DE1150134B - Druckgasschalter mit einem geschlossenen Gehaeuse - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich, mit einem Druckgasschalter mit einem metallischen, Hochspannung führendbn Gehäuse, das zwei in. Reihe geschaltete Unterbrechungsstellen enthält und mit zwei Durchführungen versehen ist, an denen die feststehenden Schaltstücke der beiden Unterbrechungsstellen befestigt sind.

Die Erfindung besteht darin, daß das Gehäuse in an sich bekannter Weise als geschlossener Niederdruckbehälter ausgebildet ist, der einen Hochdruckbehälter für ein gasförmiges Löschmittel, Vorzugsweise Schwefelhexafluorid und/oder Selenhexafluorid, enthält, und daß gleichzeitig die beweglichen Schaltstücke der beiden Unterbrechungsstellen am Hochdruckbehälter angebracht und durch diesen elektrisch verbunden sind.

Bei dem Schalter nach der Erfindung ist der Hochdruckbehälter nicht für den vollen Druck gegenüber der Atmosphäre zu bemessen, sondern nur für die Druckdifferenz gegenüber dem Druck im Niederdruckbehälter. Außerdem spielen Leckverluste, die am Hochdruckbehälter auftreten, keine Rolle, da das entweichende Gas vom Niederdruckbehälter aufgefangen wird. Ferner ist der Schalter nach der Erfindung deswegen vorteilhaft, weil der Hochdruckbehälter als mechanisches Konstruktionselement und als Teil des Stromkreises verwendet wird. Hierbei wird ausgenutzt, daß der Hochdruckbehälter wegen der großen Festigkeit, die er aufweisen muß, um dem Druck des Löschmittels gewachsen zu sein, ohne zusätzliche Versteifungen in der Lage ist, die bewegliehen Schaltstücke zu führen und die beim Schalten auftretenden Stöße aufzunehmen. Da der Hochdruckbehälter außerdem einen Teil des Stromkreises durch den Schalter bildet, ergibt sich ein einfacher Aufbau.

Es ist zwar an sich bekannt, den Hochdruckbehälter eines Schalters, dessen Gas beim Schalten wiederholt verwendet wird, innerhalb eines Niederdruckbehälters anzuordnen, in dem das Gas nach dem Passieren des Lichtbogens aufgefangen wird. Bei dem bekannten Schalter weisen jedoch Niederdruckbehälter und Hochdruckbehälter Erdpotential auf. Sie bilden auch nicht das eigentliche Schaltergehäuse, denn die Hochspannung führenden Teile, wie Schaltstücke, Anschlußklemmen usw., werden von Isolierstoffrohren getragen, oder sie sind in diesen angeordnet. Die Isoh'erstoffrohre müssen für den vollen Druck des Löschmittels bemessen sein. Dies ist wegen der bekanntlich geringen Festigkeit der Isolierstoffe un Vergleich zu Metallen ungünstig. Außerdem kann der Hochdruckbehälter im Gegensatz zur Erfindung nicht als Konstruktionselement und als Teil des Strompfades dienen.

Druckgasschalter
mit einem geschlossenen Gehäuse

Anmelder:

Westinghouse Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. P. Ohrt, Patentanwalt,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 24. September 1959 (Nr. 842 069)

Winthrop Leeds, Pittsburgh, Pa. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

Die bei der Erfindung vorzugsweise verwendeten Gase Schwefelhexafluorid und/oder Selenhexafluorid sind als Lösch- und Isoliermittel für Leistungsschalter ebenfalls bekannt. Bei dem Schalter nach der Erfindung sind sie deshalb besonders vorteilhaft, weil sie wegen ihrer bekannten guten Isolationsfestigkeit kleine Abmessungen der in den Niederdruckbehälter ragenden Durchführungen ermöglichen. Die erfindungsgemäße Schalterausbildung kommt der Verwendung dieser Gase dadurch entgegen, daß die Anbringung der beweglichen Schaltstücke am Hochdruckbehälter nur kurze Strecken für die Löschmittelströmung ergibt. Deshalb erhält man auch bei den verhältnismäßig schweren Gasen Schwefelhexafluorid und Selenhexafluorid unverzögert eine Löschwirkung, sobald ein Ventil zur Steuerung der Löschmittelströmung geöffnet wird. Das genannte Ventil kann zweckmäßig durch ein von Erdpotential aus betätigtes Steuerventil geöffnet werden.

In den Figuren ist die Erfindung an einem Schalter erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Poles eines mehrpoligen Druckgasschalters gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ist ein Teilschnitt durch das Gehäuse des Schalters nach Fig. 1. Die Schaltstücke und das Ventil sind in der Ausschaltstellung dargestellt; in

Fig. 3 ist ein Schnellschlußventil zur Steuerung der Bewegung der beweglichen Schaltstücke gezeigt.

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Der als Ganzes mit 1 bezeichnete Druckgas- durch Leitungen 46 zugeführt, die die Zylinder 47 bei schalterpol besteht aus einem Antriebsgehäuse 2, 48 mit einer vertikal verlaufenden Isolierstoffleitung

einem Stützisolator 3, beispielsweise aus Porzellan, 49 verbinden. Aus der Leitung 49 aufsteigendes und einem Hochspainnungspotential führenden Metall- Druckgas wird also durch die Leitungen 46 zugeführt, gehäuse 4. Die Enden des Gehäuses 4 sind Vorzugs- 5 so daß die Stößel 42 nach oben bewegt werden. Daweise durch Deckel 5 und 6 abgeschlossen, die eine durch ergibt sich die Drehbewegung der Klinken 41,

Wartung der inneren Teile ermöglichen, durch die die Einschaltung des Schalters freigegeben

Am oberen Ende des Gehäuses 4 sind bei 7 zwei wird.

abgewinkelte metallische Rohre 8 angeschraubt, in Wie Fig. 2 zeigt, wird der Hochdruckbehälter 16 die sich zwei Durchführungen 9 und 10 erstrecken. io durch eine senkrecht verlaufende Speiseleitung 50 mit An den äußeren Enden der Durchführungen sind in dem Druckgas aufgefüllt. Die Leitung 50 besteht aus bekannter Weise Leitungsanschlüsse 11 und 12 vor- Isoliermaterial. Sie verläuft im Inneren des Stützgesehen. Eine weitere Öffnung für die Wartung wird isolators 3.

mit einem Deckel 13 verschlossen. Der Zweck dieser In der Einschaltstellung des Schalters 1 verläuft

Öffnung wird später beschrieben. 15 der Stromkreis durch den Schalter vom Leitungs-

WieFig. 2 zeigt, besitzt der Schalter zwei identische anschluß 11 zum Durchführungsbolzen 51, durch die

Unterbrechungseinrichtungen 15, die an gegenüber- Durchführung 9 zum feststehenden Schaltstück 34,

liegenden Enden eines; Hochdruckbehälters 16 liegen. dem beweglichen Schaltstück 32, dem Antriebskolben

Der Hochdruckbehälter sitzt mitten im Gehäuse 4, 31, den Wänden des Zylinders 37 (hierbei können

das nur einen verhältnismäßig geringen Druck aus- 20 flexible Verbindungsleiter verwendet werden) zu den

zuhalten hat. Mit dem oberen Ende der zwei Unter- seitlich verlaufenden Tragstücken 52, an denen der

brechungseinrichtungen 15 sind Düsen 17 verbunden, Zylinder 37 angschraubt ist, durch die Wand des

durch die ein Lichtbogen 18 gezogen wird. Der Licht- Hochdruckbehälters 16, die Tragstücke 52 auf der

bogen ist zur Erläuterung eingezeichnet, obwohl die rechten Seite des Behälters 16 und von dort durch

Schaltstücke die Endlage der Ausschaltbewegung ein- 25 die rechts gelegene Unterbrechungsemrichtung 15 in

nehmen. gleicher Weise bis zum Durchführungsbolzen 53 der

Mit dem Hochdruckbehälter 16 ist ein Blasventil Durchführung 10 zum Leitungsanschluß 12 (Fig. 1). 19 verbunden. Das Ventil besteht aus einem druck- In der Einschaltstellung des Schalters berühren die entlasteten Ventilator 20> der von einem Antriebs*- Schaltstifte 32, wie ersichtlich ist, die Kontaktfinger kolben 21 bewegt wird. Der Antriebskolben 21 wird 30 33 der feststehenden Schaltstücke 34. Zum Öffnen normalerweise auf beiden Seiten vom Hochdruck be- des Schalters 1 wird durch einen im Antriebsgeaufschlagt, da er mit einer Bohrung 22 versehen ist. häuse 2 gelegenen geeigneten Antrieb die aus Isolier-Außerdem wird der Kolben durch eine Druckfeder stoff bestehende Auslösestange 26 nach unten bewegt. 23 in die EinschaltsteEung gedrückt. Zum Öffnen des Diese Bewegung öffnet das Steuerventil entgegen der Ventiles wird der Druck unterhalb des Kolbens 21 35 Wirkung der Feder 54. Beim Öffnen des Steuerim Raum 24 abgesenkt. Zu diesem Zweck wird ein ventiles sinkt der Druck im Raum 25 unterhalb des Steuerventil 25 geöffnet. Das Ventil 25 wird von Kolbens 21, weil das Gas in das Innere 55 des GeHand über eine Isolierstoffstange 26 betätigt, die sich häuses 4 entströmt, das nur einen relativ geringen durch den Stützisolator 3 in das Antriebsgehäuse 2 Druck von beispielsweise 2,1 at aufweist,
erstreckt (Fig. 2). Zu den Düsen 17 führen zwei sich 40 Da der Druck im Raum 56 auf der Oberseite des nach entgegengesetzten Seiten erstreckenden Rohre Kolbens 21 damit höher ist als der Druck im Raum 27, 28, die von einem Verteiler 29 ausgehen. 24, bewegt sich der Kolben 21 nach unten und drückt

Das aus dem Hochdruckbehälter 16 ausströmende die Feder 23 zusammen. Dadurch gelangt ein Strom

Gas dient in bekannter Weise nicht nur zur Löschung Hochdruckgas durch die Rohre 27, 28 in die durch

des Lichtbogens. Wegen der Öffnungen 30 wirkt das 45 die Pfeile angegebene Richtung. Der Gasstrom drückt

Gas auch gleichzeitig auf die Antriebskolben 31, die die den beweglichen Schaltstücken zugeordneten KoI-

mit den beweglichen Schaltstücken 32 verbunden ben 31 entgegen der Wirkung der Federn 36 nach

sind. Die Antriebskolben werden dadurch in die Aus- unten. Gleichzeitig gelangt ein Teil des Gases nach

schaltstellung nach unten gedrückt, wie in Fig. 2 ge- oben und strömt durch die Düsen 17 ab, wobei die in

zeigt ist. 50 Reihe geschalteten Lichtbogen 18 gelöscht werden.

Die oberen Enden der beweglichen Schaltstücke 32 Das Gas entströmt dann in das Innere 55 des unter

wirken mit feststehenden federnden Kontaktfingern niedrigem Druck stehenden Gehäuses 4. Die Klinken

35 zusammen, die zusammen das feststehende Schalt- 41 verriegeln die beweglichen Schaltstücke 32, wenn

stück 34 bilden. diese ihre Endstellung der Ausschaltbewegung er-

Wie dargestellt, werden die Antriebskolben 31 55 reicht haben.

durch Druckfedern 36 nach oben gedrückt, die in den In der Ausschaltstellung des Schalters 1 bestehen,

Zylindern 37 untergebracht sind. An den unteren wie ersichtlich, zwei Trennstrecken zwischen den

Enden 38 der beweglichen Schaltstücke ist eine Nut Schaltstücken 32, 34. Die Trennstrecken bleiben

40 vorgesehen, in die eine Klinke 41 eingreift. Die wegen der Klinken 41 erhalten. Der Antrieb für die

Klinke hält den Schalter in der Ausschaltstellung. 60 Bewegung der Auslösestange 26 ist so eingestellt, daß

Die Klinke 41 wird durch eine nicht dargestellte die Stange 26 etwa im Zeitpunkt der Lichtbogen-Feder in die Verriegelungsstellung gedrückt. Zum löschung freigegeben wird. Deshalb schließt die Feder Lösen der Verriegelung ist ein Stößel 42 vorgesehen, 34 dann das Steuerventil. Wegen der öffnung 22 im der durch eine Druckfeder 43 nach unten bewegt Kolben 21 gleicht sich der Druck zwischen den Räuwird. Nach oben kann der Stößel 42 durch eine Er- 65 men 24 und 56 aus, so daß die Feder 23 das Ventil höhung des Druckes im Raum 44 unterhalb eines 20 schließen kann. Dies ist deswegen vorteilhaft, um Kolbens 45 bewegt werden, der mit dem Stößel 42 an Hochdruckgas zu sparen, das im Hochdruckverbunden ist. Das dafür benötigte Druckgas wird behälter 16 vorhanden ist. Die beim Schalten auftre-

tend© Verminderung des Gasdruckes im Hochdruckbehälter 16 wird durch Gas ausgeglichen, das durch die Leitung 50 dem Behälter 16 zugeführt wird.

Zum Einschalten des Schalters 1 wird Hochdruckgas durch das Rohr 41 in die Bereiche 44 unterhalb der Stößelkolben 45 geleitet. Durch das Anheben der Stößel 42 werden die Klinken 41 gelöst, so daß die Einschaltfedern 36 die beweglichen Schaltstücke 32 gegen die Kontaktfinger 33 drücken. Der Stromkreis durch den Schalter ist dann geschlossen.

Um ein schnelles Einschalten zu gewährleisten, sind Rückschlagventile 60 vorgesehen. Wie Fig. 3 zeigt, bestehen die Rückschlagventile aus einer Kugel 61, die eine Öffnung 62 verschließt. Bei der Einschaltbewegung der beweglichen Schaltstücke 32 und der mit ihnen verbundenen Kolben 31 wird ein Unterdruck im Raum 63 unterhalb der Kolben 31 dadurch vermieden, daß bei einem Unterdruck die Kugel abgehoben und eine Gasströmung durch das Ventil 60 ermöglicht wird. Deshalb kann die Einschaltfeder 36 das bewegliche Schaltstück unbehindert gegen die feststehenden Kontaktfinger 33 drücken.

Das Innere 66 des Stützisolators 3 ist gegenüber dem Gas im Behälter 4, das unter einem Druck von etwa 2,1 at steht, durch einen Faltenbalg 65 abgedichtet. Für den Fall, daß der Stützisolator dem genannten Druck standhalten kann, kann er ebenfalls mit dem Gas gefüllt werden. Der Faltenbalg kann dann entfallen.

Bei der Wartung des Schalters 1 sind lediglich die Deckel 5 und 6 durch Lösen der Schrauben 67 abzunehmen. Danach können die Unterbrechungseinrichtungen 15 seitwärts aus den Öffnungen des Gehäuses 4 ausgebaut werden. Dazu werden die Zylinder 37 von den Tragstangen 52 abgeschraubt.

Wie Fig. 2 zeigt, kann das Gehäuse 4 mit einem geeigneten Löschmittel, wie z. B. Schwefelhexafluorid (SF₆), unter einem verhältnismäßig geringem Druck von 2,1 at gefüllt sein. Unter hohem Druck stehendes Gas von beispielsweise 10 bis 14 at ist sowohl in einem nicht dargestellten Behälter auf Erdpotential als auch in dem Behälter 16 im Gehäuse 4 auf Hochspannungspotential vorgesehen. Wenn das Steuerventil 25 durch eine nach unten gerichtete Bewegung der Auslösestange 26 geöffnet wird, wird der Druck hinter dem Blasventilkolben 21 abgesenkt, so daß sich der Kolben sofort nach unten bewegt. Deshalb kann Hochdruckgas zu den beiden Ausschaltkolben 31 gelangen, die ebenfalls nach unten bewegt und in der Ausschaltstellung verklinkt werden. Die Lichtbogen 10, die in den aus Polytetrafluoräthylen bestehenden Düsen 17 gezogen werden, werden durch den Hochdruckstrom des SF₀-Gases gelöscht, der aus den Düsen in dem Behälter des Gehäuses 4 mit einem verhältnismäßig geringen Druck abströmt. Zum Einschalten wird Gas auf die Kolben 45 unter den Klinken 41 geführt. Dadurch werden die Klinken durch Stößel gelöst. Die Einschaltfedern 36 können die Schaltstück© schließen. Besondere Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß wenig Schwefelhexafluorid benötigt wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß keine besondere Betätigungseinrichtung mit schweren Antriebsstangen oder Verbindungsstücken benötigt wird. Als dritter Vorteil ist zu nennen, daß der maximale Druck nur etwa 14 at beträgt. Dieser ist nur für den Hochdruckbehälter vorgesehen. Das Schaltergehäuse selbst wird nur durch einen kleinen Druck von etwa 2,1 at beansprucht. Da dieser Druck auf allen Außenflächen des Hochdruckbehälters 16 vorliegt, genügt es, diesen für die Druckdifferenz zwischen dem Hochdruckbehälter und dem Schaltergehäuse zu bemessen.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Druckgasschalter mit einem metallischen, Hochspannung führenden Gehäuse, das zwei in Reihe geschaltete Unterbrechungsstellen enthält und mit zwei Durchführungen versehen ist, an denen die feststehenden Schaltstücke der beiden Unterbrechungsstellen befestigt sind, dadurch ge kennzeichnet, daß das Gehäuse in an sich bekannter Weise als geschlossener Niederdruckbehälter ausgebildet ist, der einen Hochdruckbehälter für ein gasförmiges Löschmittel, vorzugsweise Schwefelhexafluorid (SF₆) und/oder Selenhexafluorid (SeF₆), enthält, und daß gleichzeitig die beweglichen Schaltstücke der beiden Unterbrechungsstellen am Hochdruckbehälter angebracht und durch diesen elektrisch verbunden sind.

2. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechungsstellen an gegenüberliegenden Enden, vorzugsweise den Stirnseiten des zylindrisch ausgebildeten Hochdruckbehältersi, angeordnet sind.

3. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Schaltstücke in an sich bekannter Weise mit einem Kolben versehen sind, der in einem am Hochdruckbehälter befestigten Zylinder gleitet.

4. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Hochdruckbehälter ein gemeinsames Ventil zur Steuerung der Löschmittelzufuhr zu den beiden Unterbrechungsstellen angebracht ist.

5. Druckgasschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse von einem etwa konzentrisch zum Hochdruckbehälter sitzenden Zylinder gebildet wird, dessen Stirn-Seiten durch lösbare Deckel verschlossen sind.

6. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Durchführungen getragenen feststehenden Schaltstücke in Metallrohren sitzen, die an das Gehäuse angeschraubt sind.

Bi Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 628 853, 633 818, 691131, 695 077;
belgische Patentschrift Nr. 512 921.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen