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Lasttrennschalter Es ist bekannt, Lasttrennschalter mit Löschkammern
aus gasabgebendem Material auszurüsten, um den beim Ausschalten entstehenden Lichtbogen
zum Erlöschen zu bringen. Als Material für diese Löschkammern werden vor allem organische
Stoffe verwendet, weil diese sich durch eine besonders große Gasabgabe auszeichnen.
Beispielsweise wird in großem Umfang Melaminharz eingesetzt. Dies ist ein Triazinderivat,
das unter Druck verspritzt oder verpreßt wird. Trotz sehr guter Löschwirkung läßt
dieses Material zu wünschen übrig. Zum Beispiel kann es sich bei Feuchtigkeitsaufnahme
verziehen.
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Es ist ferner bekannt, Löschkammern aus Thermoplasten, vor allem auf
Acrylsäurebasis aufzubauen. Thermoplaste sind organische Stoffe, die bei Erwärmung
unter irreversibler Formänderung erweichen, hei Abkühlung aber wieder fest werden.
Sie werden als Halbzeuge, z. B. Platten oder Rohre, bezogen. Zur Herstellung von
Löschkammern können diese Halbzeuge bei Erwärmung in begrenztem Maße verformt werden.
Die Gestaltungsmöglichkeiten sind jedoch, falls von diesen Halbzeugen ausgegangen
wird, beschränkt. Außerdem muß bei den bisher als günstig angesehenen thermoplastischen
Werkstoffen, wie z. B. Polymethacrylaten, noch mit einer störenden Rußabsonderung
gerechnet werden, die als leitende Schicht die elektrische Festigkeit der Kammer
beeinträchtigt. Man hat deshalb als Abhilfe in der Löschkammerwand Einsätze aus
nicht organischem Material, beispielsweise aus Keramik oder Borsäure, vorgesehen.
Diese Einsätze können aber die Löschwirkung beeinträchtigen. Überdies verteuern
sie die Herstellung.
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Man hat auch bereits daran gedacht, Löschkammern aus Gießharzen anzufertigen.
Dadurch würden sich auch komplizierte Formen verhältnismäßig einfach herstellen
lassen. Die bisher üblichen Gießharze, vor allem auf Bisphenolbasis, neigen aber
noch mehr als die vorerwähnten Stoffe dazu, unter der Einwirkung des Lichtbogens
Kohlenstoff abzugeben. Dies gilt entsprechend für Epoxydharze, zu deren Härtung
nach einem älteren Vorschlag ein Mischpolymerisat mit einer polymerisierbaren aliphatischen
Verbindung mit mindestens einer Kohlenstoffdoppelbindung als ein Bestandteil verwendet
werden soll.
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Gemäß der Erfindung werden als Löschkammermaterial für die Löschkammern
von Lasttrennschaltern aliphatische oder cycloaliphatische Epoxydharze (Mono- und
Polyepoxydverbindungen) verwendet, die mit aliphatischen öder cycloaliphatischen
Säureanhydriden oder primären oder sekundären Polyaminen gehärtet sind. Diese Epoxydharze
haben sich in umfangreichen Untersuchungen als geeignet erwiesen. Sie haben gemessen
an den bisher üblichen Löschkammermaterialien ein ausgezeichnetes Löschvermögen.
In mechanischer Hinsicht genügen sie allen Anforderungen. Sie lassen sich z. B.
leicht verarbeiten. Sie zeichnen sich weiter dadurch aus, daß bei pyrolytischer
Zersetzung keine nennenswerten Niederschläge entstehen, die die elektrische Festigkeit
beeinträchtigen. Dies scheint darauf zurückzuführen zu sein, daß im Gegensatz zu
aromatischen Harzen keine ringförmigen Atomanordnungen mit Kohlenstoffdoppelbindungen
vorliegen, die offenbar wegen ihrer Ähnlichkeit mit dem Kristallaufbau des Graphits
zu einer starken Rußbildung führen.
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Unter den nach der Erfindung verwendeten Epoxydharzen hat sich ein
aliphatisches Epoxydharz mit einem Epoxydäquivalent von etwa 160 als besonders günstig
herausgestellt. Dieses Epoxydharz zeigt ein ausgesprochenes Minimum an leitenden
Ablagerungen. Das Harz kann mit einem cycloaliphatischen Amin oder Säureanhydrid
gehärtet werden. Geeignete Härter sind beispielsweise cycloaliphatische diprimäre
Diamine mit einem Molekulargewicht zwischen 200 und 300, wie sie durch Kondensation
von Nitrocyclohexan mit Aldehyden oder Ketonen und anschließender Reduktion der
Nitrogruppen entstehen. Das vorerwähnte aliphatische Epoxydharz mit einem Epoxydäquivalent
von etwa 160 kann auch mit aliphatischen Säureanhydriden gehärtet werden. In Weiterbildung
der Erfindung wird dazu Maleinsäureanhydrid
verwendet, das sich
unter anderem durch seine Preiswürdigkeit auszeichnet.
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Die Epoxydharze nach der Erfindung können wegen ihrer guten mechanischen
Eigenschaften zum Aufbau von selbsttragenden Löschkammern dienen. Dies bedeutet,
daß man die Löschkammer, bei den bekannten Flachlöschkammern also beispielsweise
die den Löschkammerschlitz begrenzenden Platten, als Ganzes aus den Epoxydharzen
herstellen kann. Besondere Versteifungen zur Vergrößerung der mechanischen Festigkeit
werden hierbei nicht benötigt. Es ist aber auch ohne Schwierigkeiten möglich, Einlagen
einzugießen, z. B. um daran Metallteile, wie Schaltstücke, zu befestigen.
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Die Epoxydharze nach der Erfindung können ferner in an sich bekannter
Weise als Füllmaterial verwendet werden. Zu diesem Zweck werden die Harze ausgehärtet
und dann auf eine Korngröße zermahlen, die für die folgende Verarbeitung, z. B.
das Verpressen mit einem Bindemittel, benötigt wird.
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Die Epoxydharze nach der Erfindung können auch selbst in an sich bekannter
Weise mit verschiedenen Stoffen gefüllt werden. In elektrischer Hinsicht besonders
günstig ist ein Zusatz von hochmolekularem Polyoxymethylen. Polyoxymethylen gibt
bei pyrolytischer Zersetzung keinen Kohlenstoff ab, der zu leitenden Niederschlägen
führt. Es enthält so viel Sauerstoff; daß der gesamte im Molekül vorhandene Kohlenstoff
in flüchtige Sauerstoffverbindungen übergeführt wird. Die Oberfläche bleibt daher
auch bei stärkster Beanspruchung einwandfrei. Ein mit hochmolekularem Polyoxymethylen
gefülltes erfindungsgemäßes Epoxydharz kann beispielsweise so verarbeitet werden,
daß das Harz in zähflüssigem Zustand mit einem Spachtel auf einen Stützkörper aufgestrichen
wird. Hierbei kann man durch die Wahl der Korngröße des Polyoxymethylens die Dicke
der aufgetragenen Schicht bestimmen.
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Die Epoxydharm nach der Erfindung können ferner als an sich bekannte
Auskleidung in einen Stützkörper eingegossen werden. Als Stützkörper können mit
Vorteil billige Thermoplaste verwendet werden, die als Löschkammermaterial selbst
nicht geeignet sind, da sie in zu starkem Maße Kohlenstoff abgeben. Zum Beispiel
können Polystyrole verwendet werden. Dabei kann man das Gießharz von der der Innenseite
der Löschkammer entsprechenden Seite in den Stützkörper eingießen, wenn es auf die
Oberflächenbeschaffenheit nicht genau ankommt. Unter Umständen kann die Harzschicht
auch im Tauchverfahren auf die Stützkörper aufgebracht werden.
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Ein für die Harze nach der Erfindung besonders günstiges Verarbeitungsverfahren
besteht in Weiterbildung der Erfindung darin, daß ein mit einer Ausnehmung versehener
Stützkörper auf ein der Innenseite der Löschkammer entsprechendes Formstück gelegt
wird. Dabei entsteht durch die Ausnehmung im Stützkörper ein Raum, der durch die
Stützkörperwand und das Formstück begrenzt ist. Dieser Raum wird durch eine Öffnung
in der Wand des Stützkörpers mit dem Epoxydharz nach der Erfindung ausgegossen.
Das Formstück bestimmt die Oberfläche der dem Löschkammerinneren zugekehrten Seite.
Eine weitere Nachbearbeitung ist deshalb nicht erforderlich.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im folgenden an Hand
der Figuren zwei Ausführungsbeispiele beschrieben. Dabei zeigt F i g. 1 einen Lasttrennschalter
mit einer Löschkammer nach der Erfindung, F i g. 2 eine Löschkammerseitenansicht
in vergrößertem Maßstab, F i g. 3 eine Ansicht der Löschkammer nach F i g. 2 in
Richtung des Pfeiles 111.
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Der in F i g. 1 dargestellte Lasttrennschalter für Mittelspannungen,
z. B. 10 kV, besitzt pro Pol zwei Stützisolatoren 1 und 2, die von einem Grundrahmen
5 getragen werden. Auf den Stützisolatoren sitzen Anschlußschienen 3 und 4. Die
der Trennstrecke zugekehrten Enden 8 und 9 der Anschlußschienen sind in bekannter
Weise umgebogen, so daß feststehende Schaltstücke gebildet werden. Das Hauptschaltmesser
12 des Schalters ist an seinem rechten Ende mit einem Bolzen 13 schwenkbar gelagert.
Mit dem Messer 12 ist eine Zugstange 14 gelenkig verbunden. Das andere Ende der
Zugstange ist über eine Schraube 15 mit einem Arm 16 der Schalterwelle 17 verbunden.
Der Schalter besitzt ferner ein Lichtbogenmesser 20, das mit einem feststehenden
Lichtbogenschaltstück 21 in einer Löschkammer 22 in bekannter Weise so zusammenwirkt,
daß das Hauptschallmesser leistungslos geöffnet und erst danach ein Lichtbogen zwischen
dem Lichtbogenschaltstück 21 und dem Lichtbogenmesser 20 gezogen wird.
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Die Löschkammer 22 ist als Flachlösehkammer aus zwei symmetrischen,
im wesentlichen ebenen Teilen 23, 24 zusammengesetzt, die miteinander verschraubt
sind. Beide Teile bestehen aus einem aliphatischen Epoxydharz mit einem Epoxydäquivalent
von etwa 160, das mit einem cycloaliphatischen diprimären Diamin mit einem
Molekulargewicht von 238 gehärtet ist. Die Löschkammerteile 23, 24 sind in selbsttragender
Bauweise unter Verwendung von Kunststoff-, z. B. Polyäthylenformen, gegossen. Die
Löschkammer zeichnet sich durch eine große elektrische Festigkeit aus. Trotz der
Entwicklung so großer Gasmengen, daß eine schnelle Löschung des Ausschaltlichtbogens
zwischen dem Lichtbogenmesser 20 und dem feststehenden Lichtbogenschaltstück 21
erreicht wird, tritt keine nachteilige Verrußung der Löschkammerinnenfiäehe auf.
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Die in den F i g. 2 und 3 dargestellte Flachlöschkammer besteht ebenfalls
aus zwei symmetrischen Löschkammerteilen 23, 24, wie insbesondere die F i g. 3 erkennen
läßt. Jeder der Löschkammerteile besitzt einen Stützkörper 25 mit einer der Löschkammerinnenseite
zugekehrten Ausnehmung 26, deren Rand 27 gestrichelt eingezeichnet ist. Der Stützkörper
25 besteht aus schlagfestem Polystyrol. Er kann bei besonders großen mechanischen
Anforderungen auch von einem Schichtstoff gebildet werden, beispielsweise einem
harzgetränkten Hartgewebe, da er durch den Lichtbogen nicht beansprucht wird Die
Ausnehmung 25 ist mit einem aliphatischen Epoxydharz mit einem Epoxydäquivalent
von etwa 160 gefüllt, das mit Maleinsäureanhydrid, also einem aliphatischen
Säureanhydrid, gehärtet ist. Das Harz ist der Anschaulichkeit halber in der Figur
durch eine Schraffur mit strichpunktierten Linien unter 45° angedeutet. Das Harz
wird durch eine Öffnung 28 in den Zwischenraum gegossen, der durch die Ausnehmung
26 zwischen dem Stützkörper und einem nicht dargestellten, im wesentlichen ebenen
Formstück begrenzt wird. Beim Gießen liegt der Stützkörper auf dem Formstück, das
die Innenseite der Epoxydharzauskleidung bestimmt. Ein Nacharbeiten
ist
nicht erforderlich, da die mit Hilfe des Formstückes erreichbare Oberflächenbeschaffenheit
vollkommen ausreicht. Weitere Formen werden nicht benötigt. Durch die drei Öffnungen
30, die über den Bereich der Ausnehmung 26 verteilt im Stützkörper 25 vorgesehen
sind, kann die Luft beim Eingießen des Epoxydharzes entweichen, so daß ein blasenfreier
Gießharzeinsatz im Stützkörper entsteht. Außerdem ergibt das in die Löcher eindringende
Harz eine Verankerung des Einsatzes im Stützkörper.
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In den Ausführungsbeispielen wurden Lasttrennsehalter mit Flachlöschkammern
beschrieben. Die Erfindung ist jedoch auf diese Löschkammerformen nicht beschränkt,
sondern kann auch bei anderen Kammern, z. B. Rohrkammern, bei denen ähnliche Verhältnisse
vorliegen, mit Vorteil angewendet werden.