DE19711991C1 - Elektrischer Hochspannungsdruckgasschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Hochspan­ nungsdruckschalter mit einer Kontaktanordnung, die zwei Kon­ taktstücke aufweist, von denen wenigstens eins antreibbar ist und mit einer überwiegend aus Isoliermaterial bestehenden Schaltstange zur Übertragung einer Antriebsbewegung von einem Schalterantrieb auf das antreibbare Kontaktstück sowie mit einer magnetischen abschaltstromerregten Einrichtung zur Be­ einflussung der Schaltbewegung.

Ein derartiger elektrischer Hochspannungsdruckgasschalter ist beispielsweise aus der DE 26 58 235 A1 bekannt. Bei dem dort beschriebenen Hochspannungsschalter wird die Kontakttrennung ausschaltstromabhängig durch ein Wirbelstromfeld verzögert. Dazu weist einer der beiden beweglich ausgeführten Kontakte eine Rückstellfeder sowie eine Wirbelstromplatte auf. In der Wirbelstromplatte werden im Ausschaltfall durch eine Magnet­ feldspule Wirbelströme induziert, die zu einer Abstoßung der Wirbelstromplatte und damit des einen beweglichen Kontaktes von der Magnetfeldspule führen. Dieser Kontakt wird hierdurch der Ausschaltbewegung des anderen durch eine Schaltstange an­ getriebenen Kontaktes nachgeführt, so daß eine Trennung der beiden Kontakte verzögert wird. Bei einem nachfolgenden Stromnulldurchgang bricht die magnetische Kraft zusammen und der Kontakt mit der Wirbelstromplatte wird durch die Rück­ stellfeder in entgegengesetzter Richtung beschleunigt. Da­ durch trennen sich die beiden Kontakte relativ zueinander mit höherer Geschwindigkeit, so daß Auswirkungen eines Lichtbo­ gens verringert werden. Dieser Druckgasschalter ist konstruk­ tiv aufwendig aufgeführt.

Ein weiterer elektrische Hochspannungsdruckgasschalter ist aus der DE 40 10 006 A1 bekannt. Dort wird eine Einrichtung beschrieben die die Wirkung des Abschaltstromes in einem Lei­ ter zur Antriebsunterstützung ausnutzt. Hierbei sind zwei mit einem Kompressionszylinder verbundene ferromagnetische Stäbe und zwei ferromagnetische halbe Hohlzylinder so angeordnet, daß die Stäbe in zwei durch die beiden Halbzylinder gebildete Zwischenräume eingebracht werden können. Fließt während des Abschaltvorganges ein Abschaltstrom so durchdringt das ent­ stehende elektromagnetische Feld die ferromagnetischen Stäbe und die ferromagnetischen Halbzylinder, wodurch eine elektro­ magnetische Kraftwirkung zwischen den Stäben und den Halbzy­ lindern entsteht und die Stäbe in die Zwischenräume der bei­ den Halbzylinder hineingezogen werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schalteigenschaften von elektrischen Hochspannungsdruckgas­ schaltern zu verbessern.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen abschalt­ stromerregten Magneten, durch dessen magnetisches Feld auf einen ferromagnetischen Abschnitt der Schaltstange bis zum Erreichen des Stromnulldurchgangs, bei dem die endgültige Lichtbogenlöschung erfolgt, eine der Ausschaltbewegung entge­ genwirkende abschaltstromabhängige Kraft erzeugt wird.

Durch die abschaltstromabhängige Steuerung der Ausschaltbewe­ gung wird erreicht, daß die Kontaktstücke erst dann mit vol­ ler Beschleunigung auseinandergezogen werden, wenn der Strom seinen Nulldurchgang erreicht hat. Hierdurch kann die Ausbil­ dung eines starken Lichtbogens weitgehend verhindert werden.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vor­ gesehen sein, daß durch den Magneten in einem nach dem Strom­ nulldurchgang, bei dem die Lichtbogenlöschung erstmals mög­ lich ist, durchlaufenen Schaltstellungsbereich auf den ferro­ magnetischen Abschnitt eine die Ausschaltbewegung unter­ stützende Kraft erzeugt wird.

Erfolgt während der Ausschaltbewegung in einem nach dem Stromnulldurchgang, bei dem die Lichtbogenlöschung erstmals möglich ist, durchlaufenen Schaltstellungsbereich eine Rück­ zündung des Lichtbogens, so fließt wiederum ein Strom durch die Wicklung des Magneten, wodurch eine magnetische Kraftwir­ kung auf den ferromagnetischen Abschnitt der Schaltstange er­ folgt. Die in diesem Schaltstellungsbereich erzeugte Kraft­ wirkung unterstützt die Ausschaltbewegung, wodurch der Min­ destkontaktabstand schnell hergestellt werden kann.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Magnet durch einen von der Schaltstange durchsetzten Topfmagneten gebildet wird.

Durch die Anordnung eines Topfmagneten und der Schaltstange wird eine optimale Krafteinwirkung auf den ferromagnetischen Abschnitt der Schaltstange erreicht.

Vorteilhaft kann auch vorgesehen sein, daß die axiale Ausdeh­ nung des ferromagnetischen Abschnitts kürzer ist als die axiale Ausdehnung des Topfmagneten.

Hierdurch kommt es zur Ausbildung von zwei Luftspalten an den beiden Enden des Topfmagneten, wodurch die unterstützende bzw. hemmende Kraftwirkung auf die Ausschaltbewegung erzeugt wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann darin liegen, daß die Wicklung des Magneten einen Teil einer Strombahn des Hochspannungsdruckgasschalters bildet.

Durch diese Maßnahme wird der Magnet gerade dann erregt, wenn ein Strom die Strombahn des Hochspannungsdruckgasschalters durchfließt. Hierdurch wird gezielt bei hohen Ausschaltströ­ men bis zum Erreichen des Stromnulldurchgangs, bei dem die endgültige Lichtbogenlöschung erfolgt, die Ausschaltbewegung verzögert und bei Rückzündungen in einem nach dem Stromnull­ durchgang, bei dem die Lichtbogenlöschung erstmals möglich ist, durchlaufenen Schaltstellungsbereich die Ausschaltbewe­ gung unterstützt.

Anhand der Zeichnung ist im folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und die Wirkungsweise erläutert.

In der Fig. 1 ist ein axialer Schnitt durch einen erfin­ dungsgemäß ausgebildeten Hochspannungsdruckgasschalter ge­ zeigt, wobei die Kontaktanordnung im Einschaltzustand darge­ stellt ist,

in der Fig. 2 ist ein axialer Schnitt durch einen erfin­ dungsgemäß ausgebildeten Hochspannungsdruckgasschalter ge­ zeigt, wobei ein dynamischer Zustand zwischen dem Einschalt­ zustand und dem Ausschaltzustand der Kontaktanordnung darge­ stellt ist,

in der Fig. 3 ist ein axialer Schnitt durch einen erfin­ dungsgemäß ausgebildeten Hochspannungsdruckgasschalter ge­ zeigt, wobei die Kontaktanordnung im Ausschaltzustand darge­ stellt ist.

Der erfindungsgemäße Hochspannungsdruckgasschalter weist ent­ sprechend den Fig. 1, 2, 3 ein zylindrisches Isolierge­ häuse 1 auf, das gasdicht abgeschlossen und mit einem Lösch­ gas gefüllt ist. An den Enden des Gehäuses 1 sind die An­ schlußkontakte 2, 3 für die Stromzuführungen angeordnet. Das Isoliergehäuse 1 weist in seinem Inneren eine Kontaktanord­ nung 4, 5, 6 auf, die die Unterbrechereinheit des Hochspan­ nungsdruckgasschalters bildet. Die Kontaktanordnung 4, 5, 6 weist ein feststehendes Paar von Kontaktstücken 4, 5 und ein bewegliches Überbrückungskontaktstück 6 auf. Das Überbrüc­ kungskontaktstück 6 ist mit einem Kompressionszylinder 7 fest verbunden und mit diesem über eine Schaltstange 9 von einem Antrieb 10 axial verschiebbar. Im Einschaltzustand verbindet das Überbrückungskontaktstück 6 beide feststehende Kontakt­ stücke 4, 5. Im Ausschaltzustand ist das Überbrückungskon­ taktstück 6 außerhalb des Zwischenbereiches der feststehenden Kontaktstücke 4, 5 angeordnet. Die Schaltstange 9 weist einen ferromagnetischen Abschnitt 11 auf. Von der Schaltstange 9 wird ein am Anschlußkontakt 3 befestigter Topfmagnet 12 durchsetzt, wobei der ferromagnetische Abschnitt 11 der Schaltstange 9 innerhalb des Topfmagneten 12 angeordnet ist. Eine Wicklung 13 des Topfmagneten 12 bildet einen Teil der Strombahn 14 des Hochspannungsdruckgasschalters.

In der Fig. 1 ist der Beginn einer Ausschaltbewegung des Hochspannungsdruckgasschalters dargestellt. Das Überbrüc­ kungskontaktstück 6 verbindet die feststehenden Kontaktstücke 4, 5 und der ferromagnetische Abschnitt 11 der Schaltstange 9 ist an dem der Kontaktanordnung 4, 5, 6 zugewandten Ende des Topfmagneten 12 angeordnet. Fließt zu diesem Zeitpunkt ein hoher Abschaltstrom, so wird im Topfmagneten 12 eine Kraft auf den ferromagnetischen Abschnitt 11 erzeugt, die die An­ triebsbewegung bremst, wodurch sich eine zeitliche Verzöge­ rung in der Ausschaltbewegung ergibt. Das bewegliche Über­ brückungskontaktstück 6 trennt somit erst dann die Verbindung der feststehenden Kontaktstücke 4, 5 wenn der Abschaltstrom seinen Nulldurchgang erreicht hat, wodurch die Bildung eines starken Lichtbogens zwischen dem ablaufendem Überbrückungs­ kontaktstück 6 und dem feststehenden Kontaktstück 4 weitge­ hend vermieden werden kann.

In einer Zwischenstellung der Ausschaltbewegung, während der ferromagnetische Abschnitt 11 der Schaltstange 9 den mittle­ ren Bereich des Topfmagneten 12 durchläuft, wie in der Fig. 2 dargestellt, beeinflußt die Rückzündung eines Lichtbogens die Ausschaltbewegung kaum, da die im Topfmagneten 12 er­ zeugten Kräfte sowohl in der Antriebsrichtung als auch in der entgegengesetzten Richtung der Antriebsbewegung gleich stark wirken und sich dabei weitgehend kompensieren.

In der Fig. 3 ist das Ende einer Ausschaltbewegung des Hoch­ spannungsdruckgasschalters dargestellt. Der ferromagnetische Abschnitt 11 der Schaltstange 9 ist an dem dem Antrieb 10 zu­ gewandten Endbereich des Topfmagneten 12 angeordnet. Bei ei­ ner Rückzündung in diesem Schaltstellungsbereich wirkt die resultierende Kraft des Topfmagneten 12 aufgrund der Stellung des ferromagnetischen Abschnitts 11 der Schaltstange 9 im Topfmagneten 12 in die Richtung der Ausschaltbewegung, wo­ durch die Antriebsbewegung unterstützt und beschleunigt wird.

In Abhängigkeit von der Stellung des ferromagnetischen Ab­ schnitts 11 der Schaltstange 9 innerhalb des Topfmagneten 12 und der augenblicklichen Stromstärke wird die im Topfmagneten 12 erzeugte Kraft auf die Schaltstange 9 in Richtung und Stärke beeinflußt. Durch die fallweise und abschnittsweise verzögerte und/oder beschleunigte Antriebsbewegung werden Lichtbögen beim Ausschalten weitgehend vermieden oder wenig­ stens zeitlich verkürzt, so daß die Lebensdauer eines Hoch­ spannungsdruckgasschalters durch die Erfindung verlängert wird.

Claims (5)

1. Elektrischer Hochspannungsdruckgasschalter mit einer Kon­ taktanordnung (4, 5, 6), die zwei Kontaktstücke (4, 6) auf­ weist, von denen wenigstens eins antreibbar ist und mit einer überwiegend aus Isoliermaterial bestehenden Schaltstange (9) zur Übertragung einer Antriebsbewegung von einem Schalteran­ trieb (10) auf das antreibbare Kontaktstück (6) sowie mit ei­ ner magnetischen abschaltstromerregten Einrichtung zur Beein­ flussung der Schaltbewegung gekennzeichnet durch einen abschaltstromerregten Magneten (12), durch dessen ma­ gnetisches Feld auf einen ferromagnetischen Abschnitt (11) der Schaltstange (9) bis zum Erreichen des Stromnulldurch­ gangs, bei dem die endgültige Lichtbogenlöschung erfolgt eine der Ausschaltbewegung entgegenwirkende abschaltstromabhängige Kraft erzeugt wird.

2. Elektrischer Hochspannungsdruckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Magneten (12) in einem nach dem Stromnulldurchgang, bei dem die Lichtbogenlöschung erstmals möglich ist, durch­ laufenen Schaltstellungsbereich auf den ferromagnetischen Ab­ schnitt (11) eine die Ausschaltbewegung unterstützende Kraft erzeugt wird.

3. Elektrischer Hochspannungsdruckgasschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (12) durch einen von der Schaltstange (9) durch­ setzten Topfmagneten (12) gebildet wird.

4. Elektrischer Hochspannungsdruckgasschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Ausdehnung des ferromagnetischen Abschnitts (11) kürzer ist als die axiale Ausdehnung des Topfmagneten (12).

5. Elektrischer Hochspannungsdruckgasschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (13) des Magneten (12) einen Teil einer Strom­ bahn (14) des Hochspannungsdruckgasschalters bildet.