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Hochspannungsdruckgasschalter Die Erfindung betrifft einen Druckgassehalter
mit einer oder mehreren in Reihe geschalteten Unterbrechungsstellen je Phase,
die innerhalb eines Druckluftbehälters angeordnet sind, der nicht ständig, mindestens
jedoch in der Einschaltstellung des Schalters unter Betriebsdruck steht.
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Bei Druckgasschaltern werden bekanntlich drei verschiedene Drücke
unterschieden, und zwar- der Druck in der Einschaltstellung (pE), der Druck während
des Löschvorganges (PL) und der Druck in der Aussehaltstellung (pA). Die bekannten
Schaltertypen unterscheiden sich nach der Höhe dieser Drücke. Zusätzlich tritt in
einer Druckluftschaltanlage noch der Betriebsdruck auf. Es handelt sich dabei um
denjenigen Druck, der an der Schaltstelle und/oder in einem ihr vorgeschalteten
Druckluftvorratsbehälter unmittelbar vor dem Löschzeitpunkt ansteht. Bei den sogenannten
Freistrahlschaltern ist p£ = pA = 1 atm, und PL entspricht
dem Betriebsdruck. Mit Rücksicht auf die Durchschlagfestigkeit von Luft unter atmosphärischem
Druck muß entweder der Kontaktöffnungsweg der Leistungschaltstelle sehr groß sein,
oder dem Leistungsschalter muß eine Spannungstrennstelle in Reihe geschaltet werden.
Beides ist jedoch unerwünscht.
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Es sind weiterhin Druckschaltkammern bekanntgeworden, deren Druckkammern
nicht ständig unter Betriebsdruck stehen. Diese Schalter stehen vorzugsweise zur
Ersparnis von Druckluft in der Ausschaltstellung unter Atmosphärendruck, wobei sie
durch besondere Trenneinrichtungen von Hochspannungspotential abgeriegelt werden
müssen. Zwischen dem Zeitpunkt der Lichtbogenlöschung und dem der elektrischen Abtrennung
wird mit Hilfe eines besonderen Ventils ein reduzierter Druck in der Druckkammer
aufrechterhalten.
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Die beiden vorgenannten Anordnungen haben den Nachteil, daß bei Absenkung
des Druckes bis auf Atmosphärendruck an der Unterbrechungsstelle elektrische Zusützeinrichtungen
erforderlich sind, um die Hochspannung abzuriegeln. Es ist aber nicht immer zweckmäßig
oder möglich, insbesonders auf dem Gebiet der höheren Spannung, derartige Trenneinrichtungen
vorzusehen.
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Ferner gehören Druckgasschalter zum Stande der Technik, bei denen
die Schaltkammer nur in der Ausschaltstellung unter Betriebsdruck steht, um die
Nachteile der vorstehend beschriebenen Schalter zu beseitigen. Während des Einschaltzustandes
ist je-
doch p. = 1 atm, so daß eine Leistungsunterbrechung
erst nach einer Auffüllung der Schaltkammer mit Druckluft möglich ist. Ein derartiger
Schalter steht el jedoch hier nicht zur Diskussion.
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Schließlich sind noch die sogenannten Druckkammerschalter bekannt,
bei denen die die Unterbrechungsstellen aufnehmenden, druckfesten Behälter dauernd
unter Betriebsdruck stehen.
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Um die Abschaltleistung von Druckkammerschaltem zu erhöhen, besteht
unter anderem die Möglichkeit, den Gasdruck zu vergrößern. Die bekannten Vorteile
von Druckkammerschaltern, nämlich die Bereitstellung des benötigten Löschgases sowie
die erhöhte Wärmeabfuhr von den Hauptschaltstellen infolge der höheren Wärmeleitfähigkeit
des komprimierten Gases, kommen bei einer Erhöhung des gewählten Betriebsdruckes
voll zur Wirkung. Es treten dabei jedoch auch einige unerwünschte Nebenerscheinungen
auf. Die Erhöhung des Betriebsdruckes in der Schaltkanimer bedingt höhere Leckverluste.
Darüber hinaus steigt die Spannungsbeanspruchung der äußeren Isolierstrecken, weil
durch die Druckerhöhung im Inneren der Schaltkammer Vorzündungen unterdrückt werden.
Ungleichmäßigkeiten im Schließen von Serienschaltstrecken in einer Phase können
daher zu sehr erheblichen spannungsmäßigen Beanspruchungen der Außenisolation führen,
da die elektrische Festigkeit im Inneren der Schaltkammer wegen des hohen Betriebsdruckes
eine beträchtliche Höhe aufweist.
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Die Erfindung vermeidet die genannten Nachteile. Sie bezieht sich
auf einen Hochspannungsdruckgasschalter mit einer oder mehreren in Reihe geschalteten
Unterbrechungsstellen je Phase, die innerhalb eines Druckluftbehälters angeordnet
sind, der mindestens in der Einschaltstellung des Schalters unter Betriebsdruck
steht. Erfindungsgemäß sind Einrichtungen vorgesehen, die den druckfesten Behälter
in der Ausschaltstellung des Schalters unter einen Gasdruck (pA) halten, der erheblich
kleiner als der Betriebsdruck
(PL), jedoch größer als der Atmosphärendruck
ist.
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Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht also darin, daß in dem
Behälter bzw. in der Schalt-.kammer im Ein- und Ausschaltzustand zwei verschiedene
Drücke herrschen, die aber beide über dem Atmosphärendruck liegen. Eine gewisse
Mindestgrenze des Druckes innerhalb der Schaltkammern ist auch in der Ausschaltstellung
erforderlich, und zwar einerseits aus Gründen der Spannungsfestigkeit und andererseits
deswegen, um den Auffällvorgang der Schaltkammern auf den Betriebsdruck rasch durchführen
zu können.
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Die Vorteile, die sich durch die Anwendung des Erfindungsgedankens
bei Druckgasschaltern ergeben, bestehen zunächst in einer Verminderung der Leckverluste
während des Aussehaltzustandes infolge der Herabsetzung des Druckes. Der Gesamtdruckluftbedarf
einer Drucklufterzeugungsanlage kann somit für derartige Schalter kleiner werden.
Bei den Schaltem nach der Erfindung herrscht ferner beim Einschaltvorgang in der
Schaltkammer ein geringerer Druck als bei den.bekannten Schaltgeräten, die im Ausschaltzustand
unter Betriebsdruck stehen. Aus diesem Grunde wird-bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten
Schalter die Durchzündung der Schaltstrecke während des Einschaltvorganges früher
als bei den bekannten Schaltern einsetzen. Hierin ist bei Schaltern mit mehreren
in Reihe geschalteten Schaltstellen pro Pol insofern ein erheblicher Vorteil zu
sehen, als der Aufwand zur Erzielung eines Gleichlaufs der beweglichen Schaltelemente
während des Einschaltvorganges kleiner gehalten werden kann und dadurch der konstruktive
Aufwand wesentlich verringert werden kann.
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Besondere Maßnahmen zur Absenkung des Drukkes innerhalb der Schaltkaipiner
sind nicht unbedingt erforderlich. Infolge unvermeidbarer Undichtigkeiten sinkt
der Druck in der Schaltkammer dann ab, wenn zwischen Schaltkainmer und Vorratsbehälter
eine Absperrstelle, beim Schalter nach der Erfindung in Form eines Druckminderventils,
eingebaut ist. Es ist naturgemäß möglich, in Abhängigkeit von der Schalterstellung
eine Anordnung zu treffen, welche den Druck in der Schaltkammer in der Ausschaltstellung
des Schalters auf einen gewissen Wert absenkt. In den meisten Fällen wird es vorteilhafter
und wirtschaftlicher sein, auf derartige Anordnungen zu verzichten.
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Ein Druckminderventil, welches eine oder mehrere Schaltkaminern versorgt,
ist hingegen erforderlich, um einen gewissen Mindestdruck in der Schaltkammer nicht
zu unterschreiten. Um den Druck innerhalb der Schaltkarnmer während der Einschaltsterlung
des Schalters auf den Betriebsdruck zu erhöhen, bestehen im Prinzip bekanntlich
zwei Möglichkeiten. Es kann entweder das Druckminderventil mit einer Zusatzeinrichtung
versehen sein, die so beschaffen ist, daß sie das Ventil in der Einschaltstellung
des Schalters dauernd offenhält. Zum anderen besteht die Möglichkeit, dem Druckminderventil
ein zweites Ventil parallel zuzuordnen, welches in der Einschaltstellung des Schalters
geöffnet bleibt, so daß in dieser Stellung die Schaltkaminer dauernd unter Betriebsdruck
steht.
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Das Druckminderventil bzw. das zugeschaltete Parallelventil kann.
sowohl in der Nähe der üblicherweise auf Hochspännungspotential stehenden Schaltkanirner
als auch in der Nähe des auf Erdpotential befindlichen Vorratskessels angeordnet
sein. Die Entfernung des Drucknünderventils bzw. des Parallelventils darf von der
zugeordneten Schaltkammer nicht allzuweit entfernt sein. Die Entfernung ist dadurch
begrenzt, daß im Fall einer EIN-AUS-Schaltung die SchaltkAmer vom Beginn des Einschaltkomniandos
an gerechnet bis zum Beginn des Ausschaltvorganges unter Betriebsdruck gesetzt werden
kann.
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Beim Übergang des Schalters von der Einschalt- in die Ausschaltstellung
muß die Absperrung zwischen Vorratsbehälter und Schaltkammer mit einer gewissen
Zeitverzögerung ansprechen, damit während des Ausschaltvorganges derBetriebsdrucknochgenügend
lange ansteht. Sofern. der Schalter für Kurztrennvor-Glang, also für die Schaltfolge
AUS-EIN-AUS eingerichtet ist, ist es vorteilhaft, die Verzögerung des Absperrgliedes
so groß zu wählen, daß beider Schaltfolge AUS-EIN-AUS eine Absperrung zwischen Vorratsbehälter
und Schaltkammer nicht eintritt.
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Ein Beispiel für einen erfindungsgemäß ausgebildeten Schalter ist
in der Zeichnung schematisch dargestellt.
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In der auf Hochspannungspotential befindlichen Druckkammer
1 sind eine oder mehrere Unterbrechungsstellen angeordnet. Die Druckkammer
ruht beispielsweise auf drei Stützen 2, von welchen einer oder mehrere so ausgebildet
sind, daß sie als Zuführungsleitung für die Druck- oder die Steuerluft verwendet
werden können. Die Stützer 2 ruhen ihrerseits auf dem fahrbaren Druckluftvorratsbehälter
3,
von dem die Leitungen 4 und 5 in Parallelschaltung zu dem Verteilerstück
6 und von dort als gemeinsame Leitung 7 zum mittleren Stützer 2 führen.
In der Leitung 4 ist ein Druckminderventil 8 und in der Leitung
5 ein gesteuertes Absperrventil 9 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel
ist die Steuerung des Ventils 9 mittels Druckgas am Zylinder 10 vorgenommen.
Symbolisch ist ein Steuerblock 11 mit den Steuerleitungen 12 und
13 gezeichnet.
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Bei der Beschreibung der Wirkungsweise des Schalters wird vorausgesetzt,
daß die in der Druck-kammer angeordneten Unterbrechungsstellen so gebaut
sind, daß bei einer Unterdrucksetzung der Steuerleitung 12 die Schaltstellen öffnen,
während bei ihrer Entlüftung die Schaltstellen schließen. In der Einschaltstellung
des Schalters, wenn also über den Steuerblock 11 die Leitungen 12 und
13 entlüftet sind und damit das Ventil 9 geöffnet ist, steht die Druckkammer
1 über die Rohrleitung 5 mit dem Värratsbehälter 3 unmittelbar
in Verbindung. Im Einschaltzustand des Schalters herrscht in der Druckk2mme,r
1 somit der volle Betriebsdruck.
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Um den Schalter in die Stellung AUS zu bringen, wird über den
Steuerblock 11 sowohl die Steuerleitung 12 als auch die Steuerleitung
13 unter Druck t' Cresetzt. Dadurch wird das Ventil 9 geschlossen,
wobei das Schließen des Ventils 9 durch Einbau einer Blende 14 verzögert
werden kann. Durch das Ansprechen des Ventils 9 ist die unmittelbare Verbindung
zwischen der Druckkammer 1 und Vorratsbehälter 3 unterbrochen. Die
unvermeidbaren Undichtigkeiten innerhalb des Druckluftsystems lassen den Druck in
der Kammer 1 bei getrennten Kontakten absinken. Um zu vermeiden
' daß er ein gewisses Maß nicht unterschreitet, ist das Druckminderventil
8 vorgesehen, welches z. B. so eingestellt sein
kann, daß
in der Druckkammer etwa 30 bis 50,1/o des Betriebsdruckes nicht unterschritten
werden. Wird der Schalter durch Entlüftung der Steuerleitungen 12 bzw.
13 wieder in die Einschaltstellung gebracht, so wird das Ventil
9 erneut geöffnet, die Druckkammer unter vollen Betriebsdruck und damit das
Druckminderventil praktisch außer Funktion gesetzt. Das öffnen des Ventils
9 beim Einschaltvorgang muß unverzögert erfolgen. Dies kann z. B. durch Parallelschaltung
eines in der Zeichnung nicht dargestellten Rückschlagventils zur Blende 14 bewerkstelligt
werden.
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Die beschriebene Ausführungsform ist aber keineswegs die einzige Möglichkeit,
die Erfindung zu verwirklichen. Eine Änderung gegenüber der in der Figur dargestellten
Ausführung kann beispielsweise dadurch erzielt werden, daß das Druckminderventil
8
mit dem gesteuerten Ventil 9 baulich so vereinigt wird, daß das Ventil
8 durch elektrische oder sonstige Steuerungseinrichtung in der Einschaltstellung
des Schalters zwangläufig geöffnet bleibt, während es in der Ausschaltstellung des
Schalters seiner eigentlichen Funktion als Druckminderventil nachkommen kann. Sowohl
der Steuerungsvorgang als auch der Ab-
griff lassen eine Reihe schaltungsmäßiger
und anordnungsmäßiger Möglichkeiten zu. Es kommt nur darauf an, daß der Gasdruck
des Schalters, dem die Unterbrechungsstelle ausgesetzt ist, in der Ausschaltstellung
deutlich unterhalb des Betriebsdruckes liegt, der in der Einschaltstellung herrscht.