DE1264571B - OElarmer Hochspannungsschalter - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIh

Deutsche KL: 21c-36/01

Nummer: 1264 571

Aktenzeichen: C 24163 VIII d/21 c

Anmeldetag: 19. Mai 1961

Auslegetag: 28. März 1968

Die Erfindung bezieht sich auf einen ölarmen Hochspannungsschalter mit einem beweglichen Schaltstift und mit einer Pumpeinrichtung zur zusätzlichen Bespülung der Schaltstiftspitze in deren Bewegungsrichtung beim Beginn der Ausschaltbewegung zur Unterbrechung schwacher Ströme, die einen vom Schaltstift über einen Schubstift am Ende des Einschaltvorganges zurückgeschobenen federbelasteten Kolben und einen den Festkontakt umschließenden, die ölströmung führenden Ölstrahltopf mit einem Deckel aufweist, durch dessen zentrale Bohrung der Schaltstift mit geringem Spiel hindurchgeführt ist.

Hochspannungsschalter sollen außer den Betriebsströmen auch einerseits Kurzschlußströme und an- dererseits schwache induktive oder kapazitive Ströme, beispielsweise Magnetisierungsströme oder Blindströme leer laufender Leitung, schalten können. Die unterschiedliche Reaktion beim Schalten dieser verschiedenen Belastungen führt zu widersprüchlichen Anforderungen an den Hochspannungsschalter; diese Diskrepanz wird noch dadurch verstärkt, daß beim Ausschalten kapazitiver Ströme eine gute Bespülung der Schaltstrecke notwendig ist, um nach dem Erlöschen des Schaltlichtbogens die dielektrische Festigkeit sehr schnell wiederherzustellen, während für das Unterbrechen schwacher induktiver Ströme eine zu starke Bespülung unerwünscht ist, da sie durch starke Kühlung des Lichtbogens diesen schon vor .dem natürlichen Nulldurchgang »abwürgen« kann, was das Auftreten unerwünschter Schaltüberspannungen nach sich zieht.

Es sind bereits verschiedene Versuche gemacht worden, die von den verschiedenen zu schaltenden Strömen herrührenden unterschiedlichen Anforderungen an den Schalter durch Vereinigen geeigneter Konstruktionsmerkmale in einem einzigen Schalter zu befriedigen.

Beispielsweise ist durch die deutsche Patentschrift 826 027 ein Hochspannungsschalter der eingangs genannten Art bekannt, bei dem die zusätzliche Bespülung in einem Bereich außerhalb der eigentlichen Löschkammer stattfindet, bevor oder während der bewegliche Schaltstift sich in die Löschkammer zurückzieht, in der sodann die kräftige Lichtbogen-Hauptbespülung zur Löschung von Lichtbogen hoher Strömstärke stattfindet. Der bekannte Schalter besitzt einen Schubstift mit Vollquerschnitt, Die zusätzliche Bespülung verläuft beim bekannten Schalter radial zum zwischen den sich trennenden Kontakten gezogenen Lichtbogen und führt in dessen Bereich zu einer stark verwirbelten Ölströmung. Sofern nicht auf Ölarmer Hochspannungsschalter

Anmelder:

Compagnie Generale d'Electricite, S. A., Paris

S
Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Leinweber, Patentanwalt,
8000 München 2, Rosental 7

Als Erfinder benannt:

Albert Catella,

Gilbert Nicoud, Lyon (Frankreich);

Adrien Werner Roth, Aarau (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 21. Juni 1960 (830 668)

Grund der Geschwindigkeit des sich zurückziehenden Schaltstiftes Kavitation zu befürchten ist, vermag der bekannte Schalter kapazitive Ströme gut rückzündungsfrei zu schalten, da nach dem Erlöschen des kapazitiven Lichtbogens die dielektrische Festigkeit der Schaltstrecke schnell wiederhergestellt ist. Induktive Lichtbögen können jedoch leicht vor Erreichen des Stromnulldurchganges gelöscht werden, so daß hierbei erhebliche Schaltüberspannungen auftreten können.

Die Verwendung federbelasteter Kolben zur Erzeugung einer Ölströmung, wobei die Feder durch die Einschaltbewegung des Kontaktstiftes gespannt und bei Einleitung der Ausschaltbewegung das Öl mittels des federbelasteten Kolbens in den Lichtbogenraum gespült wird, ist auch für die Lichtbogen-Hauptbespülung bekannt (deutsche Patentschrift 705 359). Weiterhin ist eine Lichtbogenbespülung bekannt (deutsche Patentschrift 664 899), gemäß der die vom Lichtbogen verwendeten Überdrücke zur Erzeugung der Ölbewegung ausgenutzt werden. Das öl wird hierbei schräg nach innen hinter dem sich durch eine Zwischenwand zurückziehenden beweglichen Schaltstift unter erheblicher Wirbelbildung eingespült. Außerdem wird ein Ölstrom durch den hohlen Festkontakt auf die Schaltstiftspitze gerichtet. Eine kräftige Bespülung findet nur statt, wenn ein Lichtbogen ausreichender Energie auftritt.

809 520/498

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochspannungsschalter der eingangs genannten Art mit Zusatzbespülung zu schaffen, bei dem beim Abschalten von kapazitiven Strömen Rückzündungen und beim Abschalten von induktiven Strömen das »Abwürgen« des Stroms vor dem natürlichen Nulldurchgang vermieden ist, welche Erscheinungen beide zu Überspannungen führen würden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch

F i g. 2 einen Querschnitt in einer Ebene II-II der Fig. 1 und

F i g. 3 einen Längsschnitt durch den gesamten ölarmen Hochspannungsschalter.

Ein rohrartiger hohler Schubstift 2 steht mittig von einem Kolben 3 ab und ist entlang der Achse eines Zylinders 4 hin- und herbewegbar, in welchem der Kolben 3 gleitet. Im unteren Teil des Zylinders sind Kontaktfinger 1 des Festkontaktes untergebracht,

gelöst, daß zur Erzielung eines wirbelarmen kräftigen io von denen nur ein einziger dargestellt ist.
Ölstrahls der Schubstift eine mit dem Pumpraum des Eine Schraubenfeder 5 liegt mit ihrem einen Ende

Zylinders in Verbindung stehende Längsbohrung auf- am Kolben 3 an und drückt ihn in Richtung in den weist und daß der den Ölstrahltopf abschließende Pumpraum 6 des Zylinders. Dieser Pumpraum wird Deckel von der zentralen Bohrung radial ausgehende an seinem entgegengesetzten, den Kontaktfingern 1 Schlitze aufweist. Hierdurch wird ein Ölstrahl in 15 zugewandten Ende von einer Trennwand 7 begrenzt, Richtung der Schaltstiftbewegung erzielt, der zur in der Bohrungen 7' für den öldurchtritt ausgebildet Unterbrechung kapazitiver Ströme möglichst kräftig sind. In Verlängerung des Zylinders 4 schließt sich und zugleich zur Unterbrechung induktiver Ströme jenseits der Trennwand 7 ein ölstrahltopf 8 an, der möglichst wirbelarm und von über den Querschnitt die Kontaktfinger 1 umschließt. Die Bohrungen 7' des Ölstrahls angenähert stetiger Geschwindigkeits- 20 sind in ölströmungsrichtung divergierend und die verteilung ist, wie unten an Hand des Ausführungs- Wand des ölstrahltopfes 8 auf einem Teil ihrer Länge beispiels näher erläutert ist. Die erfindungsgemäße konvergierend ausgebildet. Den unteren Abschluß Schalterausbildung ist insbesondere von Vorteil, des ölstrahltopfes 8 bildet ein Deckel 9, auf dessen wenn zum; Ausschaltbeginn eine hohe Kontakt- anderer Seite sich die Hauptlöschkammer des Hochöffnungsgeschwindigkeit herrscht, die Kavitations- 25 Spannungsschalters anschließt,
erscheinungen begünstigen würde. Die Bohrung des hohlen Schubstiftes 2 ist an des-

Zweckmäßigerweise ist zwischen dem Ölstrahltopf sen kolbenseitigem Ende über Querkanäle mit dem und dem Pumpraum eine axial vom Schubstift durch- Pumpraum 6 verbunden.

setzte und mit vorzugsweise divergierenden Bohrun- Der Deckel 9 weist radiale Schlitze 10 von kon-

gen versehene Trennwand angeordnet und der Öl- 30 stanter Breite und eine zentrale Bohrung 11 auf, von strahltopf zum Deckel hin verjüngt. Hierdurch ist der die die axiale Dicke des Deckels 9 durchsetzeneine gute Führung des der zusätzlichen Bespülung den Schlitze 10 sternförmig ausgehen. Durch die zendienenden Öls zum Lichtbogen gewährleistet und ist trale Bohrung 11 erstreckt sich mit einigem Spiel die hierfür verwendete Ölmenge und -bespülungszeit axial verschieblich ein beweglicher Schaltstift 12, der leicht dimensionierbar. Vorteilhafterweise sind die 35 im eingeschalteten Zustand des Schalters mit den Kontaktfinger des Festkontaktes des Schalters an Kontaktfingern 1 des Festkontaktes zusammenwirkt, einem zentralen zylindrischen Fortsatz der Trenn- Der Deckel 9 ist aus lichtbogenfestem Material herwand, der sich in Richtung zum Deckel des Ölstrahl- gestellt.

topfes erstreckt, angeordnet. Hierdurch werden zu- Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Schal-

sätzliche, den Weg der ölströmung durchsetzende 40 ters ist folgende:
Halterungen vermieden. Beim Einschalten des Schalters bewegt sich der

Der erfindungsgemäße Schalter zeichnet sich vorzugsweise aus durch eine derartige Ausbildung und Bemessung seiner Teile, insbesondere der Feder, daß die maximale Wirkung des Ölstroms zur Verhinderung von Hohlraumbildungen spätestens eine Halbperiode nach dem Austritt des Schaltstiftes an dem Deckel beginnt und spätestens eine Periode nach dem Austritt beendet ist. Durch diese Begrenzung

der Zusatzbespülungszeit auf die Zeit, während der 50 bald vom Schubstift 2. Von der Feder 5 getrieben, bei der Unterbrechung kapazitiver Ströme Rück- durchläuft der Kolben 3 den Pumpraum 6 des Zylinzündungen auftreten können, wird eine gewaltsame ders 4. Der ölstrom durchsetzt zu einem Teil die Löschung von induktiven Lichtbogen, die nach Be- Bohrungen T und zum anderen Teil den hohlen endigung dieser Zeit noch brennen, vermieden. Die Schubstift 2 und folgt der sich zurückziehenden Begrenzung der Dauer bietet überdies den Vorteil der 55 Spitze des Schaltstiftes 12. Durch die Stärke der Verringerung der für die Spülung erforderlichen Feder und die Dimensionierung der Bohrungen?' mechanischen Energien. Die Feder kann weiterhin und der Axialbohrung des Schubstiftes 2 wird die noch vorteilhaft so bemessen sein, daß sie den be- ölströmungsgeschwindigkeit der Schaltstiftgeschwinweglichen Schaltstift am Anfang der Ausschaltbewe- digkeit angepaßt und die Dauer der Zusatzbespülung gung in an sich bekannter Weise zusätzlich beschleu- 60 geeignet festgelegt.

nigt. Gemäß einer einfachen und vorteilhaften Kon- Auf Grund der besonderen Ausbildung des Dek-

kels 9 verwirbelt sich der der Schaltstiftspitze folgende Ölstrahl kaum an seinen Grenzflächen mit dem umgebenden stillstehenden Öl. Der Ölstrahl weist nämlich in der Mitte eine, verursacht durch die zentrale Bohrung 11 und den hohlen Schubstift 2, hohe Geschwindigkeit auf, die radial nach außen zu stetig abnimmt, da das Öl der radial äußeren Bereiche

Schaltstift 12 nach oben und schiebt den hohlen Schubstift 2 mit dem Kolben 3 unter Zusammendrückung der Feder 5 nach oben.

Beim Ausschalten zieht sich der Schaltstift 12 schnell nach unten zurück, wobei er im allerersten Teil seiner Bewegung noch eine Beschleunigung durch die expandierende Feder 5 über den Schubstift 2 erfährt. Der Schaltstift 12 löst sich jedoch

struktion ist sie als Schraubenfeder ausgebildet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben, und zwar zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Schaltkammer mit einer Vorrichtung zur zusätzlichen Bespülung in einem erfindungsgemäßen Hochspannungsschalter,

durch die Schlitze 10 hindurchgetreten ist, die auf Grund ihrer konstanten Breite dem öl mit wachsender Entfernung von der mittleren Achse eine relativ zum jeweiligen Umfang kleinere Durchtrittsweite lassen. Der Ölstrahl folgt dem Schaltstift 12 daher glatt und wirbelarm und trotzdem relativ kräftig.

Nach Beendigung der aus dem Pumpraum 6 kommenden Ölströmung kann der bewegliche Schaltstift abgebremst werden, um nunmehr eine übermäßige Längung eines etwa noch brennenden Lichtbogens zu vermeiden. Ein hierfür geeigneter Schalterantrieb ist durch die französische Patentschrift 1 214 863 bekannt.

In F i g. 3 ist der erfindungsgemäße Hochspannungsschalter insgesamt dargestellt. Der bewegliche Schaltstift 12 verläuft koaxial in einer Löschkammer 13, die in der Isolierhülle 14 untergebracht ist. Die Schaltbetätigung des Schaltstiftes 12 erfolgt über ein Hebelgestänge 15 mittels eines hydraulischen Antriebs 16.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. ölarmer Hochspannungsschalter mit einem beweglichen Schaltstift und mit einer Pumpeinrichtung zur zusätzlichen Bespülung der Schaltstiftspitze in deren Bewegungsrichtung beim Beginn der Ausschaltbewegung zur Unterbrechung schwacher Ströme, die einen vom Schaltstift über einen Schubstift am Ende des Einschaltvorganges zurückgeschobenen federbelasteten Kolben und einen den Festkontakt umschließenden, die Ölströmung führenden Ölstrahltopf mit einem Deckel aufweist, durch dessen zentrale Bohrung der Schaltstift mit geringem Spiel hindurchgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines wirbelarmen kräftigen Ölstrahls der Schubstift (2) eine mit dem Pumpraum (6) des Zylinders (4) in Verbindung stehende Längsbohrung aufweist und daß der den Ölstrahltopf (8) abschließende Deckel (9) von der zentralen Bohrung (11) radial ausgehende Schlitze (10) aufweist.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ölstrahltopf (8) und dem Pumpraum (6) eine axial von dem Schubstift (2) durchsetzte und mit vorzugsweise divergierenden Bohrungen (7') versehene Trennwand (7) vorgesehen ist und daß der Ölstrahltopf zum Deckel (9) hin verjüngt ist.

3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (7) einen sich in Richtung zum Deckel (9) des Ölstrahltopfes (8) erstreckenden zentralen zylindrischen Fortsatz trägt, an dem die Kontaktfinger (1) des Festkontaktes angeordnet sind.

4. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung und Bemessung seiner Teile, insbesondere der Feder (5), daß die maximale Wirkung des Ölstroms zur Verhinderung von Hohlraumbildungen spätestens eine Halbperiode nach dem Austritt des Schaltstiftes (12) aus dem Deckel (9) beginnt und spätestens eine Periode nach dem Austritt beendet ist.

5. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung der Feder (5), daß sie den Schaltstift (12) am Anfang der Ausschaltbewegung zusätzlich beschleunigt.

6. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (5) als Schraubenfeder ausgebildet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 956 321, 741 832,

236, 407 681, 705 359, 826 027, 664 899,

574 855; deutsche Auslegeschrift Nr. 1 037 550;
französische Patentschrift Nr. 1 214 863.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 520/498 3.68 © Bundesdruckerei Berlin