DE1161620B

DE1161620B - Circuit breaker in boiler design

Info

Publication number: DE1161620B
Application number: DEA39533A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Egbertus Frowein
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1962-02-09
Filing date: 1962-02-22
Publication date: 1964-01-23
Also published as: CH390349A

Description

Leistungsschalter in Kesselbauform Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter in Kesselbauform mit Druckgas, insbesondere SF., als Lösch- und Isoliermittel im geschlossenen Kreislauf derart, daß der Schalter in einen Hoch- und einen Niederdruckraum unterteilt ist, wobei sowohl beim Ein- als auch beim Ausschalten Druckgas vom Hochdruckrauen über die Schaltstelle durch das bewegliche, als Düsenrohr ausgebildete Schaltstück in den Niederdruckraum strömt, und das Düsenrohr einen Antriebskolben besitzt.Circuit breaker in boiler design The invention relates to a circuit breaker in boiler design with pressurized gas, especially SF., as an extinguishing and insulating agent in the closed circuit such that the switch in a high and a low pressure chamber is divided, both when switching on and off compressed gas from the high pressure roughness via the switching point through the movable switching piece designed as a nozzle tube flows into the low-pressure chamber, and the nozzle tube has a drive piston.

Es sind Druekluftschalter bekanntgeworden, bei denen :das bewegliche Schaltstück als Düsenrohr ausgebildet ist, das in der Einschaltstellung den Abschluß des Lö@schluftbehälters gegen den in die freie Atnnosphäre führenden Auspuffkanal bewirkt. Hierbei wird jedoch der Abschluß des Löchluftbehälters in der Ausschaltstellung durch ein besonderes, vom Düsenrohr getrenntes Sperrventil vorgenommen. Außerdem wird hierbei zum Einschalten ein Federspeicher benötigt, der beim Ausschalten gespannt wird. Eine weitere bekannte Ausführung benutzt das Düsenrohr in der Ausschaltstellung für den Ab:schluß des Löschluftbehälters, während in der Einschaltstellung dafür ein getrenntes Ventil sorgt. Auch hierbei wird zum Einschalten ein Federspeicher benötigt. Einem solchen Federspeicher haftet jedoch immer eine .gewisse Unsicherheit an, welche besonders dort ins Gewicht fällt, wo die Schaltstücke als Druckkontakte ausgebildet sind und der Federspeicher in der Einschaltstellung :den erforderlichen Kontaktdruck sicherzustellen hat. Außerdem bedeuten die getrennten Ventile für den Abschluß des Löschluftbehälters in der Ein- ;bzw. Ausschaltstellung eine Verteuerung des Schalters.Druekluftschalter have become known where: the movable Switching piece is designed as a nozzle tube, which is the conclusion in the on position of the extinguishing air tank against the exhaust duct leading into the free atmosphere causes. In this case, however, the closure of the air container is in the switch-off position made by a special shut-off valve separate from the nozzle pipe. aside from that a spring accumulator is required for switching on, which is tensioned when switching off will. Another known design uses the nozzle tube in the off position for the Ab: conclusion of the extinguishing air tank, while in the on position for it a separate valve ensures. Here, too, a spring accumulator is used for switching on needed. Such a spring accumulator, however, always has a certain degree of uncertainty which is particularly important where the contact pieces act as pressure contacts are formed and the spring accumulator in the on position: the required Has to ensure contact pressure. In addition, the separate valves mean for the Completion of the extinguishing air tank in the inlet; or. Off position an increase in price of the switch.

Ferner ist ein Druckgasschalter mit geschlossenem Gaskreislauf bekanntgeworden, bei dem das bewegliche Schaltstück einen Antriebskolben besitzt, welcher zum Ausschalte. vom Hochdruckgas beaufschlagt wird, während das Einschalten hier ebenfalls durch eine Einschaltfeder erfolgt, wobei eine an dem Kolben :angreifende Verklinkung gelöst wird. Verklinkungen dieser Art neigen jedoch infolge unvermeidlicher Abnutzung leicht zu Störungen. Bei einem weiteren bekannten Schalter dieser Art ist die Einschaltfeder durch einen Magnetantrieb ersetzt. Hierbei ist es jedoch nachteilig, daß zur Speisung :der Magnetspule eine starke und damit teure Hilfsstromquelle gebraucht wird.Furthermore, a pressure gas switch with a closed gas circuit has become known, in which the moving contact piece has a drive piston which is used to switch off. is acted upon by the high pressure gas, while switching on here also by a switch-on spring takes place, a latch acting on the piston: being released will. However, latches of this type tend to be prone to inevitable wear to disturbances. In a further known switch of this type, the closing spring is replaced by a magnetic drive. Here, however, it is disadvantageous that for feeding : the solenoid coil requires a strong and therefore expensive auxiliary power source.

Schließlich ist ein Leistungsschalter bekanntgeworden, bei-dem SFs :als Lösch- und Isoliermittel in geschlossenem Kreislauf benutzt wird, wobei jedoch für den Antrieb der Schaltstücke ein druckluftbetätigter Mechanismus mit Einschaltfeder vorhanden ist. Bei dieser Ausführung ist es nachteilig, daß für den Schaltstückantrieb ein gesondertes Druckluftsystem benötigt wird, da hierfür eigene Versorgungs- lind Überwachungseinrichtungen aufgewendet werden müssen. Außerdem findet nur eine geringe Beblasung der Schaltstrecke während des Einschaltvorganges statt, wodurch die unerwünschte Vorzündung des Lichtbogens begünstigt wird.Finally, a circuit breaker has become known in which SFs : is used as an extinguishing and isolating agent in a closed circuit, however a compressed air operated mechanism with closing spring to drive the contact pieces is available. In this design, it is disadvantageous that for the contact piece drive a separate compressed air system is required because it has its own supply Monitoring equipment must be used. Also takes place only a small Blowing of the switching path takes place during the switch-on process, whereby the undesired Preignition of the arc is favored.

Zur Vermeidung der den bekannten Ausführungen anhaftenden Mängel wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Düsenrohr in beiden Schaltrichtungen vom Hochdruckgas angetrieben wird, indem sein Antriebskolben :als Differentialkolben ausgebildet ist, dessen kleinere Kolbenfläche zum Ausschalten und dessen größere Kolbenfläche zum Einschalten jeweils mit Hochdruckgas beaufschlagt wird, wobei das Düsenrohr sowohl in der Ein- als :auch in der Ausschaltstellung den Abschluß zwischen Hoch- und Niederdruckraum herstellt und das Innere des Düsenrohres in der Einschaltstellung mit dem Niederdruckraum in Verbindung steht.In order to avoid the deficiencies inherent in the known designs proposed according to the invention that the nozzle tube in both switching directions from High pressure gas is driven by its drive piston: called a differential piston is designed, the smaller piston area for switching off and the larger Piston surface is acted upon with high pressure gas for switching on, whereby the Nozzle tube both in the on and in the off position the termination between Produces high and low pressure chamber and the inside of the nozzle tube in the switch-on position is in communication with the low pressure space.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel eines solchen Schalters, teilweise im Schnitt, dar.The drawing shows an embodiment of such a switch, partly in section.

Mit 1 ist der den aktiven Schalterteil umgebende Kessel bezeichnet, der aus zwei, mit Flanschen versehenen Teilen 1 a und 1 b besteht. Zwischen ihnen befindet sich der konisch geformte Tragisolator 2, in dessen Führungsplatte 3 das Düsenrohr 4 beweglich angeordnet ist. Das Düsenrohr 4 trägt an seinem oberen Ende das austauschbare Abbrennstück 5, in dessen Stirnseite die Abschlußdichtung 6 eingebettet ist. Die Dichtung 6 wirkt mit dem Dichtungssitz 7 zusammen und bildet in der gezeichneten Stellung den Abschluß zwischen dem Hochdruckraum 8 und dem Niederdruckraum 9. Das Düsenrohr 4 steht über das Abbrennstück 5 als Druckkontakt an der Stelle 10 mit dem nicht angetriebenen Schaltstück 11 in Eingriff, das seinerseits unter der Wirkung der Feder 12 einen kleinen Weg zurücklegen kann, der durch den Spielraum 14 zwischen dem Anschlagring 13 des Schaltstückes 11 und dem Bund des feststehenden Anschlußbolzens 15 bestimmt ist. Die Befestigung der Teile 7 und 15 im Schalterkessel ist nicht näher dargestellt. Im Inneren des Düsenrohres 4 befindet sich eine Lichtbogenelektrode 16, die durch Rippen getragen wird. Am unteren Ende ist das Düsenrohr 4 mit einem Deckelkolben 17 abgeschlossen, der eine Gleitdichtung 18 trägt und im Gehäuse 19 geführt ist. Außerdem ist ein Führungszylinder 20 vorgesehen, der einen Ventilsitz 20 a besitzt und die Gleitdichtungen 21 enthält. Das Düsenrohr besitzt weiterhin ringsum verteilt mehrere Ausströmöffnungen 22 und die Abschlußdichtung 23 sowie zwei Dämpfungsflansche 24 a, 24 b. Als Einschaltdämpfung ist der Raum 25 und als Ausschaltdämpfung der Raum 26 vorgesehen, wobei beide über die Bohrung 27 mit dem Hochdruckraum 8 in Verbindung stehen. 28 ist ein Gleit kontakt für den Stromübergang zwischen dem Abbrennstiick 5 und der Führungsplatte 3. Das Gehäuse 19 besitzt einen Anschlußstutzen 29 für das Hochdruckgas, das in bekannter Weise über eine nicht näher dargestellte Leitung und .ein Steuerventil »Ein« mit dem Hochdruckraum in Verbindung steht. An der unteren Stirnseite des Gehäuses 19 befindet sich das Steuerventil 30, das eine Rückstellerfeder 31 trägt und auf dessen Federteller 32 in bekannter Weise ein nicht näher dargestellter mechanischer Antrieb einwirkt. Mit 33 ist die Ausströmöffnung bezeichnet. Der Schaltkesseiteil 1 b besitzt an seiner linken Seite ein druckfestes Sichtfenster 34.1 with the boiler surrounding the active switch part is referred to, which consists of two flanged parts 1 a and 1 b. Between them is the conically shaped support insulator 2, in the guide plate 3 of which the nozzle tube 4 is movably arranged. The nozzle tube 4 carries at its upper end the exchangeable burn-off piece 5, in the end face of which the sealing gasket 6 is embedded. The seal 6 interacts with the seal seat 7 and, in the position shown, forms the seal between the high-pressure chamber 8 and the low-pressure chamber 9. The nozzle pipe 4 is in engagement via the burn-off piece 5 as a pressure contact at the point 10 with the non-driven contact piece 11, which in turn, under the action of the spring 12, can cover a short distance which is determined by the clearance 14 between the stop ring 13 of the contact piece 11 and the collar of the fixed connecting bolt 15. The attachment of parts 7 and 15 in the switch boiler is not shown in detail. In the interior of the nozzle tube 4 there is an arc electrode 16 which is supported by ribs. At the lower end, the nozzle tube 4 is closed with a cover piston 17 which carries a sliding seal 18 and is guided in the housing 19. In addition, a guide cylinder 20 is provided which has a valve seat 20 a and contains sliding seals 21. The nozzle tube also has several outflow openings 22 distributed all around and the sealing gasket 23 and two damping flanges 24 a, 24 b. Space 25 is provided as switch-on attenuation and space 26 as switch-off attenuation, both of which are connected to high-pressure space 8 via bore 27. 28 is a sliding contact for the current transfer between the Abbrennstiick 5 and the guide plate 3. The housing 19 has a connection piece 29 for the high pressure gas, which in a known manner via a line (not shown) and a control valve "on" with the high pressure chamber in connection stands. On the lower end of the housing 19 is the control valve 30, which carries a return spring 31 and acts on the spring plate 32 in a known manner, a mechanical drive, not shown. With 33 the outflow opening is designated. The switch shell side part 1 b has a pressure-resistant viewing window 34 on its left side.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende: Zum Ausschalten wird das Steuerventil 30 durch seinen nicht gezeichneten Antrieb z. B. impulsartig nach oben bewegt. Dadurch entleert sich das Innere des unter Hochdruck stehenden Gehäuses 19 über die Ausströmöffnung 33 in den Niederdruckraum 9. Unter Einwirkung der Feder 12 und des ; Hochdruckes auf die ringförmige Wirkfläche des Abbrennstückes 5 bewegt sich dass Düsenrohr 4 nach unten, wobei sich die Dichtung 6 von ihrem Sitz 7 abhebt, nachdem das Schaltstück 11 den kurzen, durch den Zwischenraum 14 vorgegebenen Weg zurückgelegt hat. Das Hochdruckgas strömt dabei aus dem Raum 8 durch das Innere des Düsenrohres 4 und die Öffnungen 22 in den Niederdruckraum 9 und bewirkt in der Schaltstrecke zwischen den Kontakten 10 und 5 die Beblasung und Löschung des Schaltlichtbogens. Die Bewegung des Düsenrohres 4 wird im Gebiet der günstigen Löschstellung dadurch verzögert, daß der Flansch 24 b des Düsenrohres 4 in dem Raum 26 eine Kompressionsdämpfung erzeugt. Die Ausschaltstellung des Düsenrohres 4 ist erreicht, sobald die Dichtung 23 auf dem Sitz 20a des Gehäuses 20 aufschlägt und den Abschluß zwischen den Räumen 8 und 9 herstellt. Während sich erfindungsgemäß die obere Dichtung 6 des Düsenrohres im Frischgasstrom befindet, liegt die untere Abschlußdichtung 23 geschützt im toten Winkel des durch die Öffnungen 22 quer hindurchtretenden Schaltgasstromes.The mode of operation of the arrangement described is as follows: To switch off the control valve 30 is driven by its drive, not shown, for. B. pulsed upwards. As a result, the interior of the high pressure housing 19 is emptied via the outflow opening 33 into the low pressure chamber 9. Under the action of the spring 12 and the; High pressure on the annular active surface of the burn-off piece 5 moves the nozzle pipe 4 downwards, the seal 6 lifting from its seat 7 after the contact piece 11 has covered the short path given by the gap 14. The high-pressure gas flows from the space 8 through the interior of the nozzle tube 4 and the openings 22 into the low-pressure space 9 and causes the switching arc to be blown and extinguished in the switching path between the contacts 10 and 5. The movement of the nozzle pipe 4 is delayed in the area of the favorable extinguishing position in that the flange 24 b of the nozzle pipe 4 in the space 26 generates a compression damping. The switched-off position of the nozzle tube 4 is reached as soon as the seal 23 strikes the seat 20a of the housing 20 and creates the seal between the spaces 8 and 9. While, according to the invention, the upper seal 6 of the nozzle tube is in the fresh gas flow, the lower sealing seal 23 is protected in the blind spot of the switching gas flow passing transversely through the openings 22.

In der Ausschaltstellung ist der Zustand der Kontaktstücke 11 und 5 in an sich bekannter Weise durch das im Schalterkessel druckfeste eingebaute Sichtfenster 34 gut zu beobachten, ohne daß dabei der Schalter demontiert und insbesondere seine Gasfüllung abgelassen zu werden braucht. Da der Schalterkessel ohne weiteres mit der Anlagenerde verbunden werden kann, ist die Kontaktinspektion auch währenddes Betriebes der Anlage möglich. Desgleichen ist damü auch die jeweilige Schaltstellung visuell erkennbar.The state of the contact pieces 11 and 11 is in the switched-off position 5 in a manner known per se through the pressure-resistant built-in viewing window in the switch boiler 34 easy to observe without dismantling the switch and especially his Gas filling needs to be drained. Since the switch boiler with the system ground can be connected, the contact inspection is also during the Operation of the system possible. The respective switch position is also the same visually recognizable.

Zum Einschalten wird das Innere des Gehäuses 19 über den Anschlußstutzen 19 über das nicht näher dargestellte Steuerventil »Ein« mit Hochdruck beaufschlagt. Dadurch wird das Düsenrohr 4 durch seinen Deckelkolben 17 nach oben bewegt, während das Steuerventil 30 bereits unter Wirkung seiner Rückstellfeder 31 geschlossen hatte. Nahezu während der gesamten Einschaltbewegung wird die Schaltstrecke zwischen den sich nähernden Kontakten 5 und 11 beblasen, da die Öffnungen 22 den Durchtritt des Druckgases in den Niederdruckraum 9 freigeben. Zur Dämpfung der Düsenrohrbewegung gegen Ende des Einschalthubes wirkt der Flansch 24 a mit dem Kompressionsraum 25 zusammen. In der Einschaltstellung schließt die Dichtung 6 mit dem Sitz 7 zusammen die Räume 8 und 9 gegeneinander ab, wobei das Innere des Düsenrohres 4 mit dem Niederdruckraum 8 in Verbindung steht.To switch on, the interior of the housing 19 is acted upon with high pressure via the connection piece 19 via the control valve "On", which is not shown in detail. As a result, the nozzle tube 4 is moved upwards by its cover piston 17, while the control valve 30 had already closed under the action of its return spring 31. The switching path between the approaching contacts 5 and 11 is blown almost during the entire switch-on movement, since the openings 22 allow the compressed gas to pass into the low-pressure chamber 9. To dampen the nozzle tube movement towards the end of the switch-on stroke, the flange 24 a interacts with the compression chamber 25. In the switched-on the seal 6 includes with the seat 7 along the spaces 8 and 9 against each other, the interior of the nozzle pipe 4 communicates with the low pressure chamber 8 in connection.

Der Kontaktdruck ergibt sich aus dem großen Kraftüberschuß des auf den Deckelkolben 17 wirkenden Hochdruckes gegenüber der Feder 12 und der Ringfläche an der oberen Stirnfläche des Abbrennstückes 5, die sich zwischen dem Durchmesser des Dichtungssitzes 7 und dem Außendurchmesser des Düsenrohres 4 bzw. seines Abbrennstückes 5 ergibt und auf die der Hochdruck nach unten wirkt.The contact pressure results from the large excess of force on the the cover piston 17 acting high pressure against the spring 12 and the annular surface on the upper face of the burn-off piece 5, which is between the diameter of the sealing seat 7 and the outer diameter of the nozzle pipe 4 or its burn-off piece 5 results and on which the high pressure acts downwards.

Die neue Anordnung besitzt gegenüber den bekannten Ausführungen erhebliche Vorteile. Da sie ohne Schaltfederkraftspeicher und ohne getrennte Abschlußventile zwischen Hoch- und Niederdruckraum auskommt, ermöglicht sie eine :gedrängte und wirtschaftliche Bauweise des Leistungsschalters, wie sie insbesondere für vollgekapselte Innen- -und Freiluftschaltanlagen wertvoll ist. Durch die Verwendung des Hochdruckgases als Antriebsmittel für die Schaltkontakte entfällt insbesondere bei Schaltern, dessen Löschmittel im geschlossenen Kreislauf, wie z. B. bei Schaltern mit SF., gehalten wird, ein besonderes Druckluftantriebssystem. Außerdem findet nahezu während der gesamten Einschaltbewegung eine Beblasung der Schaltstrecke statt, wodurch eine unerwünschte Vorzundung des Lichtbogens weitgehend unterdrückt wird. Die vorgeschlagene Anordnung ist nicht auf das gezeigte Anwendungsbeispiel beschränkt. Sie ist insbesondere auch auf Schalter mit Mehrfachunterbrechung für hohe Ausschaltleistungen anwendbar.The new arrangement has considerable advantages over the known designs. Since it does not require a spring-loaded switch and no separate shut-off valves between the high and low pressure chambers, it enables a compact and economical design of the circuit breaker, which is particularly valuable for fully enclosed indoor and outdoor switchgear. By using the high pressure gas as a drive means for the switch contacts, it is not necessary, especially in the case of switches whose extinguishing agent is in a closed circuit, such as. B. on switches with SF., Is held, a special pneumatic drive system. In addition, the switching path is blown almost during the entire switch-on movement, which largely suppresses undesired pre-ignition of the arc. The proposed arrangement is not limited to the application example shown. In particular, it can also be applied to switches with multiple interruptions for high breaking capacities.

Claims

Claims: 1. Circuit breaker in boiler design with pressurized gas, especially SF, as an extinguishing and isolating agent in a closed circuit such as that the switch is divided into a high and a low pressure chamber, wherein both at one time also when switching off compressed gas from the high pressure chamber via the switching point through the movable switching piece designed as a nozzle tube flows into the low pressure chamber, and the nozzle tube has a drive piston, thereby it is not indicated that the nozzle pipe is in both switching directions from the high pressure gas is driven by its drive piston being designed as a differential piston, its smaller piston area for switching off and its larger piston area for Switching on each with high pressure gas is applied, with the nozzle tube both in the on; as well as in the off position the seal between the high and low pressure areas produces and the interior of the nozzle tube in the switch-on position with the low-pressure chamber communicates.

2. Circuit breaker according to claim 1, characterized in that that the nozzle pipe for the closure between the high and low pressure chamber valve seals carries that on the inflow side in the fresh gas flow and on the outflow side against the switching gases are arranged in a protected manner.

3. Circuit breaker according to claim 1, characterized in that the nozzle tube is designed as a pressure contact on the inflow side and that the switching position and any wear of the contacts can be seen through a sight glass in the switch tank during operation. Considered publications: German Patent Specifications Nos. 544 628, 690130, 691131, 695 051.