DE1192290B - Druckgasleistungsschalter - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche KL: 21c-35/10

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

W31679VHId/21c
14. Februar 1962
6. Mai 1965

An Leistungsschaltern können bekanntlich niederohmige Widerstände vorgesehen werden, um die starken Beanspruchungen der Schaltstrecke durch die wiederkehrende Spannung zu mildern. Ein solcher Widerstand steht z. B. bei Druckgasleistungsschaltern, bei denen der Lichtbogen zwischen zwei Schaltstücken brennt, häufig mit einem dritten Schaltstück in Verbindung, das unabhängig von den beiden anderen in den Bereich des Lichtbogens ragt. Wird der Lichtbogen bei der Löschung durch das Druckgas beblasen, so faßt er auf dem dritten Schaltstück Fuß, wodurch der Widerstand in den Stromkreis eingeschaltet wird.

Ferner ist es bekannt, daß der Widerstand mit zwei Hilfsschaltstücken verbunden ist, die parallel zu beweglichen Hauptschaltstücken liegen, selbst jedoch nicht beweglich sind, sondern feststehen. Auch hier wird der Widerstand dadurch in den Stromzweig eingeschaltet, daß der Lichtbogen durch die Beblasung mit dem Löschmittel auf die HiKsschaltstücke getrieben wird. Schließlich gibt es auch Schalter, bei denen der Widerstand entweder dem beweglichen oder dem feststehenden Hauptschaltstück zugeordnet ist, und zwar in der Weise, daß der Lichtbogen bei seiner Wanderung im Verlauf des Löschvorganges mehr oder weniger große Teile des Widerstandes in den Stromkreis einschaltet.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, die Beanspruchung der vorgenannten Widerstände herabzusetzen. Zu diesem Zweck ist bei einem Druckgasleistungsschalter, bei dem der zwischen zwei Schaltstücken brennende Lichtbogen mit Druckgas beblasen wird und ein drittes Schaltstück unabhängig von den beiden anderen in den Bereich des Lichtbogens ragt, das über einen Widerstand mit einem der anderen Schaltstücke verbunden ist, erfindungsgemäß vorgesehen, daß das dritte Schaltstück beweglich angeordnet ist und während des Ausschaltvorgangs durch das Druckgas entgegen einer Rückstellkraft in die Betriebsstellung in den Bereich des Unterbrechungslichtbogens gebracht wird. Dies hat den Vorteil, daß der Widerstand nur beim Ausschalten beansprucht wird. Beim Einschalten, bei dem üblicherweise keine Druckgasbeblasung der Schaltstrecke vorliegt, ist der Widerstand nicht in Betrieb, weil das zugehörige dritte Schaltstück von der Rückstellkraft aus dem Bereich des Lichtbogens bewegt ist.

Bei einem bekannten Druckgasschalter mit zwei beweglichen Hauptschaltstücken und zwei zu diesen parallelgeschalteten Abbrennelektroden sowie einem dritten Schaltstück, das feststehend angeordnet ist Druckgasleistungsschalter

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:

Charles F. Cromer, Trafford, Pa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 1. März 1961 (92 677) --

und zum Einschalten eines Widerstandes dient, hat man auch bereits ein viertes bewegliches Schaltstück vorgesehen. Dieses Schaltstück hat mit dem Widerstand jedoch nichts zu tun. Es dient lediglich dazu, die Lichtbogenlänge bei großen Stromstärken zu verkleinern. Zu diesem Zweck wird es in die Bahn des Lichtbogens bewegt und schließt einen Teil desselben kurz.

Als Rückstellkraft dient bei der Erfindung zweckmäßig eine Rückstellfeder, die das dritte Schaltstück aus der Betriebsstellung bewegt.

Für Druckgasschalter mit einer Isolierstoffdüse, in der der Lichtbogen gezogen wird, empfiehlt es sich, das dritte Schaltstück außerhalb der Düse anzuordnen und dafür zu sorgen, daß das dritte Schaltstück während des Ausschaltvorgangs in die Betriebsstellung durch eine Bohrung in der Düse gelangt. Das dritte Schaltstück ist dann beim Einschaltvorgang mit Sicherheit außer Betrieb.

Als Antriebsmittel kann in diesem Fall ein radial zur Düse verlaufender Zylinder verwendet werden, in dem ein mit dem dritten Schaltstück verbundener Kolben gleitet. Hierbei kann die genannte Rückstellfeder als Druckfeder ausgebildet und auf der dem dritten Schaltstück zugekehrten Seite des Kolbens angeordnet sein. Die dem Schaltstück abgekehrte Seite des Kolbens wird durch Druckluft beaufschlagt. Zu diesem Zweck ist an den Zylinder in diesem Bereich eine im Druckgasbehälter führende Leitung angeschlossen. Führt diese Leitung zu einem Blasventil, so ist in einfacher Weise erreicht, daß das dritte Schaltstück, wie gewünscht, nur dann

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den Widerstand einschaltet, wenn ein Lichtbogen vorliegt, der beblasen wird.

Die Erfindung ist an Hand eines Ausführungsbeispiels in den Zeichnungen dargestellt. Dabei zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines mehrpoligen Hochleistungsschalters mit den Merkmalen der Erfindung;

F i g. 2 ist ein Längsschnitt durch eines der Gehäuse des Leistungsschalters nach der Fig. 1; darin ist die Unterbrechungseinrichtung in der Einschaltstellung dargestellt;

Fig. 3 zeigt in beträchtlich vergrößertem Maßstab einen Vertikalschnitt durch die rechts gelegene Schaltstrecke der Unterbrechungseinrichtung nach Fig. 2; die Schaltstücke sind in der Ausschaltstellung gezeichnet;

Fig. 4 ist ein Schnitt ähnlich wie der nach Fig. 3; die einzelnen Teile sind in einer Zwischenstellung bei der Ausschaltbewegung gezeichnet;

Fig. 5 zeigt schematisch die Lage der Parallelimpedanzen bei einem Schalter nach der Erfindung.

In den Zeichnungen, insbesondere in Fig. 1, ist mit 1 ein dreiphasiger Druckgasschalter mit zwei verschiedenen Drücken im Gehäuse dargestellt. Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht dieses Schalters. Infolgedessen ist nur ein Gehäuse 2 zu sehen. An der einen Seite des Schalters ist ein Antriebsgehäuse 3 vorgesehen, das einen geeigneten Antrieb enthält. Der Antrieb ist nicht dargestellt. Er ist so ausgebildet, daß gleichzeitig die Unterbrechungseinrichtungen 4 (Fig. 2) in den Gehäusen2 aller drei Pole betätigt werden.

In jedes der Gehäuse 2 erstrecken sich zwei Durchführungen 5, 6, die den zu schaltenden Stromkreis in das Innere der Gehäuse 2 führen. Die Gehäuse 2 und das Antriebsgehäuse 3 sind auf Stahlträgern 7 angeordnet, die auf einem Betonsockel 8 sitzen. An jedem Ende der Gehäuse 2 sind mit Angeln schwenkbar befestigte Deckel 10, 11 vorgesehen, die eine Überwachung der Gehäuse 2 gestatten.

Wie F i g. 2 zeigt, sind an den unteren Enden 12, 13 der Durchführungen 5 bzw. 6 Gußstücke 14, 15 angebracht, die die Unterbrechungseinrichtung 4 tragen.

Die Unterbrechungseinrichtung 4 umfaßt im wesentlichen eine Anzahl in Reihe geschalteter Schaltstreckeneinheiten 16, deren Ausbildung im einzelnen in der F i g. 3 zu sehen ist. Am rechten Ende der Unterbrechungseinrichtung 4 ist ein Hochdruckbehälter 17 vorgesehen. Mit Hilfe des Blasventils 18 wird das Ausströmen des Gases aus dem Hochdruckbehälter 17 in Richtung auf die drei Schaltstrecken 16 gesteuert, durch das der Lichtbogen dort gelöscht wird.

Die bewegliche Schaltstückanordnung 20 besteht aus zwei äußeren längsverlaufenden Isolierstoffstücken 12, die durch Querstücke 22 (F i g. 3) verbunden sind. Im mittleren Bereich der Querstücke sind die beweglichen Schaltstücke 23 befestigt. Die stangenförmigen Schaltstücke wirken mit feststehenden Schaltstücken 24 zusammen. Wie in der F i g. 3 im einzelnen zu sehen ist, bestehen die feststehenden Schaltstücke 24 aus einer Anzahl am Umfang eines Kreises angeordneter Kontaktfinger 25 und einem etwa zentrisch darin angeordneten Lichtbogenhorn 26.

In der Einschaltstellung des Schalters 1, die in der F i g. 3 dargestellt ist, erstreckt sich das Lichtbogenhorn in das Innere 27 des beweglichen Schaltstückes 23. Durch die Kontaktfinger 25, die sich auf das bewegliche Schaltstück 23 legen, ist ein guter Stromübergang gewährleistet. Aus der F i g. 2 geht hervor, daß eine Ausschaltfeder 31 die bewegliche Schaltstückanordnung in Ausschaltrichtung nach links drückt. Die Kraft wird in der Einschaltstellung

ίο durch eine Antriebsstange 32 aufgenommen, die aus Isoliermaterial besteht und die Schaltstückanordnung mit dem äußeren Antrieb im Antriebsgehäuse 3 verbindet.
Zum Verständnis der Erfindung genügt es, zu wissen, daß beim Betätigen des Blasventils 18 der Ventilteller 33 (Fig. 3) nach rechts von seinem Ventilsitz weggedrückt wird, so daß Gas in der Richtung der Pfeile 35 ausströmen kann. Das Gas gelangt nicht nur in die dargestellte Schaltstrecke 16, sondern auch durch eine Anzahl Isolierstoffrohre 37 und 38 in die benachbarten Schaltstrecken 16. Die Anordnung wird zweckmäßig so getroffen, daß gleichzeitig ein ausreichender Gasdruck in allen drei Schaltstrecken 16 zu dem Zeitpunkt vorliegt, in dem sich die Schaltstücke voneinander trennen. In diesem Fall wird eine gleichzeitige Löschwirkung in jeder der Schaltstrecken 16 ausgeübt.

In der Fig. 2 ist dargestellt, daß die feststehenden Schaltstücke 24 durch zwei Isolierstoffstangen 39, die an den Gußteilen 14„ 15 befestigt sind, miteinander verbunden und gleichzeitig an den Gußteilen angebracht sind. Außerdem geht aus der Figur hervor, daß die feststehenden Schaltstücke 24 der mittleren und linken Schaltstrecke 16 auch sich nach rechts erstreckende feststehende Kontaktfinger 40 aufweisen. Diese Kontaktfinger dienen als Führung des benachbarten beweglichen Schaltstückes 23. Sie übertragen den Strom von diesen beweglichen Schaltstücken auf das angrenzende feststehende Schaltstück 24 der benachbarten Schaltstrecke.

Beim Ausschalten wird der nicht dargestellte Antrieb entklinkt, so daß die Antriebswelle 43 sich im Uhrzeigersinn drehen kann. Unter der Wirkung der Ausschaltfeder 31 wird die gesamte bewegliche Schaltstückanordnung 20, bestehend aus den beweglichen Schaltstücken 23, die durch Isolierstoffstangen 21 miteinander verbunden sind, als Einheit nach links in Ausschaltrichtung bewegt.
Aus der Fig. 4 geht hervor, daß beim Ausschalten die aus lichtbogenfestem Material bestehende Spitze 44 sich von den Kontaktfingern 25 löst, so daß ein Hauptlichtbogen 45 gezogen wird.

Das rechte Ende des Hauptlichtbogens 45 faßt am Lichtbogenhorn 26 Fuß, während das linke Ende von der lichtbogenfesten Spitze 44 festgehalten wird. Wie zu sehen ist, ist der Schaltstrecke 16 eine Parallelimpedanz 47 zugeordnet. Die Impedanz 47 besteht insbesondere aus einem ohmschen Widerstand 48. Als Widerstand 48 könnte z. B. eine schraubenförmige Spule angeordnet sein. Wie dargestellt ist, ist im Gegensatz dazu beim Ausführungsbeispiel ein Stapel in Reihe geschalteter, spiralig gewundener Widerstandsbänder vorgesehen. Das rechte Ende ist bei 49 mit dem feststehenden Schaltstück 24 verbunden.

Das andere Ende des Widerstandes steht mit einem durch den Gasdruck betätigten hin- und hergehenden Schaltstück 50 in Verbindung, das aus

einem Stift 51 besteht, der von einer Feder 52 in die Ruhelage zurückgedrückt wird und an seinem einen Ende mit einem Kolben 53 versehen ist. Über ein Isolierstoffrohr 54 und ein Anschlußstück 55 ist der Raum auf der Unterseite des Kolbens 53 mit dem Hochdruckraum 56 der Schaltstrecke verbunden. Infolgedessen strömt das Gas bei einem Öffnen des Blasventils 33 nicht nur durch die Düse 57, sondern auch durch die Rohre 54, 55. Der Stift 51 wird nach innen in die Betriebsstellung bewegt und in Berührung mit dem beweglichen Schaltstück 23 gebracht. Hierdurch wird die Löschung des Hauptlichtbogens 45 begünstigt. Außerdem wird durch das Einfügen des Widerstandes 48 sowohl der Wert des Stromes durch den Schalter verringert als auch der Leistungsfaktor verbessert.

Bei der weiteren Bewegung entfernt sich das Schaltstück 23 von dem Stift 51. Dabei bildet sich ein Reststromlichtbogen 58 zwischen der Spitze 44 des beweglichen Schaltstückes 23 und dem Stift 51, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Wegen des Gasstromes durch die Düsenöffnung 59 der Düse 57 wird dieser Reststromlichtbogen schnell gelöscht. Die Löschung kann bereits erfolgen, bevor das bewegliche Schaltstück 23 die Düsenöffnung 59 freigibt.

Beim Einschalten des Schalters 1 wird durch den Antrieb im Antriebsgehäuse 3 die Einschaltbewegung der beweglichen Schaltstückanordnung 20 bewirkt. Das Blasventil 33 bleibt dabei geschlossen. Weil hierdurch kein Druck auf den Kolben 53 des Stiftes 51 ausgeübt wird, bleibt auch der Stift in seiner unteren Ausschaltstellung, und zwar bei dem gesamten Einschalthub des Schalters. Dies bringt den wesentlichen Vorteil, daß das Aufheizen der Widerstandsanordnung 47 vermieden wird. Hierdurch wird eine längere Lebensdauer der Widerstandsanordnung erreicht.

F i g. 5 zeigt schematisch vereinfacht die Anordnung des Widerstandes 48 in bezug auf das feststehende Schaltstück 24 und das bewegliche Schaltstück 23. Aus der Figur geht hervor, daß die Widerstandsanordnung 47 in den Stromkreis nur beim Ausschalten eingefügt wird. In diesem Fall wird der Widerstand benötigt, um den Anstieg der wiederkehrenden Spannung zu verringern. Beim Einschalten des Schalters bleibt die Widerstandsanordnung 47 ausgeschaltet. Sie ist mithin keiner Erwärmung ausgesetzt.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß ein verbesserter Gasschalter mit Schaltstrecken 16 angegeben wurde, die mit Parallelwiderständen 47 ausgerüstet sind. Der Widerstand 47 ist an das bewegliche Hauptschaltstück 23 mit Hilfe einer oder mehrerer beweglicher Tastschaltstücke 50 angeschlossen. Die Schaltstücke 50 bestehen im wesentliehen aus dem zylindrischen Gehäuse 61, dem Stift 51, der Widerstandsanordnung 48 und der Rückstellfeder 52.

Das Gehäuse 61 ist an der Widerstandsanordnung 47 befestigt und durch Rohre 54 und 55 mit dem Bereich 56 des Druckgassystems verbunden.

Wenn der Schalter 1 ausschalten soll, wird der Ventilteller 33 betätigt, so daß unter hohem Druck stehendes Gas in den Raum 56 gelangen kann. Von dort strömt das Gas in die Schaltstrecke. Gleichzeitig baut sich auf der unteren Seite des Kolbens im Gehäuse 61 ein Druck auf, der den Stift 51 gegen das bewegliche Schaltstück 23 treibt. Bei der Ausschaltbewegung des beweglichen Schaltstückes entsteht ein Lichtbogen zwischen dem feststehenden Schaltstück und dem beweglichen Schaltstück. Dieser sogenannte Hauptlichtbogen wird unterbrochen und der Widerstand 48 in den Stromkreis eingeschaltet.

Bei der weiteren Bewegung des Schaltstückes 23 bildet sich ein Lichtbogen mit einem geringeren Strom zwischen dem beweglichen Schaltstück 23 und dem Stift 51. Dieser Lichtbogen wird im ersten Stromnulldurchgang unterbrochen. Sobald das Ventil 33 schließt, fällt der Druck in den Bereichen 56 und 62 schnell auf den ursprünglichen niedrigen Wert. Deshalb wird der Stift 51 durch die Rückstellfeder in die in F i g. 3 dargestellte Lage zurückgeführt. Da der Stift 51 wieder zurückgezogen wird, wird der Widerstand 48 beim Einschalten nicht in den Stromkreis eingefügt. Dadurch wird die Zeit, während der der Widerstand 48 mit Spannung beansprucht ist, verringert.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Druckgasleistungsschalter, bei dem der zwischen zwei Schaltstücken brennende Lichtbogen mit Druckgas beblasen wird und ein drittes Schaltstück unabhängig von den beiden anderen in den Bereich des Lichtbogens ragt, das über einen Widerstand mit einem der beiden anderen Schaltstücke verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Schaltstück beweglich angeordnet ist und während des Ausschaltvorgangs durch das Druckgas entgegen einer Rückstellkraft in die Betriebsstellung in den Bereich des Unterbrechungslichtbogens gebracht wird.

2. Druckgasschalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Rückstellfeder, die das dritte Schaltstück aus der Betriebsstellung bewegt.

3. Druckgasschalter nach Anspruch 1 mit einer Isolierstoffdüse, in der der Lichtbogen gezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Schaltstück außerhalb der Düse angeordnet ist und in der Betriebsstellung durch eine Bohrung in die Düse hineinragt.

4. Druckgasschalter nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen radial zur Düse verlaufenden Zylinder, in dem ein mit dem dritten Schaltstück verbundener Kolben gleitet.

5. Druckgasschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem dritten Schaltstück zugekehrten Seite des Kolbens eine Druckfeder angeordnet ist und daß auf der dem Schaltstück abgekehrten Seite des Kolbens eine zu einem Druckgasbehälter führende Leitung an den Zylinder angeschlossen ist.

6. Druckgasschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung zu der den Schaltstücken zugekehrten Seite eines Blasventils führt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 594 955, 596 874,
631837, 672 960.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

509 568/374 4.65 © Bundesdruckerei Berlin