DE1165718B - Druckgasschalter - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 02 c

Deutsche Kl.: 21c-35/10

Nummer: 1165 718

Aktenzeichen: W 24736 VIII d / 21 c

Anmeldetag: 24. Dezember 1958

Auslegetag: 19. März 1964

Es sind Druckgasschalter bekannt, deren Schalteinrichtung von einem hohlen Stützisolator getragen und von einem aus Kolben und Zylinder bestehenden Druckluftantrieb betätigt wird. Der hohle Stützisolator dient bei diesen Schaltern zumeist zur Druckluftzuführung. Er muß in diesem Fall für den vollen Druck der Druckluft bemessen sein.

Bei anderen Schaltern verlaufen in dem hohlen Stützisolator besondere Druckluftzuführungsleitungen. Der Isolator selbst ist dann frei vom Druck der Druckluft. Er wird deshalb mechanisch nicht so stark beansprucht. Solche Schalter können in ihrer elektrischen Festigkeit dadurch verbessert werden, daß erfindungsgemäß die Entlüftungsleitung des Druckluftantriebes in den Stützisolator mündet und daß das Innere des Stützisolators durch ein Überdruckventil mit der Außenluft in Verbindung steht, das bei einem kleineren Druck als dem Druck der Antriebsluft öffnet.

Die Verbesserung der elektrischen Festigkeit ergibt sich aus folgendem:

Die aus dem Druckluftantrieb in den Stützisolator strömende Luft ist im Vergleich zu normaler Luft trocken, weil sie ihre Feuchtigkeit während der Speicherung im Druckluftbehälter bzw. im Antrieb weitgehend abgegeben hat. Dadurch wird die Bildung vom Kondenswasser im Inneren des Stützisolators vermieden, die zu einer starken Verringerung der elektrischen Festigkeit führen kann. Bei der Erfindung ist kein hoher Druck im Inneren des Stützisolators erforderlich. Der Druck ist durch das Überdruckventil begrenzt. Er muß nur so groß sein, daß das Eindringen von feuchter Luft vermieden wird. Die Erfindung unterscheidet sich daher vorteilhaft von Anordnungen, bei denen eine hohe elekirische Festigkeit durch einen großen Druck der Luft erhalten werden soll. Solche Anordnungen verwendet man z. B. bei Druckluftschaltern mit zwei in Reihe liegenden Schaltstellen, einer Leistungsschaltstelle und einer Trennschaltstelle. Bei diesen ist die Trennschaltstelle in der Ausschaltstellung des Schalters unter den vollen Druck der Druckluft gesetzt.

Im Hinblick auf die große elektrische Festigkeit, die bei der Erfindung im Inneren des Stützisolators erreicht wird, ist es zweckmäßig, ein zum Betätigen des Schalters dienendes Ventil, das die Entlüftungsleitung verschließt, im Inneren des hohlen Stützisolators unterzubringen. Man kann dadurch an Raum sparen und erhält zugleich eine vorteilhaft geschützte Anordnung für das Ventil.

Die Erfindung ist auch für die vorerwähnten Druckgasschalter mit einer Trennstrecke in einem Druckgasschalter

Anmelder:

Westinghouse Electric Corporation,

East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. jur. G. Hoepffner, Rechtsanwalt,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:

Winthrop M. Leeds, Forest Hills, Pittsburgh, Pa.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. ν. Amerika vom 10. Januar 1958

(Nr. 708 298)

Raum geeignet, in dem in der Ausschaltstelung des Schalters ein erhöhter Druck aufrechterhalten wird, welcher zum Schließen der Trennstrecke abgebaut wird. Man kann bei diesen Schaltern den Raum ebenfalls über ein Ventil mit dem Inneren des hohlen Stützisolators verbinden; dann strömt auch die Druckluft aus dem genannten Raum in das Innere des Stützisolators ab. Diese Luft ist ebenso wie die Luft aus dem vorerwähnten Antrieb verhältnismäßig trocken. Dies gilt ganz besonders für den Fall, daß der Raum beim Ausschalten mit der Blasluft gefüllt wird, die den Lichtbogen an der Leistungsschaltstelle bebläst.

Das Ventil, das den Raum erhöhten Druckes zugeordnet ist, kann ebenso wie das dem erwähnten Antrieb im Inneren des hohlen Stützisolators angeordnet sein. Dabei empfiehlt es sich, die Ventile auf Hochspannungspotential anzuordnen und durch eine Isolierstoffstange von Erde aus zu betätigen, weil hierbei nur verhältnismäßig einfache Isolierstoffstangen benötigt werden, die keine großen Kräfte zu übertragen haben. Solche Stangen sind einfacher herzustellen und zu montieren als Hochdruckleitungen für eine pneumatische Betätigung der Ventile.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, in der die F i g. 1A und 1B zusammen einen Längsschnitt eines Druckgasschalters mit den Merkmalen der Erfindung zeigen. Einzelne Teile sind dabei vereinfacht dargestellt. Der Schalter ist in der Einschaltstellung gezeichnet.

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In der Zeichnung ist mit 1 ein Druckgasschalter mit einem T-förmigen Aufbau bezeichnet. Er umfaßt zwei sich seitwärts erstreckende Lichtbogenlöscheinrichtungen 2, die im wesentlichen horizontal von einem zwischen ihnen liegenden metallischen Druckgasbehälter 3 hervorstehen. Der Druckgasbehälter 3 wird von dem oberen Ende eines Hohlisolators 4 getragen, der vorzugsweise aus Porzellan besteht.

Der Isolator 4 wird seinerseits von einem aus Winkeleisen bestehenden Gerüst 5 getragen, das aus geeigneten Tragteilen 6 besteht, die durch zusätzliche Teile 7 verstrebt sind. Jede Lichtbogenlöscheinrichtung 2 besteht aus zwei Lichtbogenschaltstücken 8 und 9 und damit in Reihe liegenden Trennschaltstücken 10 und 11. Der Aufbau ist so getroffen, daß, wie im folgenden näher beschrieben wird, die Lichtbogenschaltstücke 8 und 9 sich zunächst trennen und den zwischen ihnen gezogenen Lichtbogen löschen. Anschließend trennen sich die Trennschaltstücke 10 und 11, wodurch eine Isolationsstrecke im Schalter geschaffen wird, die den Schalter auch nach der folgenden erneuten Schließung der Lichtbogenschaltstücke 8 und 9 geöffnet hält.

Wie Fig. IA zeigt, sind an den Druckgasbehälter 3 Tragplatten 12 α an den äußeren Enden angeschweißt. An den Außenflächen der Tragplatten 12 a sind mit Hilfe geeigneter Schrauben und Muttern Isolierrohre 13 angebracht. Die Isolierrohre 13 dienen zum Aufbau einer Löschkammer 15 und einer Trennkammer 16. Wie dargestellt ist, sind mit den beiden beweglichen Lichtbogenschaltstücken 9 zwei Antriebskolben 17 verbunden, die durch die zum Einschalten dienende Druckfeder 18 auseinandergedrückt werden.

Die beweglichen Lichtbogenschaltstücke 9 wirken mit festen Schaltstücken 8 zusammen, die im wesentlichen tassenförmig ausgebildet sind und eine Düsenöffnung haben. Das feste Schaltstück 8 ist in einem Stück mit einem sternförmigen Tragteil 19 hergestellt, das das feststehende Trennschaltstück 11 trägt. Das feste Trennschaltstück 11 wirkt mit dem beweglichen Trennschaltstück 10 zusammen. Dieses ist mit einem Antriebskolben 20 verbunden, der in einem Zylinder 21 angeordnet ist. Eine zum Einschalten dienende Druckfeder 22 drückt die beiden beweglichen Trennschaltstücke 10 in die Einschaltstellung, in der sie, wie Fig. IA zeigt, mit den festen Trennschaltstücken 11 zusammenwirken.

Das Tragrohr 13 übt auf das umgebende wetterfeste Gehäuse 23, das vorzugsweise aus Porzellan besteht, eine Druckkraft aus. Es dient ferner zum Schutz des Porzellangehäuses vor der Druckwirkung des Lichtbogens. Das Rohr 13 wird durch die Tragplatte 12 a und eine äußere Abdeckkappe 24 auf Zug beansprucht. Die Tragplatte 12 a ist an einem zylindrischen Tragteil 12 befestigt. Ein Rohr 25 führt durch die Abdeckkappe 24 in den Raum 26 hinter den Antriebskolben 20. Ein beweglicher Ventilteller 27, der an dem äußeren Ende des beweglichen Trennschaltstückes 10 angebracht ist, wirkt mit dem Rohr 25 zusammen und verschließt dieses Rohr beim Erreichen der Endlage der Ausschaltbewegung des Trennschaltstückes 10.

Der Druck im Druckgasbehälter 3 wird durch eine Speiseleitung 28, die durch den Tragisolator 4 nach unten führt und über ein Druckventil 29 mit dem Hochdruckbehälter30 (Fig. IB) verbunden ist, auf etwa 17,6 at gehalten. Der Hochdruckbehälter 30 wird von dem Gerüst 5 getragen und enthält Gas von etwa 35 at. Ein Kompressor 31 dient zum Verdichten der Luft bis auf 35 at. Der Kompressor drückt die Luft über eine Leitung 32 in den Hochdruckbehälter 30 und sorgt für die Konstanthaltung des Druckes. Die Speiseleitung 28 besteht aus Isoliermaterial.

In der Einschaltstellung, wie sie die Fig. IA und 1B zeigen, verläuft der Stromkreis durch den Schalter über das Anschlußstück 33. die Abdeckkappe 24, den Antriebszylinder 21. den Kolben 20, das bewegliche Trennschaltstück 10, das feste Trennschaltstück 11, das sternförmige Tragteil 19, das feste Lichtbogenschaltstück 8, das bewegliche Lichtbogenschaltstück 9, den Antriebskolben 17. den Zylinder 34 und durch die auf der rechten Seite gelegene Lichtbogenlöscheinrichtung 2 in ähnlicher Weise bis zu dem rechts gelegenen Anschlußstück 35.

Um die Ausschaltbewegung der beweglichen Lichtbogenschaltstücke 9 zu erreichen, wird die Druckluft aus dem Raum 36 zwischen den zwei Antriebskolben 17 durch eine Steuerleitung 37 abgelassen, die zu einem Zweiwegehahn 38 führt. Der Zweiwegehahn 38 wird durch eine Isolierstange 39 betätigt, die sich innerhalb des Tragisolators 4 nach unten erstreckt und mit einem Anker 40 verbunden ist. Der Anker 40 wird durch eine Ausschaltspule 41 angezogen, die durch Schließen des normalerweise geöffneten Ausschalters 43 von einer geeigneten Stromquelle 42 erregt wird.

Auf diese Weise wird durch das Schließen des Ausschalters 43 die Erregung der Ausschaltspule 41 erreicht. Der Anker 40 und die mit ihm verbundene Stange 39 bewegen sich abwärts und schließen die Hochdruckverbindung 44 des Zweiwegehahnes 38 und öffnen die Auslaßverbindung 45.

Die Auslaßverbindung 45 führt, wie dargestellt, in den Raum 46 im Hohlzylinder 4. Ein Ablaßventil 47 hält die Druckluft im Raum 46 bei im wesentlichen Atmosphärendruck. Das Ventil verhindert jedoch den Eintritt feuchtigkeitshaltiger Luft aus der Umgebung in das Innere des Isolators 4. Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß zum Ausschalten des Schalters 1 nur der Ausschaltknopf 43 gedrückt werden muß. Dadurch wird die Spule 41 erregt und der Anker 40 und die Antriebsstange 39 gegen die von der Druckfeder 48 ausgeübte Kraft nach unten bewegt. Die Druckluft wird so aus dem Raum 36 zwischen den beiden Antriebskolben 17 abgelassen. Die beiden beweglichen Lichtbogenschaltstücke 9 bewegen sich gegeneinander in ihre Ausschaltstellung, was durch die Druckluft im Raum 3 bewirkt wird, die durch die öffnungen 49 der Antriebszylinder 34 auf die Außenflächen der Antriebskolben 17 wirkt. Die beweglichen Lichtbogenschaltstücke 9 bewegen sich sehr schnell gegeneinander wegen der unmittelbaren Nähe des Druckbehälters 3 und der Lage der öffnung 49 im Zylinder 34.

Bei der Ausschaltbewegung der beweglichen Lichtbogenschaltstücke 9 von den mit ihnen zusammenwirkenden festen Schaltstücken 8 werden gleichzeitig zwei in Reihe liegende Lichtbogen in den beiden Lichtbogenlöscheinrichtungen 2 gezogen. Die unter hohem Druck stehende Luft oder ein Gas strömt durch die öffnungen 49 des Zylinders 34 und die Düsenöffnung 50 des festen Schaltstückes 8. Die durch die öffnung 50 strömende Luft löscht den zwischen den Schaltstücken 8 und 9 brennenden Lichtbogen. Sie strömt dann durch das sternförmige Trag-

teil 19 und erhöht den Druck in der Trennkammer 16. Wenn der Druck der Trennkammer 16 so weit angestiegen ist, daß die nach außen gerichtete Bewegung der Kolben 20 gegen die Wirkung der Einschaltfeder 22 erfolgt, dann bewegt sich das bewegliehe Trennschaltstück 20 nach außen von dem Trennschaltstück 11 weg. Der Kolben 20 bewegt sich nach außen, bis das Ventil 27 das innere Ende des Rohres 25 abdeckt. Durch das Abdecken wird das Ausströmen des Gases aus der unter Druck stehenden Trennkammer 16 verhindert. Wegen des hohen Druckes in der Trennkammer 16 kann die zwischen den Trennkontakten 10 und 11 bestehende Trennstrecke ohne weiteres die Leitungsspannung tragen. Bekanntlich erhöht sich nämlich die elektrische Festigkeit eines Gases, wie z. B. Luft, mit wachsendem Druck.

Da der Ausschaltknopf 43 nur kurzzeitig gedrückt wird (die vorher beschriebene Ausschaltbewegung erfolgt außerordentlich schnell), drückt die Feder 48 die Antriebsstange 36 nach der Entregung der Ausschaltspule 41 nach oben. Infolgedessen nimmt der Zweiwegehahn 38 seine ursprüngliche Lage wieder ein und verbindet die Hochdruckleitung 44 mit der Steuerleitung 37. Der Druck im Raum 36 zwischen den Kolben 17 wird bis auf den Druck im Behälter 3 erhöht. Die Druckfeder 18 schließt sehr schnell die Schaltsrecken der beiden in Reihe liegenden Paare von Lichtbogenschaltstücken 8 und 9. Die Trennschaltstücke 10 und 11 bleiben geöffnet.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß in der Ausschaltstellung des Schalters die Lichtbogenschaltstücke 8 und 9 wieder eingeschaltet sind. Dennoch ist der Stromkreis über den Schalter durch die Trennung zwischen den Trennschaltstücken 10 und 11 unterbrochen.

Zum Einschalten des Schalters wird der Einschaltknopf 51 gedrückt und dadurch von der Batterie 42 die Einschaltspule 52 erregt. Der Anker 53 wird angezogen, wobei die Stange 54 nach unten gezogen wird. Dadurch wird der Zweiwegehahn 55 gedreht. Er verbindet dann die Auslaßleitung 56 mit der Steuerleitung 57, die durch den Tragzylinder 12 in den Raum der Trennkammer 16 führt. Der Druck in der Trennkammer 16 wird abgebaut, so daß die Einschaltfeder 22 die Kolben 20 und damit die beweglichen Trennschaltstücke 10 bis zur Berührung mit den festen Trennschaltstücken 11 bewegen kann. Da die Lichtbogenschaltstücke 8 und 9 bereits vorher geschlossen wurden, wird durch dieses Schließen das Einschalten des Leistungsschalters 1 erreicht. Der Einschaltknopf 51 wird nur kurzzeitig betätigt, so daß nach seinem Loslassen die Zugfeder 58 die Stange nach oben bewegt und damit den Zweiwegehahn in seine ursprüngliche Lage zurückführt, wie F i g. 1A zeigt. Die Steuerleitung 57 wird dadurch abgesperrt. Der Schalter 1 ist dann für eine erneute Ausschaltbewegung betriebsbereit.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Druckgasschalter, dessen Schalteinrichtung von einem hohlen Stützisolator getragen und von einem aus Zylinder und Kolben bestehenden Druckluftantrieb betätigt wird, wobei der Hohlraum des Stützisolators nicht zur Druckluftzuführung dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungsleitung des Druckluftantriebes in den Stützisolator mündet und daß das Innere des Stützisolators durch ein Überdruckventil mit der Außenluft in Verbindung steht, das bei einem kleineren Druck als dem Druck der Antriebsluft öffnet.

2. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Betätigen des Schalters dienende Ventil, das die Entlüftungsleitung verschließt, im Inneren des hohlen Stützisolators untergebracht ist.

3. Druckgasschalter nach Anspruch 1 mit einer Trennstrecke in einem Raum, in dem in der Ausschaltstellung des Schalters ein erhöhter Druck aufrechterhalten wird, welcher zum Schließen der Trennstrecke abgebaut wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Raum über ein Ventil mit dem Inneren des hohlen Stützisolators verbunden ist.

4. Druckgasschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil im Inneren des hohlen Stützisolators angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 910 077, 553 832;
französische Patentschriften Nr. 1 054 434,

112 902;
BBC-Nachrichten, 1951, Heft 3, insbesondere

S.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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