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Druckgasschalter mit niederohmigen Schaltwiderständen Die Erfindung
betrifft einen Druckgasschalter mit gemeinsamer Anordnung von Haupt- und Hilfsschaltstelle
innerhalb einer sowohl im Ein- als auch im Ausschaltzustand unter Druck stehenden
Schaltkammer, wobei der Hauptschaltstelle ein Widerstand elektrisch parallel geschaltet
ist, der sich im Innern eines einen Kontakt der Hilfsschaltstelle tragenden Hohlisolators
befindet.
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Schaltwiderstände, die den Leistungsschaltstellen parallel geschaltet
sind, haben vornehmlich die Aufgabe, bei schweren Abschaltungen, beispielsweise
bei der Abschaltung eines Abstandskurzschlusses, die der wiederkehrenden Spannung
überlagerten hohen Einschwingfrequenzen derart zu dämpfen, daß der zeitliche Verlauf
des Spannungsanstieges stets hinter der zeitlichen Verfestigung der Schaltstrecke
zurückbleibt. Damit ist der Schalter in der Lage, einen Abstandskurzschluß zuverlässig
abzuschalten. Nach Erlöschen des Lichtbogens an der Leistungsschaltstelle fließt
über die Widerstände ein hoher Strom. Dieser Reststrom wird durch eine Hilfsschaltstelle
unterbrochen. Für derartige Zwecke werden vorzugsweise niederohmige Widerstände
verwendet. Diese sind demnach in erster Linie Dämpfungswiderstände, die die Anstiegssteilheit
der Einschwingspannung herabsetzen. Zusätzlich ergibt sich wegen des sehr hohen
Reststromes, der über die Widerstände fließt, eine günstige Spannungsverteilung
über den gesamten Schalterpol.
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Der Reststrom hat weiterhin zur Folge, daß in den den Leistungsschaltstellen
zugeordneten niederohmigen Widerständen erhebliche Erwärmungen auftreten können,
besonders dann, wenn der Schalter in kurzen Zeitabständen mehrere schwere Abschaltungen
vornehmen mußte. Diese können in der Größenordnung von einigen 9.00°C liegen. Die
in den Widerständen erzeugte Wärme muß so rasch und so frühzeitig wie möglich abgeführt
werden, um Schäden an den Widerständen selbst und an temperaturempfindlichen Bauelementen
zu verhindern.
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Es ist bereits bekannt, Schaltwiderstände in Hohlisolatoren einzubauen.
Diese Hohlisolatoren dienen zur Durchführung der Schaltwiderstände durch die Behälterwandung
und gleichzeitig als Tragorgane von Kontakten der Hilfsschaltstelle. Bei der bekannten
Lösung sind die Widerstände jedoch hermetisch in den Hohlisolatoren gekapselt, so
daß eine Luftzirkulation und damit eine Wärmeabfuhr nicht möglich ist. Dies ist
auch nicht notwendig, da es sich hierbei um hochohmige Schaltwiderstände handelt,
in denen die Wärmeentwicklung wegen des wesentlich geringeren Reststromes außerordentlich
klein ist.
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Es ist ferner ein Schalter bekannt, bei dem sich der Widerstand und
die damit elektrisch in Reihe liegende Hilfsschaltstelle in einem rohrförmigen Isolator
befinden, der unter dem gleichen Innendruck wie die Leistungsschaltstrecke steht
und außerdem von der Steuerluft der Hilfsschaltstelle durchströmt wird. Auch bei
diesem bekannten Schalter kann von einer merklichen Kühlung des Schaltwiderstandes
nicht die Rede sein, da die Steuerluft nur einen verschwindend geringen Anteil am
gesamten Luftbedarf des Schalters hat. Schließlich ist auch ein Freistrahlschalter
mit im gleichen Luftstrom liegender Haupt- und Hilfsschaltstelle bekannt, bei dem
der Hauptschaltstelle im Augenblick des Schaltens ein Widerstand parallel geschaltet
ist. Dieser Schalter besitzt aber den schwerwiegenden Nachteil, daß der Widerstand
nur in dem kurzen Augenblick der Beblasung des Lichtbogens von der Blasluft umspült
wird.
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Erfahrungsgemäß wird aber die Wärme des extrem kurzzeitig vom Strom
durchflossenen Widerstandes erst allmählich an die umgebende Luft abgeführt. Die
Blasluft streicht aber bei der bekannten Lösung hauptsächlich in der ersten Phase
des Schaltvorganges am Widerstand vorbei, während die höchsten Widerstandstemperaturen
erst gegen Ende und nach der Schaltung der Hauptschaltstelle auftreten. Ein derartiger
Versuch einer Kühlung wird also den tatsächlichen Gegebenheiten nicht gerecht. Die
Folge ist eine starke Aufheizung des Schaltwiderstandes, die schließlich bei mehrfachen,
aufeinanderfolgenden Schaltungen zur Zerstörung des Widerstandes führen kann.
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Die vorstehend geschilderten Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch
vermieden, daß der den Widerstand aufnehmende Hohlisolator zur Zuführung der in
den Druckluftbehälter nachströmenden Blasluft dient, wobei der- Widerstand allseitig
dem Luftstrom ausgesetzt ist. Ein gemäß der Erfindung konstruierter
Druckgasschalter
vereinigt in sich folgende Vorteile: Der Widerstand wird erst gegen Ende und vor
allem einige Zeit nach erfolgter Abschaltung von dem Druckluftstrom gekühlt, der
zur Wiederherstellung des Betriebsdruckes allmählich aus dem Vorratsbehälter über
den Hohlisolator mit eingebautem Widerstand in die Löschkammer nachströmt. Da einerseits
die Temperatur des Widerstandsmaterials mit der Zeit vom Beginn des Stromdurchflusses
steigt andererseits die Wärmeabfuhr mit der Temperaturdifferenz zwischen dem zu
kühlenden und dem kühlenden Medium zunimmt, wird der Widerstand auf diese Weise
mit Sicherheit ausreichend gekühlt. Aber auch die allmählich aus dem Inneren des
Widerstandsmaterials zu dessen Oberfläche nachströmende Wärmemenge wird noch durch
die anhaltende Zufuhr von Druckluft in die Löschkammer abgeführt.
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Weiterhin ergibt sich durch den Gegenstand der Erfindung ein einfacher
und platzsparender Schalteraufbau, da der Hilfswiderstand keinen zusätzlichen Raum
und keine zusätzlichen Luftleitungen beansprucht.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt.
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Auf die Isolatoren 1 und 2 für die Zuführung des Löschgases und gegebenenfalls
des Steuermediums ist ein druckfester Behälter 3 aufgesetzt und in geeigneter Weise
befestigt. Dieser Behälter steht betriebsmäßig dauernd unter einem überdruck. Er
nimmt einen rohrförmigen isolierenden Körper 4 auf, der die niederohmigen Widerstände
5 einschließt und gleichzeitig das letzte Teilstück der Druckgaszuführungsleitung
bildet. Der Hohlkörper wird bei dieser Anordnung nicht auf Bersten beansprucht.
Am oberen Ende des Hohlkörpers 4 ist eine Hilfsunterbrechungsstelle 6 vorgesehen.
Zugleich ist am Ende des Hohlkörpers eine Einrichtung 7 angebracht, die das aus
den Öffnungen 8 des Hohlkörpers ausströmende Druckgas umlenkt und den unmittelbaren
Zutritt zur Leistungsschaltstelle verhindert. Es wird damit eine Vermischung- des
durch die Widerstände erwärmten Druckgases mit dem im Behälter befindlichen Druck=
gas erreicht, so daß ausreichend kühles Löschmittel zur Leistungsschaltstelle gelangt.
Mit dem freien Ende des Behälters 3 ist eine Druckkammer 9 verbunden, die die Leistungsschaltstelle
10 enthält. Der Festkontakt 11 der Leistungsschaltstelle wird von
einer die Kammerwand durchdringenden Durchführung 12 getragen. Mit dem Festkontakt
11 arbeitet ein beweglicher Düsenkontakt 13 zusammen, der in bekannter Weise
zusammen mit einem Blasventil betätigt werden kann. Der Behälter 3 und die Druckkammer
9 stehen über eine Öffnung 14 miteinander in Verbindung.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende. In der Schalterstellung
»Ein« sind die Schaltstrecken der Leistungs- und der Widerstandsschaltstelle geschlossen.
Bei einer Ausschaltung werden zunächst über die Leitung 16 das Blasventil der Leistungsschaltstelle
10 und das Hilfsventil 17 geöffnet. Das Hilfsventil betätigt verzögert die Hilfsunterbrechungsstelle
6. Sobald die Leistungsschaltstelle 10 öffnet, kann Druckgas über deren Löschdüse
ins Freie abströmen. Damit setzt bereits während des noch bestehenden Leistungs-Lichtbogens
eine intensive Gasströmung über den Ringspalt 18 längs der Widerstandssäule 5 ein,
die so lange anhält, bis nach dem Schließen des Blasventils an der Leistungsschaltstelle
wieder der volle Betriebsdruck in den Behältern 3 und 9 erreicht ist. Das durch
die Widerstände erwärmte Druckgas kühlt sich an den großen Flächen der die Schaltstellen
und Widerstände umschließenden metallischen Behälter anschließend sehr rasch wieder
ab.
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Es ist für die Wartung und Montage vorteilhaft, den Hohlkörper
4 so mit einer den Behälter 3 nach außen verschließenden Armatur 19 zu versehen,
daß er zusammen mit den Widerständen 5 nach unten aus dem Behälter herausgenommen
werden kann. Die Armatur 19 ist zugleich so ausgebildet, daß die Druckgaszufuhr
zum Behälter 3 nur längs der Widerstände 5 möglich ist.
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Es ist ferner denkbar, die Schaltstellen und das die Widerstände umschließende
Leitungsstück in einem gemeinsamen Behälter unterzubringen. Es ist zweckmäßig, das
Tragstück 15, auf das die getrennten Behälter 3 und 9 oder der gemeinsame Behälter
aufgesetzt sind, als Zwischenbehälter auszubilden. Dieser kann so bemessen sein,
daß weitere gemeinsame Druckgasbehälter darauf Platz finden. Dem Zwischenbehälter
kann auch das für die Betätigung der Leistungs- und Hilfsschaltstellen benötigte
Druckgas entnommen werden. Zu diesem Zweck können die erforderlichen Steuerventile
unmittelbar am Zwischenbehälter vorgesehen werden. Das bringt den Vorteil mit sich,
daß das Druckgas zur Steuerung der Schaltstellen unmittelbar in ihrer Nähe gespeichert
ist und die Steuerleitungen bzw. Nachfülleitungen mit kleinem Querschnitt ausgeführt
werden können. Auch kann zur Betätigung der Steuerventile ein hydraulisches Antriebssystem
dienen.