DE19526805A1 - Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem Isolierstoffkörper - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungs-Leistungs­ schalter mit zwei einander koaxial gegenüberstehenden Kon­ taktstücken, von denen wenigstens das erste im Einschaltzu­ stand von einem Isolierstoffkörper umgeben ist, und mit einem Druckgasraum, in dem im Zuge eines Ausschaltvorgangs Löschgas unter hohem Druck für eine nachfolgende Beblasung eines Lichtbogens gespeichert wird, wobei das erste, insbesondere massiv ausgebildete Kontaktstück beim Schaltvorgang relativ zum Isolierstoffkörper bewegbar ist und wobei zwischen dem Isolierstoffkörper und dem ersten Kontaktstück im Ausschalt­ zustand ein Abströmkanal vorgesehen ist, der einen Lichtbo­ genraum mit einem Expansionsraum verbindet.

Ein solcher Hochspannungs-Leistungsschalter ist beispielswei­ se aus der E-0 175 954 B1 und aus der E-0 296 363 A2 bekannt.

Bei einem derartigen Leistungsschalter werden im Zuge einer Schaltbewegung zwei Kontaktstücke voneinander getrennt und gleichzeitig wird Löschgas durch Beheizung in Folge eines Lichtbogens und/oder durch mechanische Kompression unter Druck gesetzt. Dieses Löschgas dient zur Beblasung eines auftretenden Schaltlichtbogens. Die Löschgasströmung wird durch einen Isolierstoffkörper, insbesondere in Form einer Düse geführt, der mit einem der Kontaktstücke verbunden ist und im Ausschaltzustand in die Trennstrecke zwischen den Kon­ taktstücken hineinragt.

Bei den bekannten Konstruktionen verschließt ein Gegenkon­ taktstück eine Düsenengstelle des Isolierstoffkörpers zeit­ weise während der Ausschaltbewegung und gibt zum Ende der Schaltbewegung eine Öffnung frei, durch die das Löschgas dann in einen Expansionsraum abströmen kann. Dabei soll das ab­ strömende Löschgas den Lichtbogen und die Umgebung der Kon­ takte sowie alle Bereiche, in denen hohe dielektrische Bela­ stungen auftreten, kühlen. Es ist daher für eine optimale Steuerung der Löschgasströmung zu sorgen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Hochspannungs-Leistungsschalter der eingangs ge­ nannten Art die Steuerung der Löschgasströmung und somit die Schaltleistung zu verbessern.

Dabei kann sowohl das erste Kontaktstück als auch der Iso­ lierstoffkörper antreibbar sein, denn für die Funktion kommt es nur auf eine Relativbewegung zwischen diesen Bauteilen an.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Abströmkanal ein mit mehreren Durchtrittsöffnungen für das Löschgas versehener, aus Isolierstoff bestehender Blasgitter­ körper angeordnet ist.

Dadurch daß das Löschgas nicht ungehindert in den Expansions­ raum strömen kann, entsteht vor dem Blasgitterkörper ein Rückstau und eine Verwirbelung, die für eine optimale Kühlung des Lichtbogenraumes sorgt. Es bildet sich keine stationäre Löschgasströmung im Lichtbogenraum aus, so daß sowohl die Löschgasströmung gebremst wird als auch durch Verwirbelung jeder Punkt des Lichtbogenraumes gleichmäßig mit dem durch­ strömenden Löschgas durchsetzt wird. Hierdurch ergibt sich eine optimale Kühlung der dielektrisch hochbelasteten Berei­ che.

Der Lichtbogen wird durch den Blasgitterkörper im Bereich zwischen den Lichtbogenkontaktstücken zentrisch geführt und bildet keine Schleifen. Somit kann durch das Blasgitter gleichzeitig der Lichtbogen eingegrenzt und das Löschgas durchgelassen werden.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Isolierstoffkörper eine Engstelle aufweist, die im Einschalt­ zustand von dem ersten Kontaktstück im wesentlichen gasdicht verschlossen ist und daß der Blasgitterkörper im Verlauf der Löschgasströmung stromabwärts der Engstelle angeordnet ist.

Durch diese Konstruktion kann erst nach der Freigabe der Eng­ stelle, d. h. nachdem sich im Lichtbogenraum ein hoher Gas­ druck aufgebaut hat, das Löschgas durch die Öffnungen des Blasgitterkörpers hindurch abströmen. Die Ausbildung eines hohen Löschgasdrucks vor der Freigabe der Engstelle durch ein Gegenkontaktstück kann notwendig sein, um das Löschgas durch einen Schaltlichtbogen genügend zu erhitzen, um einen ausrei­ chenden Druckgasvorrat für eine Beblasung des Lichtbogens zur Verfügung zu haben.

Es kann außerdem vorgesehen sein, daß auch im Zuströmweg des Löschgases ein zusätzlicher Blasgitterkörper, beispielsweise zwischen dem Lichtbogenraum und einem Kompressionsraum oder zwischen dem Lichtbogenraum und einem Heizraum vorgesehen ist. Ein solcher Blasgitterkörper kann auch durch einen zwi­ schen dem Druckgasraum und dem Lichtbogenraum angeordneten, mit radialen Bohrungen versehenen Isolierstoffkörper gebildet sein.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Blasgitterkörper mehrere in bezug auf die Längs­ achse der Kontaktstücke axial voneinander beabstandete Durch­ trittsöffnungen aufweist.

Durch diese Konstruktion des Blasgitterkörpers ergibt sich eine besonders günstige Verteilung der Abströmung des Lösch­ gases aus dem Lichtbogenraum und somit eine besonders gute Durchsetzung des Lichtbogenraumes durch die Löschgasströmung.

Außerdem kann die Erfindung vorteilhaft dadurch ausgebildet sein, daß der Blasgitterkörper rotationssymmetrisch ausgebil­ det ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Blasgitterkörper von einer trichterförmigen Er­ weiterung des Isolierstoffkörpers koaxial umgeben ist.

Die trichterförmige Erweiterung des Isolierstoffkörpers dient der Formung einer Düse, wodurch die Löschgasströmung nach Passieren der Engstelle in der trichterförmigen Erweiterung beschleunigt wird. Durch die Kombination des Blasgitterkör­ pers mit dem diesen umgebenden, trichterförmig erweiterten Isolierstoffkörper ergibt sich vor dem Blasgitterkörper die oben beschriebene günstige Wirkung auf die Löschgasströmung und hinter dem Isolierstoffkörper ergibt sich durch die Dü­ senwirkung ein schneller Abtransport des heißen Löschgases. Außerdem kann die trichterförmige Erweiterung des Isolier­ stoffkörpers das Schaltergehäuse, das die eigentliche Unter­ brechereinheit umgibt, vor dem direkten Einfluß der heißen Löschgase schützen.

Besonders kostengünstig kann die Erfindung dadurch ausgeführt werden, daß der Blasgitterkörper mit dem Isolierstoffkörper einstückig zusammenhängt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiel s in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend beschrie­ ben.

Dabei zeigt die Figur im Längsschnitt einen Teil einer Unter­ brechereinheit eines Leistungsschalters ohne ein Gehäuse in schematischer Form.

Die Lichtbogenkontaktstücke 1, 2 stehen einander koaxial ge­ genüber, wobei das antreibbare Kontaktstück 2 mit einem Iso­ lierstoffkörper 3 fest verbunden ist. Das antreibbare Kon­ taktstück 2 ist außerdem mit einem dieses koaxial umgebenden antreibbaren Dauerstromkontaktstück 4 verbunden, das im Ein­ schaltzustand in den feststehenden Dauerstromkontakt 5 ein­ greift.

Der Isolierstoffkörper 3 ist ebenfalls mit dem Dauerstromkon­ takt 4, beispielsweise mittels einer Klemmverbindung verbun­ den.

Es ist ein teilweise von dem Isolierstoffkörper 3 begrenzter Heizraum 6 vorgesehen, in den von dem Lichtbogenraum 7 zwi­ schen den Lichtbogenkontaktstücken 1, 2 aus durch die Öffnun­ gen 8, 9 Löschgas einströmen kann, das durch die Wirkung ei­ nes Lichtbogens erhitzt und expandiert ist.

Außerdem ist hinter dem Heizraum 6 ein Kompressionsraum 19 angeordnet, in dem kühles Löschgas durch eine nicht näher dargestellte mechanische Kompressionsvorrichtung komprimiert wird, welches, ebenso wie das in dem Heizraum 6 gespeicherte Löschgas zu einer nachfolgenden Beblasung des Lichtbogens dient.

Beim Beblasen des Lichtbogens strömt das Löschgas durch die Öffnungen 8, 9 des Isolierstoffkörpers 3 zurück in den Licht­ bogenraum.

Zu diesem Zeitpunkt hat das feststehende, stiftförmige Kon­ taktstück 1 bereits die Düsenengstelle 10 passiert, so daß das Löschgas an der Düsenengstelle 10 vorbei und durch die Durchtrittsöffnungen 11, 12, 13 des Blasgitterkörpers 14 hin­ durch in den Expansionsraum 15 abströmen kann.

Der Blasgitterkörper 14 ist in den Isolierstoffkörper 3 ein­ geklebt. Eine trichterförmige Erweiterung 16 des Isolier­ stoffkörpers umgibt den Blasgitterkörper 14 und läßt das Löschgas beschleunigt abströmen.

Der Blasgitterkörper 14 weist an seinem dem Kontaktstück 1 zugewandten Ende eine Dichtung 17 auf, die einerseits dafür sorgt, daß an dieser Stelle kein Löschgas austreten kann und daß auch keine dielektrisch hochbelasteten Spalte zwischen diesem Teil des Blasgitterkörpers 14 und dem Kontaktstück 1 bestehen. Außerdem sorgt die Dichtung 17 für eine mechanisch genaue und stabile Führung des Isolierstoffkörpers und des antreibbaren Kontaktstückes 2, 4 bei der axialen Schaltbewe­ gung.

Claims (6)

1. Hochspannungs-Leistungsschalter mit zwei einander koaxial gegenüberstehenden Kontaktstücken (1, 2), von denen wenig­ stens das erste (1) im Einschaltzustand von einem Isolier­ stoffkörper (3) umgeben ist, und mit einem Druckgasraum (6), in dem im Zuge eines Ausschaltvorgangs Löschgas unter hohem Druck für eine nachfolgende Beblasung eines Lichtbogens ge­ speichert wird, wobei das erste, insbesondere massiv ausge­ bildete Kontaktstück (1) beim Schaltvorgang relativ zum Iso­ lierstoffkörper (3) bewegbar ist und wobei zwischen dem Iso­ lierstoffkörper (3) und dem ersten Kontaktstück (1) im Aus­ schaltzustand ein Abströmkanal vorgesehen ist, der den Licht­ bogenraum (7) mit einem Expansionsraum (15) verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Abströmkanal ein mit mehreren Durchtrittsöffnungen (11, 12, 13) für das Löschgas versehener, aus Isolierstoff bestehender Blasgitterkörper (14) angeordnet ist.

2. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoffkörper (3) eine Engstelle (10) aufweist, die im Einschaltzustand von dem ersten Kontaktstück (1) im we­ sentlichen gasdicht verschlossen ist und daß der Blasgitter­ körper (14) im Verlauf der Löschgasströmung stromabwärts der Engstelle (10) angeordnet ist.

3. Hochspannungs-Leistungsschalter, dadurch gekennzeichnet, daß der Blasgitterkörper (14) mehrere in bezug auf die Längsachse der Kontaktstücke (1, 2) axial voneinander beabstandete Durchtritts-Öffnungen (11, 12, 13) aufweist.

4. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Blasgitterkörper (14) rotationssymmetrisch ausgebildet ist.

5. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Blasgitterkörper (14) von einer trichterförmigen Erweite­ rung (16) des Isolierstoffkörpers (3) koaxial umgeben ist.

6. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Blasgitterkörper (14) mit dem Isolierstoffkörper (3) ein­ stückig zusammenhängt.