DE19707320C1 - HV circuit breaker with excess pressure relief device - Google Patents

HV circuit breaker with excess pressure relief device

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Abstract

A high-voltage (HV) circuit-breaker including an interrupter unit (2) and an excess pressure discharging device (11). A first part (4) of the housing interior (11) containing the interrupter unit is separated from a second part (3) adjoining the excess pressure discharging device. An overflow device (6,7,8) is provided and releases with a time delay an overflow channel (7) between the first part (4) and the second part (3) of the housing interior when a given gas pressure is exceeded in the first part (4) of the housing. The overflow channel (7) is sealable by a sealing body (8) which is moved by increased gas pressure in the first part (4) of the housing such that it releases the overflow channel (7).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungs-Leistungs­ schalter mit einer in einem gasgefüllten Gehäuse angeordneten Unterbrechereinheit und mit einer das Gehäuse gasdicht abschließenden Überdruckentlastungsvorrichtung.The invention relates to high voltage power switch with one arranged in a gas-filled housing Interrupter unit and with a gas-tight housing final overpressure relief device.

Ein derartiger Hochspannungs-Leistungsschalter ist beispiels­ weise aus der DE 27 08 349 B2 bekannt. Aus den deutschen Gebrauchsmustern DE 81 25 214 U1 und DE 80 24 306 U1 sind jeweils Konstruktionen für gekapselte Schaltanlagen mit Überdruckentlastungsvorrichtungen bekannt.Such a high-voltage circuit breaker is an example as known from DE 27 08 349 B2. From German utility models DE 81 25 214 U1 and DE 80 24 306 U1 are constructions for encapsulated Switchgear with overpressure relief devices known.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochspannungs-Leistungsschalter mit einer Überdruckentla­ stungsvorrichtung zu schaffen, die einerseits bei Drucküber­ lastung eines Kapselungsgehäuses den Überdruck abbaut, an­ dererseits kurzzeitige Druckspitzen zuläßt, ohne auszulösen.The present invention has for its object a High-voltage circuit breakers with an overpressure outlet stungsvorrichtung to create the one hand at Drucküber load of an encapsulation housing reduces the excess pressure on the other hand allows short-term pressure peaks without triggering.

Druckentlastungseinrichtungen bestehen vielfach aus Berstplatten, die im Drucküberlastungsbereich zerbrechen und dann Lösch- oder Isoliergas aus einem Kapselungsgehäuse aus­ strömen lassen. Dieser Vorgang ist irreversibel, so daß da­ nach eine Wartung der Schaltanlage mit Ersetzung der Druckentlastungsvorrichtung stattfinden muß.Pressure relief devices often consist of Rupture plates that break in the pressure overload area and then extinguishing or insulating gas from an encapsulation housing let flow. This process is irreversible, so there after maintenance of the switchgear with replacement of the Pressure relief device must take place.

Daher ist es wünschenswert, eine Druckentlastungseinrichtung zu schaffen, die kurzen Druckspitzen standhält, welche an sich dem Schaltgerät noch nicht schaden können. Solche Druck­ spitzen können beispielsweise beim Schalten eines Hochspan­ nungs-Leistungsschalters durch einen Lichtbogen entstehen. Diesen Druckspitzen hält ein Schaltgefäß, wenigstens für kurze Zeit, stand, so daß ein Auslösen der Druckentlastungs­ vorrichtung in einem solchen Fall normalerweise nicht notwen­ dig und somit auch nicht wünschenswert ist.Therefore, it is desirable to have a pressure relief device to withstand the short pressure peaks that are on cannot yet damage the switching device. Such pressure can peak, for example, when switching a high voltage circuit breaker caused by an arc. A pressure vessel holds these pressure peaks, at least for  short time, stood, so that triggering the pressure relief device is not normally required in such a case dig and is therefore not desirable.

Die Aufgabe wird bei einem Hochspannungs-Leistungsschalter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein erster, die Unterbrechereinheit enthaltender Teil des Gehäuseinnenraums von einem zweiten, an die Überdruckentla­ stungsvorrichtung angrenzenden Teil des Gehäuseinnenraums ge­ trennt ist und daß eine Überströmeinrichtung vorgesehen ist, die einen Überströmkanal zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil des Gehäuseinnenraums zeitverzögert freigibt, wenn in dem ersten Teil des Gehäuseinnenraums ein bestimmter Gasdruck überschritten wird.The task is with a high voltage circuit breaker of the type mentioned at the outset in accordance with the invention, that a first part of the Housing interior from a second, to the overpressure outlet device adjacent part of the housing interior ge is separated and that an overflow device is provided, which an overflow channel between the first part and the releases the second part of the housing interior with a time delay, if a certain one in the first part of the housing interior Gas pressure is exceeded.

Durch die Erfindung wird bewirkt, daß bei sehr schnellen und nur sehr kurze Zeit andauernden Druckanstiegen die Druckwelle nicht unmittelbar zu der Überdruckentlastungsvorrichtung ge­ langt, sondern daß zunächst zeitverzögert der Überströmkanal freigegeben wird, so daß unmittelbar nach der Freigabe des Überströmkanals in den meisten Fällen der Druck bereits wie­ der im Sinken begriffen ist. Somit wird die Druckentlastungs­ einrichtung nicht mit dem Spitzendruckwert, sondern mit einem gegenüber diesem verringerten Druck beaufschlagt. Lediglich wenn ein überhöhter Druck während einer bestimmten Mindest­ zeitspanne ansteht, gleicht sich der Druck in dem zweiten Teil des Gehäuseinnenraumes an den Druck in dem ersten Teil des Gehäuseinnenraumes an, so daß dann die Überdruckentla­ stungsvorrichtung mit dem vollen herrschenden Druck beauf­ schlagt wird und gegebenenfalls auslöst.The invention has the effect that at very fast and the pressure wave only lasted for a very short time not directly ge to the pressure relief device reaches, but that the overflow channel is delayed at first is released so that immediately after the release of the Overflow channel in most cases the pressure already like who is sinking. Thus the pressure relief not with the peak pressure value, but with a against this reduced pressure. Only if an excessive pressure during a certain minimum pending time, the pressure is equal in the second Part of the housing interior to the pressure in the first part of the housing interior, so that then the overpressure outlet device with the full prevailing pressure is struck and triggers if necessary.

In vielen Fällen wird somit das Ansprechen der Überdruckent­ lastungseinrichtung, das womöglich irreversibel ist bzw. eine Wartung notwendig macht, verhindert, ohne hierdurch Sicher­ heitseinbußen in Kauf nehmen zu müssen. In many cases, the response becomes overpressure load device that is possibly irreversible or a Maintenance required, prevented, without thereby being safe having to put up with losses.  

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Überströmkanal durch einen Verschlußkörper verschließbar ist, der durch den erhöhten Gasdruck in dem ersten Teil des Gehäuseinnenraums derart bewegbar ist, daß er den Überström­ kanal freigibt.An advantageous embodiment of the invention provides that the overflow channel can be closed by a closure body which is due to the increased gas pressure in the first part of the Housing interior is movable so that it has the overflow channel releases.

Der Überströmkanal ist somit durch eine ventilartige Einrich­ tung verschließbar ausgebildet. Das Ventil ist vorteilhaft so ausgebildet, daß die Ventilteile mit einer relativ großen Masse behaftet sind, so daß das Ventil zeitverzögert auf ei­ nen erhöhten Druck reagiert.The overflow channel is thus through a valve-like device device designed lockable. The valve is so advantageous trained that the valve parts with a relatively large Mass are afflicted, so that the valve is delayed to egg an increased pressure reacts.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Überströmkanal durch einen Hohlzylinder gebildet ist, und daß der Verschlußkörper als ein in dem Hohlzylinder beweglicher, dessen Querschnitt verschließender Flugkolben ausgebildet ist, der in seiner Ruhestellung zwischen einer stirnseitigen mit dem ersten Teil des Gehäuseinnenraums kom­ munizierenden Öffnung des Hohlzylinders und weiteren, man­ telseitigen Öffnungen des Zylinders, welche mit dem zweiten Teil des Gehäuseinnenraums kommunizieren, angeordnet ist.A particularly advantageous embodiment of the invention provides before that the overflow channel is formed by a hollow cylinder and that the closure body as one in the hollow cylinder agile piston, the cross section of which closes is formed, which in its rest position between a com front with the first part of the housing interior communicating opening of the hollow cylinder and other, one Tele side openings of the cylinder, which with the second Communicate part of the housing interior is arranged.

Diese Konstruktion enthält einen massebehafteten Flugkolben, der durch einen erhöhten Druck im ersten Teil des Gehäusein­ nenraumes beschleunigt wird und nach Zurücklegen einer be­ stimmten Wegstrecke den Überströmkanal in Form eines Hohlzy­ linders soweit freigibt, daß das unter hohem Druck stehende Gas durch den Hohlzylinder und dessen mantelseitige Öffnungen in den zweiten Teil des Gehäuseinnenraumes abströmen kann. Eine relativ schwach ausgebildete Rückholfeder holt nach ei­ ner vorübergehenden hohen Druckbelastung den Flugkolben in seine Ruhestellung zurück. This construction contains a mass-laden flying piston, due to increased pressure in the first part of the housing nenraumes is accelerated and after a be agreed route the overflow channel in the form of a Hohlzy linders so far that it is under high pressure Gas through the hollow cylinder and its jacket-side openings can flow into the second part of the housing interior. A relatively poorly developed return spring catches up with egg ner temporary high pressure load in the piston his rest position back.  

Der Flugkolben braucht in dem Hohlzylinder nicht gasdicht ge­ lagert zu sein, er sollte nur insoweit dichten, daß die Gasströmung zwischen dem Kolben und der Hohlzylinderwand er­ heblich gedrosselt wird.The flying piston does not need to be gas-tight in the hollow cylinder to be stored, he should only write to the extent that the Gas flow between the piston and the hollow cylinder wall is throttled considerably.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend beschrie­ ben.In the following, the invention is illustrated by means of an embodiment shown in a drawing and described below ben.

Dabei zeigt die Figur schematisch im Längsschnitt einen Teil eines Hochspannungs-Leistungsschalters mit einer Über­ druckentlastungsvorrichtung und einer Überströmeinrichtung.The figure schematically shows a part in longitudinal section of a high-voltage circuit breaker with an over pressure relief device and an overflow device.

Die Figur zeigt ein gasgefülltes Gehäuse 1 einer Unterbre­ chereinheit 2 eines Hochspannungs-Leistungsschalters. Der Ge­ häuseinnenraum ist in einen ersten Teil 4 und einen zweiten Teil 3 durch eine Trennwand 5 unterteilt.The figure shows a gas-filled housing 1 of an interrupter unit 2 of a high-voltage circuit breaker. The Ge interior space is divided into a first part 4 and a second part 3 by a partition 5 .

Es kann jedoch in einer anderen Ausführungsform auch ein Zu­ satzteil 15 des Gehäuses 1 auf den die Unterbrechereinheit 2 umschließenden Teil des Gehäuses 1 aufgesetzt sein.In another embodiment, however, it can also be a set part 15 of the housing 1 placed on the part of the housing 1 enclosing the interrupter unit 2 .

Die Trennwand 5 trägt einen Hohlzylinder 6, dessen Innenraum 7 einen Überströmkanal zwischen dem ersten Teil 4 und dem zweiten Teil 3 des Gehäuseinnenraums bildet. Der Überströmka­ nal 7 ist im Ruhezustand durch den Flugkolben 8 verschlossen, der durch die Feder 9 bzw. durch die Schwerkraft im Ruhezu­ stand gegen den Dicht- und Dämpfungsring 16 gedrückt wird.The partition wall 5 carries a hollow cylinder 6 , the interior 7 of which forms an overflow channel between the first part 4 and the second part 3 of the housing interior. The Überströmka channel 7 is closed in the idle state by the flying piston 8 , which stood by the spring 9 or by gravity at rest against the sealing and damping ring 16 is pressed.

An dem dem ersten Teil 4 des Gehäuseinnenraumes abgewandten Ende des zweiten Teils 3 des Gehäuseinnenraumes ist in dem Gehäuse 1 eine Öffnung 10 vorgesehen, die mittels einer Berstplatte 11 verschlossen ist. Die Berstplatte ist so aus­ geführt, daß sie bei Auftreten eines Überdrucks im Gehäusein­ neren des Gehäuses 1 zerstört wird und somit durch Ausströmen von Gas eine Druckbegrenzung bewirkt wird.At the end of the second part 3 of the housing interior facing away from the first part 4 of the housing interior, an opening 10 is provided in the housing 1, which opening is closed by means of a bursting plate 11 . The rupture plate is designed so that it is destroyed when an overpressure occurs in the interior of the housing 1 and thus a pressure limitation is caused by the outflow of gas.

In dem Fall, daß durch die Unterbrechereinheit 2, die hier nur schematisch dargestellt ist, ein Strom mit hoher Strom­ stärke, beispielsweise ein Kurzschlußstrom unterbrochen wer­ den muß, wobei bei den gängigen Hochspannungs-Leistungsschal­ tern ein starker Lichtbogen entsteht, wird durch die Aufhei­ zung des umgebenden Löschgases, beispielsweise SF6, durch den Lichtbogen ein starker Druckstoß erzeugt, der sich als Druck­ welle in dem Gehäuse 1 fortpflanzt.In the event that by the interrupter unit 2 , which is only shown schematically here, a current with a high current, for example a short-circuit current, must be interrupted, the terns being formed in the conventional high-voltage circuit breakers, is caused by the heating up of the surrounding extinguishing gas, for example SF 6 , generated a strong pressure surge by the arc, which propagates as a pressure wave in the housing 1 .

Durch den plötzlichen Druckanstieg wird der Flugkolben 8 in Richtung von der Unterbrechereinheit 2 weg beschleunigt, bis daß er die mantelseitigen Öffnungen 12, 13 in dem Hohlzylin­ der 6 passiert. Von diesem Moment an kann der Gasüberdruck durch die mantelseitigen Öffnungen 12, 13 in den zweiten Teil 3 des Gehäuseinneren abströmen. Der Flugkolben bewegt sich infolge seiner kinetischen Energie noch weiter, bis daß er auf den Dämpfungsring 14 trifft, wo er einen Teil seiner Energie dissipativ abgibt und gegebenenfalls zurückgeprellt wird.The sudden increase in pressure accelerates the flying piston 8 in the direction away from the interrupter unit 2 until it passes through the openings 12 , 13 on the jacket side in the hollow cylinder of FIG. 6 . From this moment on, the gas overpressure can flow out through the jacket-side openings 12 , 13 into the second part 3 of the housing interior. The flying piston continues to move due to its kinetic energy until it hits the damping ring 14 , where it releases part of its energy dissipatively and is rebounded if necessary.

War der Druckstoß nur von kurzer Dauer, so kann sich der Flugkolben unmittelbar danach wieder in seine Ruhestellung bewegen. Ansonsten strömt weiteres Gas von dem ersten Teil 4 des Gehäuseinneren in den zweiten Teil 3 des Gehäuseinneren, bis daß dort der Druck soweit angestiegen ist, daß die Berstplatte 11 zerstört wird.If the pressure surge was short-lived, the flying piston can move to its rest position immediately afterwards. Otherwise, further gas flows from the first part 4 of the interior of the housing into the second part 3 of the interior of the housing until the pressure there has risen to such an extent that the bursting plate 11 is destroyed.

Claims (3)

1. Hochspannungs-Leistungsschalter mit einer in einem gasge­ füllten Gehäuse (1) angeordneten Unterbrechereinheit (2) und mit einer das Gehäuse (1) gasdicht abschließenden Über­ druckentlastungsvorrichtung (11), dadurch gekennzeichnet, daß ein erster, die Unterbrechereinheit enthaltender Teil (4) des Gehäuseinnenraums (11) von einem zweiten, an die Über­ druckentlastungsvorrichtung angrenzenden Teil (3) des Ge­ häuseinnenraums getrennt ist und daß eine Überströmeinrich­ tung (6, 7, 8) vorgesehen ist, die einen Überströmkanal (7) zwischen dem ersten Teil (4) und dem zweiten Teil (3) des Ge­ häuseinnenraums zeitverzögert freigibt, wenn in dem ersten Teil (4) des Gehäuseinnenraums ein bestimmter Gasdruck über­ schritten wird.1. High-voltage circuit breaker with a in a gas filled housing ( 1 ) arranged interrupter unit ( 2 ) and with a housing ( 1 ) gas-tight over-pressure relief device ( 11 ), characterized in that a first part containing the interrupter unit ( 4 ) the housing interior ( 11 ) from a second, to the pressure relief device adjacent part ( 3 ) of the Ge interior space is separated and that a Überströmeinrich device ( 6 , 7 , 8 ) is provided which an overflow channel ( 7 ) between the first part ( 4th ) and the second part ( 3 ) of the Ge housing interior releases with a time delay when a certain gas pressure is exceeded in the first part ( 4 ) of the housing interior. 2. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überströmkanal (7) durch einen Verschlußkörper (8) ver­ schließbar ist, der durch den erhöhten Gasdruck in dem ersten Teil (4) des Gehäuseinnenraums derart bewegbar ist, daß er den Überströmkanal (7) freigibt.2. High-voltage circuit breaker according to claim 1, characterized in that the overflow channel ( 7 ) by a closure body ( 8 ) can be closed ver, which is movable by the increased gas pressure in the first part ( 4 ) of the housing interior such that it the overflow channel ( 7 ) releases. 3. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überströmkanal (7) durch einen Hohlzylinder (6) gebildet ist, und daß der Verschlußkörper (8) als ein in dem Hohlzy­ linder (6) beweglicher, dessen Querschnitt verschließender Flugkolben ausgebildet ist, der in seiner Ruhestellung zwi­ schen einer stirnseitigen mit dem ersten Teil (4) des Ge­ häuseinnenraums kommunizierenden Öffnung des Hohlzylinders (6) und weiteren, mantelseitigen Öffnungen (12, 13) des Zylinders (6), welche mit dem zweiten Teil (3) des Ge­ häuseinnenraums kommunizieren, angeordnet ist.3. High-voltage circuit breaker according to claim 1 or 2, characterized in that the overflow channel ( 7 ) is formed by a hollow cylinder ( 6 ), and that the closure body ( 8 ) as a in the Hohlzy cylinder ( 6 ) movable, the cross-section closing Flying piston is formed, the in its rest position between a front end with the first part ( 4 ) of the Ge housing interior communicating opening of the hollow cylinder ( 6 ) and further shell-side openings ( 12 , 13 ) of the cylinder ( 6 ), which with the second part ( 3 ) communicate the Ge interior space is arranged.
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