischen hochspannungführenden Teilen und der Metallkapselung auskommen. Die elektrische Festigkeit der Anordnung ist im wesentlichen durch die guten elektrischen Eigenschaften der Isolierflüssigkeit bestimmt.

Mit Vorteil ist der Auspuffkanal so ausgebildet, daß er die isolierende Umhüllung zwischen hochspannungführenden Teilen und der Metallkapselung unter einem kleineren Winkel als 45° gegen die Vertikale durchsetzt. Die Schaltgase besitzen bei solchen Anordnungen eine genügende Geschwindigkeit, so daß

Anmelder:
Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Willi Olsen, Berlin-Siemensstadt,

Heinz Beer, Berlin-Steglitz,

und Manfred Henschel, Berlin-Spandau,

sind als Erfinder genannt worden

an den Wänden des Auspuffkanals keine Ablagerungen gebildet werden, die die Isolationsfestigkeit beeinträchtigen. Die Anordnung ist um so günstiger, je kleiner der Winkel ist. Zweckmäßig führt man den Auspuff genau vertikal durch die isolierende Umhüllung. Man kann dabei sogar erreichen, daß die aufsteigenden Gasblasen überhaupt nicht mit der Wand der Auspuffleitung in Berührung kommen.

Wie gefunden wurde, ist es vorteilhaft, den im Schalterinneren liegenden Eingang mit einem kleineren Querschnitt auszuführen als ihn der Auspuffkanal im Bereich zwischen hochspannungführenden Teilen und der Metallkapselung aufweist. Der Eingang begrenzt damit das in der Zeiteinheit durchtretende Volumen. Im Bereich der Umhüllung, in dem es auf eine hohe elektrische Festigkeit ankommt, entweichen die Schaltgase in Form von Bläschen, so daß die elektrische Festigkeit des Auspuffs beim Ausblasen der Schaltgase kaum vermindert wird.

Man kann den Eingangsquerschnitt z. B. als einstellbare Düse ausbilden. Die Einstellung der Düse wird man in diesem Fall zweckmäßig entsprechend dem größten, im Schalter vorkommenden Druck vornehmen. Noch günstigere Verhältnisse ergeben sich bei einer selbsttätigen Einstellbarkeit in Abhängigkeit vom Druck im Schalter. Man kann z. B. mit geeigneten Kolbenanordnungen, über die der Druck entgegen der Wirkung einer Feder den Eingangsquerschnitt verändert, erreichen, daß unabhängig vom Schalterinnendruck die Ausströmgeschwindigkeit im Auspuff einen gewünschten Wert aufweist.
Die Bildung kleiner Bläschen in dem Auspuffkanal kann man noch dadurch unterstützen, daß man unterhalb der Stelle, an der der Auspuff die Umhüllung zwischen hochspannungführenden Teilen und der

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Metallkapselung durchsetzt, ein Sieb vorsieht, das kleine, mit Abstand voneinander angeordnete Öffnungen aufweist. Durch die Wahl der Größe der Öffnungen und ihre Lage zur Wand des Kanals kann man die Gasströmung in weiten Grenzen variieren und einen günstigen Verlauf einstellen. So kann man z. B. durch ein gegen die Metallkapselung gewölbtes Sieb erreichen, daß die Gasbläschen im wesentlichen nur im mittleren Bereich des Kanals nach oben abströmen und nicht mit den Wänden in Berührung kommen.

In der Zeichnung ist ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Dabei zeigt die Fig. 1 einen vereinfacht dargestellten flüssigkeitsarmen Leistungsschalter mit dem gemäß der Erfindung ausgebildeten Auspuffkanal. In Fig. 2 ist eine selbsttätig druckabhängig einstellbare Düse in vergrößertem Maßstab dargestellt, die am Eingang des Auspuffs im Schalterinneren sitzt.

Der Schalter besitzt ein feststehendes Schaltstück 1 und ein als Schaltstift 2 ausgebildetes bewegliches Schaltstück. Mit 3 ist die Löschkammer bezeichnet. Der Schaltstift 2 wird von einem Druckmittelantrieb 6 betätigt, der in einem Windkessel 7 zur Aufnahme der Schaltgase angeordnet ist. Die Wand 8 des Windkessels besteht aus Aluminiumblech. Alle hochspannungführenden Teile des Schalters, wozu auch der Druckmittelantrieb 6 und die Wand 8 des Windkessels sowie das untere Anschlußstück 9 mit der Verbindungsschiene 10 und das obere Anschlußstück 11 sowie das Gehäuse 12 gehören, sind mit einer Gießharzumhüllung 15 versehen. Auf der Gießharzumhüllung sitzt die Metallkapselung 16, die ebenfalls aus Aluminiumblech besteht. Die Metallkapselung 16 ist geerdet.

Mit 20 ist als Ganzes der gemäß der Erfindung ausgebildete Auspuffkanal für die Schaltgase bezeichnet. Er besteht im wesentlichen aus einem Metallrohr 21 und einer Durchdringung 22, die von der Gießharzumhüllung 15 selbst gebildet wird. Die Durchdringung 22 durchsetzt die Umhüllung 15 zwischen der Metallkapselung 16 und einem hochspannungführenden Blechsieb 23. In diesem Bereich ist der Auspuffkanal als Flüssigkeitsverschluß ausgeführt und mit einer Isolierflüssigkeit gefüllt. Beim Ausführungsbeispiel dient als Isolierflüssigkeit ein Isolieröl, das auch als Löschmittel im Schalter verwendet wird. Die Durchdringung 22 ist vertikal angeordnet. Sie ist oben durch ein auf der Metallkapselung sitzendes Gehäuse 25 abgeschlossen, in dem ein Flüssigkeitsabscheider 26 untergebracht ist.

Das Sieb 23 ist etwa kugelförmig durchgewölbt, wobei die höchste Stelle des Siebes in der Achse der Durchdringung 22 liegt. Mit 28 sind die Öffnungen des Siebes bezeichnet.

Der Eingang des Auspuffkanals im Schalterinneren, d. h. im Windkessel 7, wird durch eine auf der Leitung 21 sitzende Düse 30 gebildet, deren Durchtrittsquerschnitt mit einer Schraube31verstelltwerden kann.

Die erfindungsgemäße Auspuffleitung wirkt folgendermaßen:

Wenn bei einer Abschaltung durch den in der Löschkammer 3 brennenden Ausschaltlichtbogen eine bestimmte Menge an Schaltgasen erzeugt wird, bildet sich ein Druck im Windkessel 7 aus. Dadurch wird die in der Leitung 21 stehende Isolierflüssigkeit so weit verdrängt, daß durch diese Leitung Gas in den Raum 32 unterhalb des Siebes 23 eintreten kann. Die elektrische Festigkeit des Auspuffkanals wird durch das Verdrängen der Isolierflüssigkeit aus dem Rohr 21 nicht beeinträchtigt, da das Rohr aus Metall besteht und Hochspannungspotential führt. Durch die Öffnungen 28 im Sieb 23 strömt das Gas fein verteilt in die Durchdringung 22. Es bilden sich kleine Bläschen, die durch die Isolierflüssigkeit nach oben perlen. Wegen der feinen Verteilung wird durch die Gasbläschen die elektrische Festigkeit in der Durchdringung 22 kaum vermindert. Die Gase entweichen dann durch den Flüssigkeitsabscheider 26 nach außen. Der Querschnitt am Eingang des Auspuffkanals wird durch die Düse so eingestellt, daß auch bei dem größten, im Schalterinneren vorkommenden Druck keine Beeinträchtigung der elektrischen Festigkeit in der Durchdringung durch zu starke Gasströmung auftreten kann.

An Stelle der auf einen bestimmten Wert einstellbaren Düse 30 kann die Leitung 21 auch mit Vorteil mit einer in Abhängigkeit vom Druck selbsttätig verstellbaren Düse versehen werden, die in Fig. 2 dargestellt ist. Die in dem Düsengehäuse 35 liegende Düsenöffnung 36 kann bei dieser Anordnung durch den Kegel 37 mehr oder weniger verschlossen werden, der mit dem Kolben 38 verbunden ist. Dabei wirkt der Druck auf die obere Kolbenfläche 39 und schließt bei steigendem Druck die Düse entgegen der Wirkung der Feder 41. Die Bewegung des Kolbens nach oben ist durch einen Sprengring 40 begrenzt.

Die Erfindung kann mit Vorteil auch bei Druckgasschaltern verwendet werden.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektrischer Leistungssohalter, insbesondere Flüssigkeitsschalter für eine metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage, deren hochspannungführende Teile mit einer Umhüllung aus verfestigtem Isoliermaterial, vorzugsweise aus Gießharz, versehen sind, gekennzeichnet durch einen durch die Umhüllung und die Metallkapselung ins Freie führenden Auspuffkanal (21, 28) für die Schaltgase, der als bläschenbildender Flüssigkeitsverschluß ausgebildet und mit einer Isolierflüssigkeit gefüllt ist.

2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auspuffkanal die isolierende Umhüllung zwischen hochspannungführenden Teilen und der MetaUkapselung unter einem kleineren Winkel als 45° gegen die Vertikale durchdringt.

3. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Schalterinneren liegende Eingang des Auspuffkanals einen kleineren Querschnitt aufweist als im Bereich zwischen hochspannungfü!hrenden Teilen und der MetaUkapselung.

4. Leistungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangsquerschnitt in Abhängigkeit vom Druck im Schalterinneren selbsttätig einstellbar ist.

5. Leistungsschalter nach Ansprach 1, gekennzeichnet durch ein Sieb mit kleinen, mit Abstand voneinander angeordneten Öffnungen, das unterhalb der Stelle in dem Auspuffkanal angeordnet ist, an der der Kanal die Umhüllung zwischen hochspannungführenden Teilen und der MetaUkapselung durchdringt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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