DE1913969C3 - Hochspannungs-Leistungsschalter - Google Patents

Description

Hie Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungs Leistungsschalter mil einem leslstehenden

ίο .Schaltstück, einem beweglichen Schaltstück und mit einem vim dessen Antrieb gesteuerten Kolbcn-Zylinder-Systern /.ur Hr/ciigiing einer I.oschgassiromung sowie einer während der Atisschaltbewegung durch Schal tMiickübcrdeckung bewirkten Vorkompression des l.öschmiiiels.

Bei einem aus der DE-AS 12 20 010 bekannten Hochspannungs 1 eistunjissehalier ist das bewegliche Schaltstück hohl ausgebildet und zur Führung der in einem Kompressionsr.uini verdichteten l.osdigasmen pe bestimmt, die im Veil.iul der <\ussi h.ilthewe^iin^ bei Treiiniing dei Koiilakisliieke Ireigegeben wird und liliiih das icSiSKlu-uii. Vh.lllstik'k ahgctllhrt Vvlfi! !),i iliMih wird der l.ichibngen. der beim Si halten inner I .i>l gezogen wird bebl.isen.

Aus der deiilsihen 1'atentsi.hrilt H)h4 74() isi mi elektrischer Sih.iller mn einem lesisielieiulen Sih.ili slink, einem beweglichen Sihallsiifi ii'-d einem mn du stm si.irr \eihiiiuLnen lilaszyliiuler bekannt, der heim Aussi h.ilien über einen fesislelien-.len Kolben ge/ngen wird iiiul mn semti dem feststehenden Sih.illsiuik zu l'i'm l'i ten SliriiM'He eine Düse Im eine ( i.isslniiiiiitig hildii die vnm Kolben und Aliiiilcr in dang geselzt wird Sih.illsiill und feslsleheniles Si h.illsliak des be k.iMiilen Sih.ilteis liegen in der I nisi h.illstclliing als so genannler Stollkoiilaki mn ihren Siiinseilen aiieiii.iii der an line aiii das lesistehende Si b.illsliiek eiiiwu keinle I eiler sorgi Im ilen Konl.ikldriitk Π1111Ι1 derail federnde Vbslulzuiifin viud der Sihaltci.iiilh.il! jeiloili iiuei WIiIiSi hl kompli/iei I. zinn.'! die I eiler iihlii herwei se vor der I iiliibogenhil/e _t'.esihi% zi werden iiuili

Der I rfindiing liei'i die Aufgabe zugrunde, einen I ei siiingssih.iliii der eingangs genannten Art anziigebi 11 bei dein die Sihalllcisliing ohne I ihohung des Aiifu.in des ei hohl lsi

Diese wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Blaszylinder mit dem beweglichen Schaltstück starr verbunden und während der Ausschallbewegung über den feststehenden Kolben bewegbar ist und daß das zur Abfuhr von Schaltgasen hohl ausgebildete bewegliche Schaltstück mit dem Blaszylinder einen Ringspalt bildet, der unmittelbar mit dem Kompressionsvolunien des Kolben-Zylinder-Systems verbunden ist und im Verlauf der Ausschaltbewegung die Trennstrecke zwischen den Sthaltstücken durchläuft und die Löschgasströmung radial gegen den Lichtbogen führt.

Die Erfindung macht gegenüber dem aus der DL-AS 12. 20 010 bekannten Blaskolbenschalter von einer Ver (austhiing von Kolben und Zylinder als bewegliches Organ der I osihgas Kompressionseinrichiung (ic brauch Ferner isi tier bewegliche Sthalistift bei der Fr findiing zur Abfuhr von Schallgasin und mehl zur Zu fuhr Von Löschgas hohl ausgebildet. Er bildet mit dem Bliiszylinder cincili Ririgspalt. der ir) Abkehr von der bekannten AusführUrij|sform die Treiinslrcdke zwl· sehen den Kontakten im Verlauf der Ausschaltbcwc· gung durchläuft und damit intensiv diese Trennstrecke mit frischem Löschgas bespült und den Lichtbogen bc* bläst, Auf Grund der gegebenen Anordnung nach der

Erfindung wird der Liehlbogun mil einer radialen -Stmnutngskomponente beblasen.

Aus der deutschen Patentschrift 11 Ö5 J9*t ist /war bereits ein elektrischer .Schulter mil einem filaskolben bekannt, bei dem der bewegliche.Schallslift hohl ausgebildet ist. Hei diesem Schalter werden die Schallgase aber durch den hohlen Schslisiift in einen der Druckseite des Kolbens gegenüberliegenden /ylinderleil ge lenkt, damil der vom Blaskolben zu überwindende Ge gendruck verrhgert wird. Die zusätzliche Abströmung durch den hohlen Sehaltstift im deshalb bei dem be kannten .Schalter nur begren/t. Hin weiterer Unter schied besteht darin, d.tli der bekannte Schalter /ur Vorkompression /tisat/liche bewegliche Isolierstofflei-Ie benötigt.

Bei der Erfindung ist der Ringspalt unmittelbar mit dem Kompressionsvolumen dei Kolben■ Zylinder-:System verbunden ist Im Vergleich zu der aus der DE-AS I2 2OOII) hekanntcn Ausführungsform. bei der der Kompressinnsraiim über einen Schaltstill mil sei gleichsweise geringem Siroinungsquerschiiui mn einer von einem isoiiersioiimiii begrenzten Sthiiltkamnitr in Verbindung slehi. kann das beim I.cislui.gsschaltei nach der I rfinduiig komprimierte Druckgas 'ingchin ilen über den Ringspalt jbfliclien. Aul diese Weise er gehen sah keine Nachteile lur die Druckerzeugung wie beim Hekannleii. bei dem fur die Verdichtung des l.iisehmiiiels der gesamte vom Isolierstolfrohi um gren/le Gasraiim .ils sogenannter schädlicher K.iiiin des Kumpressionssvstems anzusehen ist D'irch An Wendung der Lrlindung ist es möglich, die Lahlhogen strecke der 1 oschgasstromung unnutlelb.ir. d. h ohne einen die Slnuniing drosselnden Querschnitt, .msziisel /en.

liei einer besonders vorteilhaften Ausfiihningsloriii der I-rfiiulung bilde! der mn Ausnahme des Duseiikur pers aus Metall besiehende Zylinder in an sieh bekann ter Weise nut Hilfe vnn feststehenden l'arallelsehall stucken einen /i\ Schaltstifl und Seh.illsuick parallelen Slroiupfad. der vor iler trennung von Schallsiifl und Sch.iltstiick geolfnet wird. Man kann dadurch die Stromlragl.ihigkiu des Si hallers beileuleiid erhöhen, ohne dall wie hei ileni .ms der deutsehen Airslcgeschrilt 12 0747 ! hck.innlen Schaller Melallteile mit !liegendem Polciiti.il die Spanniingslesiigkeil der Si h.ilisircckeii beeintraihligeii können. Vielmehr InUi sich durch den aus Melali bestehenden lllas/ylindei noch eine Verbes scrur.g des elektrischen I ekles an der Sch.illstrecke er reichen. Dies gilt besonders fur den I all. dall der l'arai lelpfad konzentrisch zum Schaltsiift liegt Die den Par allelpfad bildenden Strombahnleilc. d. h. der Hlaszylmder und die Parallelschallslucke. vcrglcahmaßigcn das elektrische EeId. weil sie zusammen großflächige Elektroden im Vergleich zu ilen siabförmigen Elektroden von Schaltstifi und feststehendem Schaltstück darstellen.

Wie sah ge/eigl hat. ist es günslig, wenn sich der aus Isolierstoff bestehende Düsenkörper mindestens annähernd rechtwinkelig zur Schalisliflachrse von Zylinder und Schallslift erstreckt. Man kann dann eine Gasströmung mit einer kräftigen, quer zum Lichtbogen verlaufenden Komponente erhallen, durch die das Löschmittel weit in den Lichtbogen eindringt. Dies sorgt für eine günstige Entioriisierung des gesamten Lichlbogenraü' nies. Dabei kann die hohe Strömungsgeschwindigkeit besonders günstig dann eingehalten werden, wenn der zwischen Schaltsliftspitze und dem dem Schaltstift zugekehrten Ende des iMviiersioffkörpcrs liegende Ring* spall in Richtung der .Sehaltsiifnichse eiwa halb so laut; wie der Schalt.stiflinnendurehmesser ist.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden mi folgenden an Hand der Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele beschrieben. Dabei ist in (■' i g. I in einer schematisch vereinfachten Darstellung ein Querschnitt eines Hoch.spannungs-l.eisiungsschaliers gezeichnet, der rechts der Mittellinie die Linsehaltsiellung und links davon die Ausschaltsiellung einnimmt. Der in Cig 2

ίο dargestellte Leistungsschalter fur HIOkV zeigt das gleiche Prinzip mit weiteren konstruktiven Einzelheiten.

In I i g. 1 tragt die aus Isoherstoll bestehende Scliallkammer l.die Sclnvefelhexailuorid unter einem Druck von 3 aiii enthalt, an ihrem oberen, nicht dargestellten Ende das feststehende Schaltstück 2. Der zugehörige bewegliche Schaltsiift i ist nut einem aus Metall bestehenden Glaszylinder 4 verbunden. Heule werden mit der gleichen Ailtriebsslange 5 betätigt.

An der dem feststehenden Schaltstück 2 zugekehrten Stirnseite les Illas/vliiulers 4 isl ein aus Isolierstoß he stehender Diisenkorper 8 angeln .hl. der. wie die rig! /eigi. aiiiidhemii eiiicii rtvh.cn Winke! bilde!, denn seine Inneiiseiie veilaiilt eineiseits parallel zur Sihaltslifl.iehse. anderciseils rechtwinkelig da/u. Das dem feststehenden Schaltstück zugekehrte 1 nde 9 lies Düsen! orpeis begrenzt mit der Schallstiflspil/e IO einen Rings|ialt II. dessen lange in Richtung der Sch.iltsiiliach'.e beim Aiisiiihnnigsheispiel halb so groß wie dei lr..ietiilun hmesser des Si li.illsliftes 5 isl Die Lange liegt vorieilhalt zwischen etwj dem 0.4 iiiul dem Dblachen des Siliallstiltiiineiidunhmessers

Der Hlaszvliiuler 4 bildet mit seinem metallischen Teil einen Strompfad parallel ίιιιι feststehenden Schaltstück 2 und dem Sihaltstili J. ileiin in der I 111 schallslellung hegen auf der AuIU nseile des lll.is/vlin dcrs 4 (eslsiehende Parallelschallslucke 14 aiii. Die Parallelschallslucke 14. die von einem zu knni.ikiliii gern geschlitzten zylindrischen Metallkörper Π gebil det weiden, liegen konzentrisch zum SilvIisiucV 2. Sie ergeben cmc Vergleichmaliigung des elektrischen I el des an der Schaltsirecke, da sie im Vergleich zum S< '.lalistiiik 2 eine erheblich giolifl.ichigere i lcktrode darstellen.

Der Iilaszvlmder 4 gleite! auf einem feststehenden Kolben 17 Dieser ist mn einer Stange 18 an einem mehl dargestellten Getriebegehäuse abgeslul/l. das die Schaltkammer trägt und den Antrieb fur ilen Schaltsiih } und ί\ί:η Hlaszvlinder 4 enthalt Im lesislehenden KoI ben 17 sind Lamellen 20 angeordnet. Sie sorgen fur einen guten Slromiibergang vom Schaltsiifl 5 und dem Kolben 4 zu nicht dargestellten feststehenden An schluUicilcn.

Aus der Zeichnung gehl hervor, daß die sogenannte Kon'aktüberdcckung des Glcitkoniaktes zwischen dem Schalislift I und dem feststehenden Schaltstück 2 etwa halb so groß ist v,i.· der gesamte Hub de«. Schaltsiifles Daraus ergibt sich folgende vorteilhafte Wirkungswe¹ se:

Beim Ausschalten gelang! der Schallslift 3 ziisam men mil dem BLskolbcn 4 aus der rechts der Mitlclli nie gezeigten F.inschaltstcllung in die links dargestellte Ausschiiltstcllung. Während der ersten Hälf'c dieser Bewegung ist der Gleitkontakt 2, 3 noch geschlossen. Deshalb ergibl sich zunächst eine Gaskompression, die den Dntick im Innern des Blaszylinders 4 auf eiwa das Doppelte ansteigen läßt, wenn die Spitze 9 des Isolierstoffdüüenkörpers 8 dichl genug am feststehenden Schaltstück 2 anliegt. Zugleich wird der Parallelpfad 14,

4 geöffnet.

Bei der zweiten Hälfte des Ausschallvorgangcs lösl sich die Spitze 10 des Schaltstiflcs 3 vom Schaltstück 2. Der dabei entstehende Aussehaltlichtbogen wird sofort durch das zuvor unter Druck geselzte Schwefelhexafluorid beblascn. Das Gas strömt zunächst durch das Innere des hohlen Schaltstiftcs 3 ab, dann aber auch durch den Ringspalt zwischen dem Isoliersloffdüsenkörper 9 und dein feststehenden Schaltstück 2. so daß eine Art Doppclclüscnwirkung Vorliegt. Die Bcblasung erfolgt annähernd mil Schallgeschwindigkeit, da das Gas auf clwa das Doppelte des Normaldruckes im Schaller verdichtet wurde. Hinzu kommt noch cmc gewisse Saugwirkung, die der Glaszylinder 4 im MeIaII körper f5 der Parallelschallstückc 14 ausüben kann. Deshalb wird der Ausschaltlichtbogen schnell gelöscht

Der neue Schalter erreicht seine guten Schaltlcistiin gen mit sehr geringem Aufwand. Er besitzt nur den Schaltsiifl 3 und den mit diesem gekoppelten Blaszylin der 4 als bewegliche Teile. Alle anderen Teile stehen fest. Sie sind einfach und erfüllen vielfach mehrere Funktionen. Der Blaskolben dient z. B. nichl nur zur F.rzeugung der Löschmittelströmung, sondern zugleich als Parallclkontakl. der den Schaltstift entlastet. Außerdem wird durch den Parallelpfad eine vorlcilhaflc Vcrgleichmäßigung des elektrischen Feldes an der Schall strecke erreicht. In der Ausschaltslcllung ist diese günstige Fcldvcrieilung besonders ausgeprägt, weil dann der feststehende Kolben 17. der aus Metall besteht, die Schaltstiftspilze 10 abschirmt und zusammen mit dem Blaszylindcr 4 eine großflächige Plattenelektrode crgibl.

Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist der Isolierstoffdüsenkörper 8 an dem dem feststehenden Schaltstück 2 zugekehrten F.ndc an der Außenseite konisch ausgebildet, so daß sein Außendurchmesscr dort kleiner als der des Blaszylinders 4 ist. Man erreicht dadurch, daß ein Abstand 29 zwischen dem Isolierstoffkörper 8 und den Parallelschaltstückcn 14 vorhanden ist. wenn die Schaltstiftspilze 10. wie strichpunktiert gczeichnet, den Bereich der Löschdistanz erreicht hat. Die Gasstrcckc 29 sorgt für eine hohe elektrische Fc-

noch ist der tsolierstoffdüsenkörpcr 8 im Inneren weitgehend rechtwinkelig, so daß die schon erwähnte radiale Komponente der Gasströmung erreicht wird.

Beim Ausführungsbcispicl nach I" ig. 2 ist dem feststehenden Kolben 17 ein Metallkörper 32 zugeordnet Fr verkleinert den (dich Raum auf der dem Schaltstück 2 abgekehrten Seite des Isolicrstoffkörpcrs 8. Ferner sorgt er mit seiner gerundeten Außenseile für eine gute Spannungsverteilung an der Schaltslreckc.

Der Mctallleil des Blasz.ylinderx 4 isl mit einer besonderen metallischen Schwungmasse 35 versehen. Man erreicht dadurch, daß Aniricbsenergie bei Beginn des Atisschaltvorgangcs. wenn noch kein hoher Gegendruck des komprimierten I >ascs zu überwinden isl. gespeichert wird und damit dann zur Verfügung steht, wenn während des Ausschnllvorgangcs cm vom Licht bogen hervorgerufener Gegendruck besonders große Antriebskräfte erfordert.

Beim Ausführungsbeisptel nach I 1 g 2 isl auch das feststehende Schaltstück 2 hohl ausgebildet. Fs führt von der Schaltslrccke in einen Raum, dessen Volumen ein Vielfaches des Volumens der BT.iworrichlung 4. 17 beträgt. Dadurch wird die Schallgasabfuhr weiter ver bessert. Außerdem ermöglichen große Abslrömqiierschnitte aber auch ohne zusätzliche Ventile eine schnelle Füllung der Blasvorrichtung beim Umschalten, so daß der Schalter für Kurzunteibrcehungssehallungen eingesetzt werden kann.

Die bei den Ausführungsbcispiclcn vorhandene Vor kompression ermöglicht mit ihrem Druckverhälinis von etwa 2 : 1 und der darauf beruhenden Strömung mil Schallgeschwindigkeit iiie für große SchaltlciMungen erforderliche Löschung stromstarker Lichtbögen. Bei der Unterbrechung kleinerer Ströme kann man aber insbesondere mit strömungsgünstigcn Untcrbrechungsslellen auch schon mil etwas geringerer Vorkompression, also etwa dem 0.4fachcn des Gcsamlhubes. auskommen, ohne daß die Sicherheit der Schaltung leidet. Der Schalleraufbau kann dabei sogar noch vereinfacht werden, weil geringere Kräfte auftreten.

Schutz wird nur beansprucht für die Gesamtheit der Merkmale eines jeden Anspruchs, da die Wirkung einer deutlich radialen Anströmung des Lichtbogens aus dem tinmiüejKflr mit Hpm Krwrmrpccirvncraiim vprhnnrtpnpn Ringspalt wesentlich für die Erfindung ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem feststehenden Schaltstück, einem beweglichen Schaltstück und mit einem von dessen Antrieb gesteuerten Kolben-Zylinder-System zur Erzeugung einer Löschgasströmung sowie einer während der Ausschaltbewegung durch Schahstücküberdeckung bewirkten Vorkompression des Löschmittels, d a durch gekennzeichnet, daß der Blaszylinder (4, 8) mit dem beweglichen Schaltstück (3) starr verbunden und während der Ausschaltbewegung über den feststehenden Kolben (17) bewegbar ist und daß das zur Abfuhr von Schaltgasen hohl ausgebildete bewegliche Schaltstück (3) mit dem Blaszylinder (4,8) einen Ringspalt (11) bildet, der unmittelbar mit dem Kompressionsvolumen des Kolben-Zylinder-Systems (4, 8, 17) verbunden ist und im Verlauf der Ausschaltbewegung die Trennstrecke zwischen den Schaiistücken (2, j) durchläuft und die Löschgasströmung radial gegen den Lichtbogen führt.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn-/cii hiiei. daß der mit Ausnahme des DiiseMknrpe.s (8) .ms Metall bestehende Bl-s/vmidcr (4) im .hi su Ii foekannui Weise mn Hilfe um lestslehcnden l'ar.i! lelsih.illsunk^n (14) einen /u Si IuItMiIi ι!) iiiul Sih.iilsiiii k (2) p.ir.illelen Siminpi.iil hiMel. .lei wm der Trennung von St haltstif r (5) ti ml Si h.ilisiuik (2) gcolfncl Wi'ii

3. Schalter nach Ansprurh 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ParaMeipiad konzentrisch zum Schaltstift (3) liegt.

4 Schalter nach Anspruch *. oder 3. dadurch gekeiiii/euhnci. dali die (eMMehcnden l'.irallelsch.ilt-Sliii Sie (14) mn ihre:n ilem Si MtMiIt (I) ziigckehi ten K, irui il.is e'ekliisilie KkI /wisihii Sih.tliMilt (J) iintl St h.iltsluik (2) veiyicii hm.illigcn

5. Schalter nach Anspruch 1 oder einem der fol gi-uden. il.nliin h gek Minzeichnet. daß sah ifii .iii^ lvilieis:i>fl bestcheiu'e Hiisenkorpcr (8) mindcsii-iis iinn.ihemil rechtwinkelig zur Sih.'ltsliliaehse vom Blaszvlmder (4) zum Schalis'ifi (}) ersirei kl

b. Schalter nach Anspruch I oder 5, dadurch gekenii/eiihncl. I.iß iler /vvisi'heii der Sih.illMifl spitze (10) und ilem ilem Si haltst'fl (!) /tigekchrlen FmIe (S) ιΙιλ isiiliiTSliiffiliiSL'nkiirpers (8) Vorhände nc Ringsp.ili III) :n Running der Siliallsiihaihsietwa ri.i'h s>. lang wieder Schaltstifitniieiuliirihnus ser ist

7 Schalter nach Anspruch 5 oder 6. dadurch gektM'iizeii.hiiet. dali der Duscnkorpcr (8) .in seinem dem fesisiehenden Sihallsiuik (2) /iigckehrliM {".mir einen kleineren Aiillemliirihmcsser als <lei Blas/V'iider (4) .iiifwnst.

8 Schalter nach Anspruch I oder einem der folgerten, dadurch gekennzeichnet, daß dem festste hciid'.M) Kolben (17) ein Metallkörper (J2) zugcord nel im. dessen ilem feststrhendcn Si hallstiiek (2) zu gekehrte Seite gut gerundet und der Form des Dü-Scriköfperi (8) arigepaßl ist.

9. Schalter nach Anspruch I oder einem der fol' gcnden, dadurch gekennzeichnet, daß das festsie· hende Schaltstück (2) hohl ist und tn einen gegenüber dem Volumen der Blasvorrichtung großen Raum führt.

10, Schalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dnli dem Blas/>-· linder (4) eine Schwungmasse (15) zugeordnet ist.