DE19522852A1

DE19522852A1 - Quench chamber for load disconnection switch

Info

Publication number: DE19522852A1
Application number: DE1995122852
Authority: DE
Inventors: Fritz Hollmann; Albrecht Driescher
Original assignee: DRIESCHER SPEZIALFAB FRITZ
Current assignee: DRIESCHER SPEZIALFAB FRITZ
Priority date: 1995-06-23
Filing date: 1995-06-23
Publication date: 1997-01-02

Abstract

The arc quench chamber for air-insulated load disconnection switches, in medium voltage assemblies, has ballast zone (10) contg. bodies (14) which deliver a gas on heating and a fixed contact (11). The ballast zone (10) also has a lateral wall (12) with a moving switch contact (8) passing through it and the ballast zone (10) to the fixed contact (11). The ballast bodies (14) are of thermoplastic fluoropolymers.

Description

Die Erfindung betrifft eine Löschkammer, insbesondere für luftisolierte Lasttrennschalter in Mittelspan nungsanlagen.The invention relates to an arcing chamber, in particular for air-insulated switch disconnectors in medium span systems.

Um den Lichtbogen beim Öffnen der Kontakte eines sol chen Lasttrennschalters möglichst schnell zum Erlö schen zu bringen, ist es bekannt, einen messer- oder stiftförmigen Kontakt oder Schaltstift zwischen zwei mit geringem Abstand parallel zueinander liegenden plattenartigen Wänden aus beim Erwärmen gasabgebendem Werkstoff anzuordnen. Der Kontakt bewegt sich beim Ein- und Ausschalten zwischen diesen beiden Wänden hindurch. Unter dem Einfluß der Wärme, die von dem beim Abschalten entstehenden Lichtbogen ausgeht, ent steht einerseits durch Erwärmung der zwischen den plattenförmigen Wänden vorhandenen Luft, andererseits durch die Abgabe von Gasen aus diesen Wänden ein Gas druck, der eine Gasströmung erzeugt, die den Lichtbo gen möglichst schnell zum Erlöschen bringen soll.To the arc when opening the contacts of a sol switch disconnector as quickly as possible It is known to bring a knife or knife pin-shaped contact or switching pin between two lying parallel to each other at a short distance plate-like walls made of gas-emitting when heated Arrange material. The contact moves at Switch on and off between these two walls through it. Under the influence of heat from the arcing occurs when switching off, ent stands on the one hand by warming the between the plate-shaped walls existing air, on the other hand by releasing gases from these walls a gas pressure, which generates a gas flow that blocks the light bo to extinguish as quickly as possible.

In der deutschen Patentschrift 30 41 634 ist eine Löschkammer beschrieben, die einen Druckraum und eine durch Begrenzungsstege davon getrennte Expansionskam mer aufweist. Im Druckraum sind zwei relativ gegen einander bewegliche, im Einschaltzustand ein bewegli ches Schaltkontaktstück zwischen sich aufnehmende, bei Lichtbogeneinwirkung gasabspaltende Löschplatten angeordnet, die wesentlich breiter als das Schaltkon taktstück sind. Das Schaltkontaktstück ist messerför mig ausgebildet, um einen möglichst geringen Abstand zwischen den Löschplatten zu erreichen, so daß der Lichtbogen während des Ausschaltens bereits frühzei tig eine intensive Berührung mit den Löschplatten er fährt und diese dementsprechend frühzeitig zum Licht bogenlöschen erforderliches Gas abgeben.In German Patent 30 41 634 there is one Extinguishing chamber described that a pressure chamber and a expansion separated from it by boundary webs mer has. Two are relatively opposed in the pressure chamber mutually movable, in the on state a movable ch switching contact piece between receiving, extinguishing plates that release gas when exposed to arcing arranged, which is much wider than the Schaltkon are clock. The switch contact piece is knife-shaped mig trained to the smallest possible distance to reach between the extinguishing plates, so that the Arc early on during switch-off intensive contact with the extinguishing plates drives and accordingly to the light early Release the gas required for arc extinguishing.

Auch wenn diese Löschkammer durch das Verlegen eines Außenwandabschnitts ins Kammerinnere bereits merklich versteift und so die Druckfestigkeit der Löschkammer erhöht wird, ist die Druckfestigkeit aufgrund des rechteckigen Querschnitts der Löschkammer dennoch in manchen Fällen nicht ausreichend.Even if this arcing chamber by relocating a The outer wall section into the interior of the chamber is already noticeable stiffens and so the pressure resistance of the arcing chamber is increased, the compressive strength is due to the rectangular cross section of the quenching chamber nevertheless in not sufficient in some cases.

Hinzu kommt, daß die Abmessungen der Löschkammer we gen der großen Breite der Löschplatten, die erforder lich ist, damit diese unter der Lichtbogeneinwirkung eine ausreichende Menge Gas abspalten, verhältnismä ßig groß sind und dementsprechend der Lasttrennschal ter, in dem es für jeden Pol eine Löschkammer gibt, einen entsprechend hohen Raumbedarf besitzt.In addition, the dimensions of the arcing chamber we due to the large width of the extinguishing plates required Lich, so that this is under the influence of the arc release a sufficient amount of gas, relatively are large and accordingly the switch disconnector ter, in which there is an arcing chamber for each pole, has a correspondingly high space requirement.

Des weiteren kann der Ausstoß des heißen Lichtbogen plasmas aus der Expansionskammer zu sekundären Überschlägen führen, wenn das Plasma in Richtung geerde ter Bereiche des Lasttrennschalters gelangt.Furthermore, the discharge of the hot arc plasmas from the expansion chamber to secondary rollovers lead when the plasma is towards earth areas of the load-break switch.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine druck feste Löschkammer zu schaffen, in der trotz geringer Abmessungen eine ausreichende und hochwirksame Menge des zum Lichtbogenlöschen benötigten Gases erzeugt wird. Die Formgebung und Anordnung der Löschkammer sollte es erlauben, den Ausstoß des heißen Lichtbo genplasmas so zu lenken, daß keine Sekundärüberschlä ge erfolgen.The invention is based on the problem of printing to create a firm arcing chamber, in spite of less Dimensions a sufficient and highly effective amount of the gas required to extinguish the arc becomes. The shape and arrangement of the quenching chamber should allow the output of the hot light bo Steer genplasmas so that no secondary arcing ge.

Ausgehend hiervon wird eine Löschkammer vorgeschla gen, die erfindungsgemäß einen Schottraum, darin an geordnete Körper aus beim Erwärmen gasabgebendem Werkstoff, einen feststehenden Kontakt vorzugsweise am Ende des Schottraums, eine Querwand am Schottraum und einen durch die Querwand bis zum feststehenden Kontakt bewegbaren beispielsweise stiftförmigen Schaltkontakt aufweist.Based on this, an extinguishing chamber is suggested gene according to the invention a bulkhead in it orderly body made of gas emitting when heated Material, preferably a fixed contact at the end of the bulkhead, a bulkhead on the bulkhead and one through the transverse wall to the fixed one Contact movable for example pin-shaped Has switching contact.

Die beim Erwärmen gasabgebenden Körper können als Granulat oder Kugeln, insbesondere Hohlkugeln vorlie gen und den Schottraum bei mit dem feststehenden Kon takt kontaktiertem Schaltstift im wesentlichen voll ständig ausfüllen; sie werden durch den Lichtbogen intensiv erhitzt und im Schottraum umhergewirbelt, wodurch eine intensive Gasbildung eintritt, die ein schnelles Erlöschen des Lichtbogens bewirkt.The bodies emitting gas when heated can be used as Granules or spheres, especially hollow spheres conditions and the bulkhead with the fixed con tact contacted switching pin essentially full fill in constantly; they are through the arc intensely heated and whirled around in the bulkhead, which causes an intense gas formation that a rapid extinguishing of the arc.

Wenn die Körper aus Fluorpolymeren, insbesondere aus thermoplastischen Fluorpolymeren, wie z. B. Perflu oralkoxy (PFA), insbesondere vollfluoriertem PFA, be stehen, wird durch den Lichtbogen aus den Körpern im Schottraum Löschgas abgespalten, das einen ganz besonderes schnelles Erlöschen ohne Gefahr der Rückzündung bewirkt.If the body is made of fluoropolymers, especially thermoplastic fluoropolymers, such as. B. Perflu oralkoxy (PFA), especially fully fluorinated PFA, be stand by the arc from the bodies in the Split off the fire extinguishing gas, that completely particularly quick extinction without risk of Backfire causes.

Angesichts der intensiv Löschgas abspaltenden Körper im Schottraum lassen sich dessen Volumen und das Vo lumen einer gegebenenfalls anschließenden Expansions kammer erheblich verkleinern. Wenigstens der Schottraum, vorzugsweise auch die Expansionskammer, kann einen Kreisquerschnitt aufweisen. Die Durchmes ser des Schottraums und der Expansionskammer können gleich oder auch unterschiedlich sein. Besonders vor teilhaft ist, daß der Schottraum und die Expansions kammer aufgrund des Kreisquerschnitts praktisch rohr förmig gestaltet sind und daher gegenüber einem Rechteckquerschnitt, wie er bei Löschkammern mit pa rallelen Löschplatten üblich ist, eine erhöhte Druck festigkeit aufweisen können.In view of the body that splits off extinguishing gas intensively in the bulkhead, its volume and vo lumen of any subsequent expansion reduce the chamber considerably. At least that Bulkhead, preferably also the expansion chamber, can have a circular cross section. The diam of the bulkhead and the expansion chamber be the same or different. Especially before is partial that the bulkhead and the expansion Chamber due to the circular cross-section practically tube are shaped and therefore opposite one Rectangular cross-section, such as that used in fire chambers with pa parallel extinguishing plates is common, increased pressure can have strength.

Um das Schließen des Lasttrennschalters nicht zu be hindern, können sich im Bodenbereich des den Schalt stift topfartig umgebenden feststehenden Kontakts seitliche Durchtrittsöffnungen befinden, durch die der in den topfförmigen Kontakt eindringende Schalt stift die Löschgas abspaltenden Körper in den Schottraum verdrängt.In order not to close the switch-disconnector can prevent themselves in the bottom area of the switch pin fixed contact surrounding pot-like lateral openings are through which the switch penetrating into the cup-shaped contact donates the extinguishing gas to the body Bulkhead ousted.

Wegen der rohrförmigen Ausbildung der Löschkammer läßt sich der Schaltstift beim Öffnen zwanglos auf einer Kreisbahn bewegen, wobei sowohl der Schaltstift als auch der Schottraum und die Expansionskammer kreisbogenförmig gekrümmt sein können, ohne daß da durch die Druckfestigkeit der Löschkammer berührt wird. Auf diese Weise läßt sich eine Öffnung der Ex pansionskammer so anordnen, daß nach dem Zurückfahren des Schaltstifts die aus der Expansionskammer austre tenden heißen Lichtbogengase in eine ungefährliche Richtung, etwa in den unteren Bereich einer Schalt zelle des Lasttrennschalters gelenkt werden. Because of the tubular design of the arcing chamber the switch pin can be opened easily move in a circular path, both the switching pin as well as the bulkhead and the expansion chamber can be curved in a circular arc without there touched by the pressure resistance of the arcing chamber becomes. In this way, an opening of the ex Arrange the pansion chamber so that after driving back of the switch pin that emerges from the expansion chamber tend hot arc gases into a harmless Direction, for example in the lower area of a switch cell of the load-break switch.

Wenn der Lasttrennschalter und die Löschkammer hän gend angeordnet sind, um die heißen Lichtbogengase in den unteren Bereich der Schaltzelle zu lenken, ist es vorteilhaft, den Schaltstift als flachen Messerkon takt sowie die Öffnung in der Querwand zwischen dem Schottraum und der Expansionskammer entsprechend schlitzartig auszubilden und den Durchmesser der vor zugsweise kugelförmigen Löschgas abgebenden Körper größer als die Breite der schlitzartigen Öffnung zu wählen, so daß die Kugeln bei geöffnetem Last trennschalter nicht aus dem Schottraum herausfallen können.When the load break switch and the extinguishing chamber hang are arranged to the hot arc gases in to steer the lower area of the switchgear cell advantageous, the switching pin as a flat knife con clock as well as the opening in the transverse wall between the Bulkhead and expansion chamber accordingly form slit-like and the diameter of the front preferably spherical body emitting extinguishing gas larger than the width of the slot-like opening choose so that the balls with open load disconnector do not fall out of the bulkhead can.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des nä heren erläutert. In der Zeichnungen zeigen:The invention is based on one in the Drawing shown embodiment of the nä explained. In the drawings:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines erfindungs gemäßen Lasttrennschalters und Fig. 1 is a schematic view of a switch disconnector according to the Invention and

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht einer erfin dungsgemäßen Löschkammer. Fig. 2 is an enlarged sectional view of an inventive extinguishing chamber.

An einem Rahmen 1, der an der Decke einer Schaltzelle des Lasttrennschalters hängend angeordnet sein kann, sind parallele Stützisolatoren 3 angeordnet, von de nen einer ein Hauptschaltmesser 4 und ein Hilfsmesser 7 trägt, die um ein Lager 5 verschwenkbar sind. Das Hauptschaltmesser 4 und das Hilfsmesser 7 sind in der geöffneten Stellung mit ausgezogenen Strichen und in der geschlossenen Stellung gestrichelt dargestellt. On a frame 1 , which can be arranged hanging on the ceiling of a switch cell of the switch disconnector, parallel support insulators 3 are arranged, one of which carries a main switching knife 4 and an auxiliary knife 7 , which can be pivoted about a bearing 5 . The main switch 4 and the auxiliary knife 7 are shown in the open position with solid lines and in the closed position with dashed lines.

In der geschlossenen Stellung kontaktiert das Haupt schaltmesser 4 einen am Isolator 3 angeordneten Ge genkontakt 6, an dem mittels eines ein Ende 18 einer Löschkammer 9 durchgreifenden, feststehenden Kontakts 11 die Löschkammer 9 befestigt ist. Die Löschkammer 9 ist mittels einer Querwand 12 mit einer Öffnung 13 in einen Schottraum 10 und eine Expansionskammer 15 un terteilt. Durch eine Öffnung 17 in einer Querwand 16 am freien Ende der Expansionskammer 15 läßt sich ein abgewinkelter Schaltkontakt bzw. -stift 8 des Hilfs messers 7 in die Löschkammer 9 einführen, bis er, wie aus der gestrichelten Darstellung ersichtlich, den feststehenden Kontakt 11 kontaktiert.In the closed position, the main switching knife 4 contacts an arranged on the insulator 3 Ge genkontakt 6 , on which by means of an end 18 of an extinguishing chamber 9 penetrating, fixed contact 11, the extinguishing chamber 9 is attached. The quenching chamber 9 is divided by means of a transverse wall 12 with an opening 13 into a compartment 10 and an expansion chamber 15 . Through an opening 17 in a transverse wall 16 at the free end of the expansion chamber 15 , an angled switching contact or pin 8 of the auxiliary knife 7 can be inserted into the extinguishing chamber 9 until it contacts the fixed contact 11 , as can be seen from the broken line.

Das Schaltmesser 4 und das Hilfsmesser 7 werden über einen Mechanismus betätigt, der sich mittels einer Schaltwelle 2 aktivieren läßt, im einzelnen aber nicht dargestellt ist und bewirkt, daß beim Schließen zunächst das Hauptschaltmesser 4 in die gestrichelt dargestellte geschlossene Stellung gelangt, wonach das Hilfsmesser 7 in die gestrichelt dargestellte Stellung bewegt wird. Beim Öffnen des Lasttrennschal ters läuft die Bewegung umgekehrt ab, d. h. das Haupt schaltmesser 4 wird zuerst in die ausgezogen darge stellte Stellung bewegt, wonach das Hilfsmesser 7 ge öffnet und in der völlig geöffneten Stellung die aus gezogen dargestellte Lage einnimmt.The switching knife 4 and the auxiliary knife 7 are actuated by a mechanism which can be activated by means of a switching shaft 2 , but is not shown in detail and causes the main switching knife 4 to first reach the closed position shown in broken lines, after which the auxiliary knife 7 is moved to the position shown in dashed lines. When opening the load-break switch age, the movement is reversed, ie the main switch knife 4 is first moved to the position shown in the extended position, after which the auxiliary knife 7 opens and in the fully open position assumes the position shown drawn.

In dem Schottraum 10 sind Körper 14, vorzugsweise ein Granulat oder Kugeln, insbesondere Hohlkugeln, aus einem beim Erwärmen gasabgebendem Werkstoff angeord net. In the bulkhead 10 are body 14 , preferably a granulate or spheres, in particular hollow spheres, net angeord from a gas-emitting material when heated.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß der Schaltstift 8 flachmesserartig ausgebildet ist sowie eine entspre chend schlitzförmige Öffnung 17 in der Querwand 16 und eine schlitzförmige Öffnung 13 in der Querwand 12 durchgreift; er stellt in dem topfförmigen festste henden Kontakt 11 die elektrische Verbindung zum Ge genkontakt 6 her. Der topfförmige feststehende Kon takt 11 ist im Bereich des Endes 18 der Löschkammer 9 mit Durchtrittsöffnungen 19 versehen, deren Weite größer als der Durchmesser der Kugeln 14 ist.From Fig. 2 it can be seen that the switching pin 8 is formed like a flat knife and accordingly a slot-shaped opening 17 in the transverse wall 16 and a slot-shaped opening 13 in the transverse wall 12 ; it produces in the pot-shaped fixed contact 11 the electrical connection to Ge Gekontakt 6 . The pot-shaped fixed con clock 11 is provided in the region of the end 18 of the arcing chamber 9 with through openings 19 , the width of which is greater than the diameter of the balls 14 .

Andererseits ist die Breite der schlitzförmigen Öff nung 13 kleiner als der Durchmesser der Kugeln 14. Dies bewirkt, daß beim Herausbewegen des Schaltstifts 8 aus der Löschkammer 9 keine Kugeln 14 durch die schlitzförmige Öffnung 13 durchfallen können und an dererseits beim Hineinbewegen des Schaltstifts 8 in die Löschkammer 9 und insbesondere in den Schottraum 10 Kugeln 14, die sich im topfförmigen feststehenden Kontakt 11 befinden durch die Öffnung 19 hinaus und in den Schottraum 10 verdrängt werden.On the other hand, the width of the slot-shaped opening 13 is smaller than the diameter of the balls 14 . This has the effect that when the switching pin 8 is moved out of the arcing chamber 9, no balls 14 can fall through the slot-shaped opening 13 and, on the other hand, when the switching pin 8 is moved into the arcing chamber 9 and in particular in the bulkhead 10, balls 14 which are in the pot-shaped fixed contact 11 are located through the opening 19 and are displaced into the compartment 10 .

Die Löschkammer 9 besitzt einen Kreisquerschnitt, der eine erhöhte Druckfestigkeit ergibt und ist mit einem Radius gebogen, der dem Abstand des feststehenden Kontakts 11 zum Lager 5 entspricht. Der Schaltstift 8 am Hilfsmesser 7 weist denselben Radius auf, so daß sich der Schaltstift 8 in der Löschkammer 9, wie dar gestellt, konzentrisch bewegen läßt.The arcing chamber 9 has a circular cross section, which results in increased pressure resistance, and is curved with a radius which corresponds to the distance between the fixed contact 11 and the bearing 5 . The switching pin 8 on the auxiliary knife 7 has the same radius, so that the switching pin 8 in the quenching chamber 9 , as shown, can move concentrically.

Beim Trennen des Schaltstifts 8 vom feststehenden Kontakt 11 unter elektrischer Last entsteht ein Lichtbogen zwischen dem feststehenden Kontakt 11 und dem sich von diesem entfernenden Schaltstift 8, des sen Wärme dazu führt, daß die Kugeln 14 ein Löschgas abgeben, das ein schnelles Erlöschen des Lichtbogens bewirkt. Die Abgabe des Löschgases ist sehr intensiv, da die Kugeln 14 im Schottraum 10 mit großer Ge schwindigkeit durcheinander gewirbelt werden und in den Bereich des Lichtbogens gelangen. Dabei entwickelt sich in dem Schottraum 10 ein hoher Druck, der sich in der Expansionskammer 15 entspannt, so daß ein bereits weitgehend abgekühlter Gasstrahl aus der Löschkammeröffnung 17 austritt, wenn der Schaltstift 8 die Löschkammer 9 verlassen hat. Mit der aus Fig. 1 ersichtlichen hängenden Anordnung des Lasttrennschal ters läßt sich erreichen, daß das aus der Öffnung 17 aus tretende Lichtbogenplasma und die Gase in eine un gefährliche Richtung, etwa in den unteren Bereich ei ner Schaltzelle des Lasttrennschalters gelenkt wer den, um auf diese Weise sekundäre Überschläge zu ver meiden.When the switching pin 8 is separated from the fixed contact 11 under electrical load, an arc arises between the fixed contact 11 and the switching pin 8 moving away from it, the heat of which leads to the balls 14 releasing an extinguishing gas which causes the arc to be extinguished quickly . The discharge of the extinguishing gas is very intensive, since the balls 14 in the compartment 10 are swirled at high speed and get into the area of the arc. A high pressure develops in the compartment 10 , which relaxes in the expansion chamber 15 , so that an already largely cooled gas jet emerges from the quenching chamber opening 17 when the switching pin 8 has left the quenching chamber 9 . With the apparent from Fig. 1 hanging arrangement of the circuit breaker age can be achieved that the emerging from the opening 17 from arc plasma and the gases in an un dangerous direction, such as in the lower area egg ner switch cell of the circuit breaker who steered to this way to avoid secondary flashovers.

Claims

1. extinguishing chamber, especially for air-insulated switch disconnectors

- a compartment ( 10 ),
- Arranged therein bodies ( 14 ) made of He gas-emitting material,
- a fixed contact ( 11 ) in the compartment ( 10 ),
- A transverse wall ( 12 ) on the bulkhead ( 10 ) and
- A through the transverse wall ( 12 ) and the bulkhead ( 10 ) to the fixed contact ( 11 ) movable switch contact ( 8 ).

2. Extinguishing chamber according to claim 1, characterized in that the compartment ( 10 ) has a circular cross-section.

3. Extinguishing chamber according to claim 1 or 2, characterized in that the bulkhead ( 10 ) at ge closed contact ( 11 ) is essentially completely filled with granules ( 14 ) or balls ( 14 ) from gas-emitting material when heated.

4. extinguishing chamber according to one of claims 1 to 3, characterized by an adjoining the bulkhead ( 10 ), which is separated by the transverse wall ( 12 ) expansion chamber ( 15 ).

5. extinguishing chamber according to one of claims 1 to 4, characterized in that the body ( 14 ) consist of fluoropolymers.

6. extinguishing chamber according to claim 5, characterized in that the body ( 14 ) consist of thermoplastic fluoropolymers.

7. extinguishing chamber according to one of claims 1 to 6, characterized in that the body ( 14 ) are designed as solid or hollow spheres.

8. extinguishing chamber according to claim 7, characterized by Balls with at least two different ones Diameters.

9. extinguishing chamber according to one of claims 1 to 8, characterized in that the fixed con tact ( 11 ) comprises a switching pin ( 8 ) pot-like and in the bottom region ( 18 ) lateral passage openings ( 19 ) for by the switching pin when closing the switch disconnector are arranged.

10. Extinguishing chamber according to one of claims 1 to 9, characterized in that the switching pin ( 8 ) moves when opening on a circular path and the switching pin ( 8 ) and the compartment ( 10 ) and the expansion chamber ( 15 ) are curved in a circular arc .

11. Extinguishing chamber according to one of claims 1 to 10, characterized in that an opening ( 17 ) of the expansion chamber ( 15 ) after retracting the switching pin ( 8 ) directs the hot arc gases in egg ne safe direction.

12. extinguishing chamber according to one of claims 1 to 11, characterized in that the switching pin ( 8 ) as a flat knife contact and the opening ( 13 ) is formed correspondingly slot-like and the diameter of the body ( 14 ) larger than the width of the slot-like opening ( 13 ) is.