DE1816017A1 - Loeschkammer fuer autonome Wechselstrom-Hochspannungsschalter - Google Patents

Description

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Bie Erfindung betrifft eise Löschkammer für eiasa autonomen Tie ehsel strom«Hoehspasaimgss chalter ₀

Ss ist @ia autonomer SehiFefellaessailuorid-Sohalter Sohalter) bekannt gewordene Zur Löschung des Lichtbogens besitzt der Schalter ein,© rohsförmgej, in einem geschlossenen druekfest@n Gehäuse aufreentstehende_s am oberen Ende offene Schaltkaamere In der Schaltkaiamer ist ein in der Mitte schwenkbar gelagertes _fSehaltmesser angeordnet, das mit seinen Enden mit zwei in dem Bohr angeordneten feststehenden Schaltstücken zusammenwirkte Die Schaltkammer enthält verflüssigtes SFg₉ das in dem geschlossenen Gehäuse unter einem _Λ ständigen Druck steht. Der Schalter unterbricht beim Aus- '

schaltvorgang mit zwei in Heihe brennenden Lichtbogen. Der am unteren Ende der Schaltkammer entstehende Lichtbogen erzeugt gasförmiges SFg_S mit dem der obere Lichtbogen mittels einer in Druckgasschaltern üblichen Düse beblasen und gelöscht wird» Sind beide Unterbrechungsstellen mit flüssigem SFg bedeckt, so" wird durch das auf strömende Gas ebenfalls eine Flüssigkeitsströmung bewirkt, die gegen den oberen Lichtbogen gerichtet ist. Dieser Schalter hat gegenüber anderen bekannten SF^-Schaltern, bei denen zur Lichtbogenlöschung ebenfalls verflüssigtes SFg verwendet wird, bereits den Vorteil, daß dieser autonom ist, d_eh. keine technische Peripherie, wie einen SFg-Kreislauf mit den dazugehörigen ä

Gas- und Flüssigkeitsbehältern, Verdichter, zum Teil auch elektrische Behälterbeheizung, benötigt. Dem Schalter haften jedoch, erhebliche Nachteile an· So sind, räumlich bedingt durch, die Anordnung des Kontaktsystems in dem als Düse wirkenden Löschkammerrohr, nur geringe Kontaktöffnungen möglich, wodurch der Schalter nur für Mittelspannungen geeignet ist« Die Anordnung der Unterbrechungsstellen unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des SFg in der rohrförmigen offenen Schaltkammer ist nicht geeignet, die für hohe Abschaltleistungen notwendige Löschung beider Lichtbogen mit flüssigen SFg zu bewirken» Der am unteren Ende der Schaltkammer

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brennende Lichtbogen, der nur löschgas erzeugen soll, wird selbst nicht beströmt. In der Zone des Lichtbogens wird das verflüssigte Gas sofort verdampft« Die Schaltstücke werden von Gasblasen eingehüllt, die das verflüssigte Gas fernhalten und wärmeisolierend wirken. Der obere Lichtbogen wird durch das aufsteigende Gas beblasen, mit dem auch flüssiges Gas mitgerissen wird, bzw., sofern die obere Unterbrechungsstelle ebenfalls mit flüssigem SPg bedeckt ist, mit dem Gas, zum Teil auch mit flüssigem SPg beströmt. Das Löschprinzip des bekannten autonomen Schalters ist somit nicht geeignet, voll die Vorteile des verflüssigten SPg₁ in der flüssigen Phase lichtbogenlöschend zu wirken, was wesentlich höhere Ausschaltleistungen ergibt, auszunutzen. Zudem ist von den beiden in einer Löschkammer e-rioöo^dneten Trennstrecken nur die obere leistungstrennend. Es liegt somit nicht Mehrfachunterbrechung vor, die aber bei zwei Tremistrecken in einer Löschkammer zwecks Erhöhung ihrer Abschaltleistung angestrebt wird. Die Verwendung einer als Düse wirkenden Schaltkammer in dem druckfesten Gehäuse bedingt eine bestimmte Größe des Schaltergehäuses und setzt danit einer verlangten Reduzierung der Schaltergröße untere Grenzen. Bei anderen bekannten SFg-Schaltern, die nicht autonom sind, wird nicht der Vorteil des flüssigen SFg wirksam.

Es ist bei Öl-Schaltern bzw. ölarmen Schaltern bekannt, den Lichtbogen direkt mit dem Öl zu beströmen und mehrere Leistungs-Trennstrecken in einer Löschicammer anzuordnen, um eine höhere Abschaltleistung zu bewirken, jedoch sind die heißen und ionisierten Schaltgase in die äußere Atmosphäre oder zumindest in dafür vorgesehene Bäume zu leiten. Das bedeutet stets eine Verbindung mit der äußeren Atmosphäre. Die Lichtbogenlöschung läßt sich nicht den verlangten Schaltaufgaben anpassen. Zum anderen sind die Löscheigenschaften des Öls geringer als die des SFg. Aus diesem Grunde sind mit dem SFg wesentlich höhere Ausschaltleistungen zu erreichen als mit dem öl.. .'. ■ -·.- . ·

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BAD ORIGINAL

2weck der Erfindung ist es_s mit einem autonomen Schalter . geringen spesifischen Raumbedarfs und mit einem verflüssigten elektronegativen Gras als Schaltflüssigkeit hohe Spannungen und Ströme zu schalten«, Der Schalter muß ohne Gas- und Flammenauswiirf schalten und bei langer Nutzungsdauer weitgehend wartungsarm sein₀

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen autonomen Wechselstrom-Hochspannungsschalter durch eine entsprechende Ausgestaltung der Schaltkammer in minimalster Abmessung mit entsprechend der Spannung großen Kontaktöffnungen und mit mehreren in einer Schaltkammer angeordneten Leistungsschaltstrecken, die in geeigneter Weise mit einem verflüssigten elektronegativen Gas be strömt werden, zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch die Kombination eines an sich bekannten, als Hohlhylinder bzw. Hohlkugel ge- stalteten Löschkammergehäuses, in den ein um seine Polachse drehbeweglicher Kontaktarm mit einem sich mit diesem mitdröhenden Drehflügel aus Isolierstoff angeordnet ist, und einem hochdruckfest geschlossenen Aufbau des Lösehkammergehäuseß und einem unter hohem Druck stehenden verflüssigten elektronegativen Gas als Schaltflüssigkeit, die das Lösehkammergehäuse bis auf ein geringes Gaspolster vollständig füllt. Der dem Kontaktarm zugeordnete Drehflügel besteht aus einem biegeelastischen Isolierstoff· An der Innenwand des Löschkammergehäuses sind zur Lenkung der Flüssigkeitsströmung Barieren aus Isolierstoff angeordnet«

Der erfindungsgemäße Schalter bedarf nur einen geringen Raum and. ist daher für gekapselte Hochspannungsschaltanlagen gut geeignet· Der Schalter ermöglicht hohe Abschaltleistungen und benötigt keinerlei technische Zusatzgeräte, wie elektrisch beheizbare Gasvorratekessel und Gasverdichter· Xs tritt keinerlei Gas- und Vlamnenauswurf auf· Der Schalter gewährleistet eine lange lfutsungsdauer und ist weitgehend wartungsarm·

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SAD ORiGlNAL

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Anband einer Zeichnung, die schematised, einen Schnitt durch die vorgeschlagene Löschkammer darstellt, soll die Erfindung näher erläutert werden« .

Folgende Einzelheiten sind in der Schemazeichnung zu erkennen. Das Löschkammergehäuse 1, bestehend aus einem Hohlzylinder oder einer Hohlkugel aus Metall, z« B. Stahlblech, oder aus faserverstärktem Isolierstoff, mit einer Druckfestigkeit .von 180 bis 200 kp/cm , eine· das Innere des metallenen Löschkammergehäuses auskleidende Isolierstoffschicht 1*, Durchführungen 2j2' aus keramischem oder Kunststoff-Isoliermaterial sowie die Tulpenkontakte 3j3^f an den einander zugekehrten Enden der Durchführungen 212*, wobei die Achsen der Kontakte senkrecht zu den Achsen der Durchführungen liegen· Weiterhin ist ein drehbarer z. B, - oder S-förmiger Kontaktarm 4, z; B· aus Kupfer, dessen an den Enden befindliche Kontaktstifte in der Schalterstellung "Ein" in den Tulpenkontakten 3t3* stecken, eine Welle 4* aus faserverstärktem Isoliermaterial, die der Schalterantrieb beim Ausschalten in Linksrichtung dreht und damit den Kontaktarm 4 in die Ausschaltstellung bringt, und ein mit der Welle 4^f drehbarer und gegen den Kontaktarm 4 fest abgestützter Drehflügel 3 aus schwach biegeelastischem (etwas federnden) Isolierstoff, in Rechteckform bei Zylindeirform des Löschkammergehäuses 1 oder in Form einer Kreisscheibe bei Kugelform des Löschkammergehäuses 1, wobei der Abstand des Drehflügelrandes von der Innenwand des zylinder- oder kugelförmigen Löschkammergehäuses 1 etwa 1 bis 2 mm beträgt, eingezeichnet« Das flüssige SFg (oder ein anderes elektronagatives Gas in flüssiger Ehase) ale Schaltflüssigkeit 6, die das Volumen des Löschkammergehäuses 1 bei Normal temperatur nur zu etwa 95 % ausfüllt, damit über dem Spiegel der Schaltflüssigkeit etwa 5 Volumenprozent gasförmiges SFg (elektronegatives Gas) 6* liegen, und die Stromzu- und ableitung 7i8 zur bzw· von der Löschkammer sind eingezeichnet.

Die Antriebswelle 4¹, die durch Hochdruck-Stopfbuchsen gegen die Löschkammerwandung abgedichtet ist, wird zwecks öffnung

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der Kontakte linksherum gedreht. Dadurch dreht sich gleichzeitig mit dem Kontaktarm 4 im gleichen Sinne der biegeelastische Drehflügel 5 und bewirkt erfindungsgemäß, daß die beiden durch Kontaktöffnung gezogenen Lichtbögen sofort ab Entstehen kräftig mit flüssigem SF₆ (oder der verwendeten Schaltflüssigkeit) querbestromt werden. Zur Intensivierung der Liehtbogenbeströmung lassen sich - im Bild nicht eingezeichnet - an der Innenwand des Löschkammergehäuses 1 noch besondere, die Flüssigkeitsströmung lenkende Barrieren aus Isolierstoff anbringen, wodurch ebenfalls die Strömungsgeschwindigkeit erhöht wird.

Anstatt mit. Hilfe des Drehflügels 5 könnte das BestrÖmen der Lichtbogen auch durch am Kontaktarm 4 anzubringende Leit- M

schaufeln aus Isolierstoff erfolgen, die bei Drehung der Antriebswelle 4* ähnlich wie die Schaufeln einer Kreiselpumpe wirken, '

Die Funktion der vorgeschlagenen Löschkammer, d, h. ihre Lichtbogenlöschung, läßt sich durch einfache Maßnahmen variieren und damit den verlangten Schaltaufgaben optimal anpassen. Mit nur geringer Durchbiegung des Drehflügels 5 beim Beschleunigen der Schaltflüssigkeit zu Beginn des Ausschaltvorganges arbeitet die Löschkammer mit stromunabhän— giger Löschmjttelströmung. Die Wirkung ähnlich einer kombinierten, d« h, zusätzlich auch stromabhängigen Löschmittelströmung - erforderlich für das Unterbrechen kleiner * induktiver Ströme (z, "B, beim Leerausschalten von Transformatoren) - wird durch die Verwendung eines sich beim Beschleunigen der Schaltflüssigkeit verstärkt durchbiegenden Drehflügels 5 erreicht. Hierdurch werden die Ausschaltlichtbögen anfangs für kurze Zeit (einige Millisekunden) und bei dementsprechend noch kurzer Lange noch nicht und erst anschließend mit der Schaltflüssigkeit beströmt ("geflutet")· Zu der schon vom Löschprinzip her zu erwartenden hohön Abschaltleistung der Löschkammer trägt zusätzlich, bei, daß beide Trennstrecken in der Kammer lieistungstrennstrecken sind.

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Ein wichtiger Vorteil der vorgeschlagenen Löschkammer besteht darin, daß sie sich in jeder beliebigen tage, ja. B. auch um 90° verdreht gegenüber der im beiliegenden. Bild gezeichneten Lage, d.h.« mit horizontal liegenden Durchführungen 2|2^f, verwenden läßt, was volle Freizügigkeit für den S ehalt er einbau in Richtung möglichst kleinen Raumbedarfs der Schaltanlagen gewährleistet. Die drei üjösohkammern eines dreipoligen Schalters lassen sich hintereinander mit durchgehender gemeinsamer Antriebswelle 4·¹ bzw, angekuppelten Pol-Antriebswellen anordnen, v/as neben Vereinfachung des Schalterantriebes extrem geringe Einbaubreiten der Schalter ergibt»

Bestehen die Löschkammergehäuse 1 aus Metall, z. B».Stahlblech, so sind sie zu erden, was dementsprechend ausreichende Abmessungen der Durchführungen 2; 2* erfordert. Die Erdung entfällt für Löschkammergehäuse aus Isolierstoff und erlaubt kleinere Abmessungen der Durchführungen 2{2'. An den Löschkammergehäusen 1 sind - im Bild nicht eingezeichnet - kleine Überdruck-Sicherheitsventile anzuordnen. Werden die Löschkammern vollständig (100 %ig) mit flüssigem SPg (oder einer anderen Schaltflüssigkeit) gefüllt, d. h, sind in ihnen keine Gaspolster 6^f vorgesehen, so haben die Sicherheitsventile mit ihren Kolben gleichzeitig die geringen, durch Temperaturanstieg (in Ruhestellung des Schalters) oder durch Flüssigkeitsverdampfung (beim Ausschaltvorgang) bedingten Volumenvergrößerungen der Schaltflüssigkeit (beim Ausschaltvorgang einschließlich der Gasblasen) auszugleichen. An deü Tulpenkontakten 3j3* lassen sich - im Bild nicht eingezeichnete - einfache Nasen aus Sinterkontaktmetallen zur Aufnahme der Lichtbogenfußpunkte anordnen. Die aus der Schaltflüssigkeit SFg durch die Lichtbogenwärme entstehenden Zersetzungsprodukte, die in der Hauptsache aus niederen Schwefelfluoriden bestehen, lassen sich erfahrungsgemäß durch den Einsatz von aktivem Aluminium (Tonerde) in der Löschkammer beseitigen.

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Claims (1)

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   ■" "' Söftalter_r di© als MoMisjIiader bzw·- Hohlkugel gestaltet - ."..- ist_f tn der eis om seise Bslachse dreiibewegliclier Eontakt-■■:: -arm mit eittaa sisfc aslii diesem mitdreheaden Drehflügel aus Isolierstoff angeor^aet; ist, dadurch, gekeanaeichnet, daß der Brehflügel (5) aas einem biegeelastischen Isolier- mtott besteht·

   3· Jjösohkainmer für aatoaoH^ Wechselstrom-HochspannungseShalter nach Ansprucli I₉ dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenwand des Icoschkamaergehäuses (1) zur Lenkung der Flüssigkeiteetrömtmg Barrieren aus Isolierstoff angeordnet sind»

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