DE1948079C3 - Flüssigkeitsarmer Leistungsschalter - Google Patents

Description

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Die Erfindung geht aus von einem flüssigkeitsarmen Leistungsschalter mit einer vertikalen Polsäule, die aus zwei metallischen Endteilen und einer diese verbindenden isolierenden Schaltkammer besteht und mit Einrichtungen für einen Flüssigkeitsumlauf durch Thermosiphonwirkung versehen ist, wobei die metallischen Endteile außerhalb der Schaltkammer durch ein im Verhältnis zum Schaltkamrnerquerschnitt dünnes Isolierstoffrohr verbunden sind. Dadurch erhält man einen außerhalb der Schaltkammer verlaufenden Flüssigkeitsumlauf und erreicht eine so wirksame Kühlung, daß der Schalter mit einer einzigen Schalt- so kammer, d. h. ohne Parallelschaltkammer, für die größten, bisher auf dem Mittel- und Hochspannungssektor geforderten Nennströme eingesetzt werden kann.

Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung dieses Schalters mit dem Ziel, die Schaltleistung zu erhöhen, ohne daß die Kühlwirkung leidet oder der Aufwand für den Schalter nennenswert vergrößert werden muß. Dieses Ziel erreicht man erfindungsgemäß durch einen mit dem beweglichen Schaltstift des Schalters gekoppelten Schieber, der bei der Ausschaltbewegung des Schaltstiftes das Isolierstoffrohr sperrt.

Beim Schalter nach der Erfindung steht der Flüssigkeitsumlauf in der Einschaltstellung, also dann, wenn der über den Schalter fließende Strom Verlustwärme verursacht voll zur Kühlung zur Verfügung. Erst beim Ausschalten wird der durch Thermosiphonwirkung angetriebene Flüssigkeitsumlauf unterbrochen. In diesem Augenblick kann das Innere der Schaltkammer als abgeschlossener Raum betrachtet werden, in dem der Lichtbogen oder eine mechanische Punipwirkung den zur Löschung des Lichtbogens erforderlichen Druck herstellen kann, ohne daß ein Druckausgleich über das zur Kühlung dienende Isolierstoffrohr möglich ist

Die Schiebersteuerung mit einem mit dem Schaltstift gekoppelten Schieber erfordert nur einen geringen Aufwand, wie später näher erläutert wird.

Die Erfindung kann mit Vorteil so ausgeführt werden, daß der Schieberkörper am unteren Ende des Isolierstoffrohres angeordnet und mit dem Schaltstift starr gekoppelt verbunden ist Der Schieber führt dann stets die gleiche Bewegung wie der Schaltstift aus. Auf eine Abdeckung des oberen Endes des Isolierstoffrohres kann in den meisten Fällen verzichtet werden, weil diese Öffnung in der Nähe des Schalterkopfes des Schalters liegt, so daß dort kein nennenswerter, das Isolierstoffrohr gefährdender Überdruck zu erwarten ist

Zweckmäßig ist der Schieber ein Rohr, das mit einer Bohrung des Gelriebegehäuses zusammenwirkt, an die das eine Ende des Isolierstoffrohres angeschlossen ist Das Getriebegehäuse selbst wird dann als Teil der zur Sperrung benötigten Einrichtung verwendet, und zwar schon dadurch, daß die Anschlußbohrung für das Isolierstoffrohr in eine Bohrung mündet die dem Querschnitt des als Schieber verwendeten Rohres angepaßt ibt Mit einem Schieber wird die Steuerung eines ausreichend großen Durchlaßquerschnittes mit kleinen zu bewegenden Massen erreicht Darüber hinaus kann man mit einem Rohr die aus dem Isolierstoffrohr kommende Löschflüssigkeit in den unteren Teil des Getriebegehäuses führen. Auf diese Weise lassen sich auch die tiefsten, an der Wärmeentwicklung beteiligten Stellen des Leistungsschalters mit gekühlter Löschflüssigkeit bespülen, ohne daß man deshalb das Isolierstoffrohr unbedingt bis zu den tiefsten Punkten des Getriebegehäuses führen muß.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung ein etwas vereinfachtes Ausführungsbeispiel beschrieben.

Der einpolig in einem Querschnitt dargestellte ölarme Leistungsschalter für Mittelspannung, z.B. 10kV und 4000 A Nennstrom, wird üblicherweise dreipolig ausgeführt. Zu jedem Pol gehört eine Polsäule, die vertikal verläuft und mit Stützisolatoren an einem nicht dargestellten Antriebsgehäuse angebracht ist. Die Polsäule besitzt ein metallisches Getriebegehäuse 1. Darin ist eine Antriebswelle 2 gelagert, die flüssigkeitsdicht durch das Getriebegehäuse hindurchführt Die Antriebswelle ist über eine Kurbel 3 und einen Lenker 4 mit einem hohlen Schaltstift 5 gekoppelt der über Kontaktrollenpaare 6 mit Stromzuführungsstangen 7 elektrisch in Verbindung steht

Über dem Getriebegehäuse 1 liegt die Schaltkammer 10. Sie enthält außer dem erwähnten Schaltstift 5 ein feststehendes Schaltstück 11. Isolierstoffteile 12 und 13, die an der Wand der Schaltkammer befestigt sind, sorgen für die zur Löschung des Ausschaltlichtbogens erforderliche Strömung des Öls, mit dem die Polsäule gefüllt ist wie z. B. in der »Siemens-Zeitschrift«, 38. Jahrgang, April 1964, Heft 4. Seiten 229 bis 231 beschrieben ist

Auf der Schaltkammer 10 ist ein Schalterkopf 15 befestigt Mit diesem ist das festehende Schaltstück U über sternförmig verlaufende Tragteile 16 verbunden. Über die Tragteile 16 fließt der Strom zu der nicht gezeichneten oberen AnschhiBfläche am Schalterkopf.

Eine ähnliche AnschluBfläche am Getriebegehäuse ist mit dem Schaltstift 5 über die Stromzuführungsstangcn 7 verbunden.

Am Schalterkopf 15 ist ein metallisches Winkelstück 20 befestigt, dessen rechtwinkelig zueinander verlaufen- s de Bohrungen mit einer in den Schal erkopf führenden Bohrung 21 einerseits und einem Isolierstoffrohr 22 andererseits in Verbindung stehen. Das Isolierstoffrohr 22 verläuft räumlich parallel zur Schaltkammer 10. Es endet in einem Winkelstück 23, das ebenso wie das Winkelstück 20 ausgebildet und an eine Bohrung 24 des Getriebegehäuses I angeschlossen ist.

Die Bohrung 24 wirkt auf der Innenseite des Getriebegehäuses 1 mit einem Rohrkörper 26 als Schieber zusammen, der mit Hilfe einer Führung 27 parallel zum Schaltstift 5 bewegbar ist. Der Rohrkörper 26 ist mit Hilfe von zwei Ansätzen mit einem Führungsstück 28 starr gekoppelt, das mit dem Schaltstift 5 verschraubt ist und den Befestigungspunkt für den Lenker 4 bildet.

Der Rohrkörper 26 steuert zusammen mit der Wand des Getriebehäuses 1 im Bereich der Bohrung 24 einen zur Kühlung des Schalters dienenden Umlauf der Löschflüssigkeit durch das Rohr 22. In der in der Figur gezeichneten Einschaltstellung des Schaltstiftes kann das durch die Verlustwärme im Schalter erhitzte Löschmittel vom Schalterkopf 15 in Richtung des Pfeiles 30 in das Isolierstoffrohr 22 eintreten. Dort kühlt sich die Löschflüssigkeit ab, weil in diesem Bereich keine Wärme mehr entwickelt wird, dagegen die Wärmeabgabe an die den Schalter umgebende Luft sehr viel stärker ist als an der Schaltkammer selbst. Dies liegt u. a. darin, daß der Durchmesser des Isolierstoffrohres 22 wesentlich kleiner als der Schaltkammerdurchmesser ist Beim Ausführungsbeispiel macht er nur etwa ¹A des Schaltkammerdurchmessers aus.

Die abgekühlte Löschflüssigkeit strömt am unteren Ende des Isolierstoffrohres 22 in Richtung des Pfeiles 31 durch die Bohrung 24 und einen entsprechenden Ausschnitt 32 des Rohrkörpers 26 in den unteren Teil des Getriebegehäuses 1. Wie man sieht, führt das Rohr 26 die kalte Flüssigkeit dabei zu Stellen unterhalb der Bohrung 24. Von dort kann die Löschflüssigkeit mit steigender Erwärmung wieder längs der Stromübergangsstellen zwischen Srhaltstift 5 und Stromzuführungsstangen 7 nach oben wandern. Durch Schlitze 33 gelangt das Löschmittel auch zwischen die Isolierstoffteile 12, 13 der Löschkammer (Pfeil 34) sowie in die Bohrung 35 des Schaltstiftes 5. Die kühlende Flüssigkeitsströmung führt weiter um das feststehende Schaltstück 11 herum (Pfeil 37) und durch das feststehende Schaltstück hindurch (Pfeil 38), bis die warme Löschflüssigkeit wieder in den Bereich der Bohrung 21 des Schalterkopfes 15 gelangt.

Wird der Schalter ausgeschaltet, so bewegt sich der Rohrkörper 26 unmittelbar und gleichzeitig mit dem Schaltstift 5 nach unien.

Deshalb wird, noch bevor die Schaltstiftspitze das feststehende Schaltstück 11 verläßt, die Bohrung 24 im Getriebegehäuse verschlossen. Nunmehr kann der weiter in das Getriebegehäuse eindringende Schaltstift 5 einen Druck aufbauen, der eine Löschmittelströmung durch die Bohrung des; Schaltstiftes 5 in den Schalterkopf hinein verursacht. In der gleichen Richtung kann auch der Druck der vom Lichtbogen zersetzten Löschflüssigkeit wirksam werden, wenn der Lichtbogen gezogen wird.

In der Ausschaltstellung ist beim Ausführungsbeispiel der Flüssigkeitsumlauf unterbunden. Man kann aber auch durch entsprechende Ausnehmungen im oberen Bereich des Rohrkörpers dafür sorgen, daß der Kühlmittelumlauf in der Ausschaltstellung, also bei der unteren Endlage des Rohrkörpers 26 und des Schaltstiftes 5, wieder möglich wird.

Beim Ausführungsbeispiel ist nur eine Leitung 22 für den Umlauf des Löschmittels als Kühlflüssigkeit dargestellt, die mit einem einzigen Rohrkörper 26 gesteuert wird. Die Erfindung kamn aber auch so verwirklicht werden, daß mit einem einzigen Rohrkörper die unteren Anschlüsse mehrerer Isolierstoffrohre, die parallel zur Schaltkammer 10 angeordnet sind, an ein Getriebegehäuse gesteuert werden. Ferner kann man bei einer Schaltkammer mehrere parallele Isolierstoffrohre mit jeweils einem eigenen Schieber vorsehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Flüssigkeitsarmer Leistungsschalter mit einer vertikalen Polsäule, die aus zwei metallischen S Endteilen und einer diese verbindenden isolierenden Schallkammer besteht und mit Einrichtungen für einen Flüssigkeitsumlauf durch Thermosiphonwirkung versehen ist, wobei die metallischen Endteile außerhalb der Schallkammer durch ein im Verhältnis zum Schaltkammerquerschnitt dünnes Isolierstoffrohr verbunden sind, gekennzeichnet durch einen mit dem beweglichen Schaiistift (5) des Schalters gekoppelten Schieber (26), der bei der Ausschaltbewegung des Schaltstiftes das Isoliierstoffrohr (22) sperrt

2. Flüssigkeitsarmer Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieberkörper (26) am unteren Ende des Isolierstoffrotiires (22) angeordnet und mit dem Schaltstift (5) starr gekoppelt ist

3. Flüssigkeitsarmer Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der Schieberkörper ein Rohr (26) mit einem seitlichen Ausschnitt (32) ist, der sich im Einschaltzustand mit einer Bohrung (24) des Getriebegehäuses (I) deckt, an die das eine Ende des Isolierstoffrohres (22) angeschlossen ist

4. Flüssigkeitsarmer Leistungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß das Rohr (26) im Einschaltzustand eine mit dem unteren Teil des Getriebegehäuses (!) verbundene Führung für aus dem Isolierstoffrohr (22) kommende Löschflüssigkeit bildet.