DE19730583A1 - Pressure gas switch e.g. for outdoor switching stations with porcelain insulators - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Druckgasschalter mit zwei gegeneinander beweglichen Kontaktstücken.The invention relates to a gas pressure switch with two mutually movable contact pieces.
Ein derartiger Druckgasschalter ist aus dem Aufsatz
Toda, H. u. a.: Development of 550 kV 1-Break GCB (Part
II)-Development of Prototype;
in: IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 8, No. 3,
July 1993, S. 1192-1198
bekannt. Die Verschiebung des einen Kontaktstücks wird über
einen Hebelmechanismus auf das andere übertragen. Dazu
sind - symmetrisch zur Mittelachse des Druckgasschalters - zwei
Umlenkhebel vorhanden, an die drehbar jeweils zwei Stangen
befestigt sind. Über die Stangen sind beide Kontaktstücke
symmetrisch mit entgegengesetzten Enden der Umlenkhebel
verbunden.Such a pressure gas switch is from the attachment
Toda, H. et al .: Development of 550 kV 1-Break GCB (Part II) -Development of Prototype;
in: IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 8, No. 3, July 1993, pp. 1192-1198
known. The displacement of one contact piece is transferred to the other via a lever mechanism. For this purpose - symmetrical to the central axis of the pressure gas switch - there are two bellcranks, to which two rods are rotatably attached. Both contact pieces are connected symmetrically to opposite ends of the bellcranks via the rods.
Der bekannte Druckgasschalter arbeitet nach dem konventionellen autopneumatischen Prinzip. Das bedeutet, daß der für die Lichtbogenlöschung notwendige Druck auch bei großen Strömen hauptsächlich durch eine Kompressionseinrichtung in der Schaltkammer erzeugt wird. Dementsprechend weist der bekannte Druckgasschalter eine Kompressionseinrichtung auf, mit Hilfe derer bei einem Ausschaltvorgang durch die Bewegung eines Kompressionszylinders gegen einen feststehenden Kolben Isoliergas komprimiert und anschließend zum Löschen eines Lichtbogens genutzt wird.The well-known gas pressure switch works after conventional autopneumatic principle. It means that the pressure required for arc quenching large streams mainly through one Compression device is generated in the switching chamber. Accordingly, the known gas pressure switch has one Compression device, with the help of one Switching off by moving a Compression cylinder against a fixed piston Isoliergas compressed and then to extinguish a Arc is used.
Die Kompression des Isoliergases auf den erforderlichen Druck ist nur möglich, wenn der Kompressionszylinder und das damit verbundene Kontaktstück mit einer relativ hohen Mindestgeschwindigkeit bewegt wird. Folglich muß der Schalterantrieb für diese Geschwindigkeit dimensioniert sein. Die Mindestgeschwindigkeit steigt hierbei mit abnehmendem Durchmesser der Kompressionseinrichtung. Aus wirtschaftlichen Gründen ist man bestrebt, den Durchmesser möglichst klein zu halten.The compression of the insulating gas to the required pressure is only possible if the compression cylinder and that connected contact piece with a relatively high Minimum speed is moved. Consequently, the Switch drive must be dimensioned for this speed. The minimum speed increases with decreasing Diameter of the compression device. For economic For reasons one tries to keep the diameter as small as possible hold.
Auch aus der EP 0 313 813 ist ein Hochspannungsschalter mit zwei gegeneinander beweglichen Kontaktstücken bekannt, von denen lediglich eines direkt angetrieben wird. An diesem Kontaktstück ist eine Isolierstoffdüse mit einer diese koaxial umgebenden leitenden Abschirmung angebracht. Diese trägt zwei parallel angeordnete Zahnstangen, die jeweils mit einem ihnen zugeordneten Zahnrad zusammenwirken.EP 0 313 813 also includes a high-voltage switch two mutually movable contact pieces known from which only one is driven directly. At this The contact piece is an insulating material nozzle with one of these coaxially surrounding conductive shield attached. This carries two parallel racks, each with interact with a gear assigned to them.
Jedes der beiden Zahnräder greift einerseits in eine der beiden Zahnstangen und andererseits in eine weitere Zahnstange, an die das nicht mit der Isolierstoffdüse verbundene Kontaktstück gekoppelt ist. Dabei bewirken die Zahnräder eine Umkehr der Bewegungsrichtung, die Kontaktstücke verschieben sich also stets in entgegengesetzter Richtung. Die Zahnräder müssen für sehr hohe Belastungen ausgelegt sein, da sie bei Ausschaltvorgangen schlagartig hohen Geschwindigkeiten ausgesetzt werden.On the one hand, each of the two gears meshes with one of the two racks and another in another Rack to which that is not with the insulating nozzle connected contact piece is coupled. The effect Gears a reversal of the direction of movement that So contact pieces always move in opposite direction. The gears need for a lot be designed for high loads because they Switch-off processes suddenly high speeds get abandoned.
Der Hochspannungsschalter arbeitet mit einer Beblasungseinrichtung für den Lichtbogen. Dadurch werden Zersetzungsprodukte, die der Lichtbogen mit seiner hohen Energie erzeugt, sehr weit im Innern des Schalters verteilt und gelangen damit auch in das Zahnstangengetriebe. Dies vermindert die Zuverlässigkeit des Hochspannungsschalters im Falle eines mehrjährigen Betriebes.The high voltage switch works with one Blowing device for the arc. This will Decomposition products that the arc with its high Generates energy, very widely distributed inside the switch and get into the rack and pinion gear. This reduces the reliability of the high-voltage switch in the In the case of a multi-year operation.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckgasschalter zu schaffen, mit dem bei einem Ausschaltvorgang eine hohe Kontakttrenngeschwindigkeit bei geringer Antriebsenergie erreicht wird.The invention has for its object a To create pressure gas switch with which at one Switching off a high contact separation speed low drive energy is reached.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Druckgasschalter nach Anspruch 1.According to the invention, this object is achieved by a Compressed gas switch according to claim 1.
Wenn beide Kontaktstücke mittels des Hebelmechanismus sich gegenläufig zueinander verschieben, ist die Relativgeschwindigkeit zwischen ihnen größer als die Geschwindigkeit, mit der der Antrieb das eine der beiden Kontaktstücke in Bewegung versetzt. Auf diese Weise wird mit geringer Antriebsenergie eine hohe Kontakttrenngeschwindigkeit erreicht.If both contact pieces by means of the lever mechanism move in opposite directions to each other is the Relative speed between them greater than that Speed at which the drive is one of the two Contact pieces set in motion. This way, with low drive energy a high one Contact separation speed reached.
Dies ist vor allem bei Druckgasschaltern von großem Nutzen, die nach dem Druckkammerprinzip arbeiten. Bei derartigen Schaltern liefert der Lichtbogen die Energie für seine Beblasung beim Ausschalten großer Ströme. Dazu dringt vom Lichtbogen erhitztes Isoliergas zunächst in eine Druckkammer ein. In der Nähe des Stromnulldurchgangs löst dieses erhitzte Isoliergas dann eine Isoliergasströmung aus der Druckkammer in den Bereich zwischen den Kontaktstücken aus. Nur für die Unterbrechung kleiner Ströme ist eine Kompressionseinrichtung erforderlich, die aber nur geringe Löschdrücke erzeugen muß und mit entsprechend geringer Geschwindigkeit bewegt werden kann. Für eine Lichtbogenbeblasung ist bei derartigen Hochspannungsschaltern somit lediglich eine recht niedrige Antriebsgeschwindigkeit erforderlich. Eine hohe Kontaktrenngeschwindigkeit ist aber auch bei derartigen Schaltern für das rückzündungsfreie Unterbrechen von kapazitiven Strömen notwendig.This is particularly useful for gas pressure switches, that work on the pressure chamber principle. With such The arc provides the energy for its switches Blowing when switching off large currents. It penetrates from Arc heated insulating gas first in a pressure chamber a. In the vicinity of the zero current point, this releases heated Isoliergas then an isolation gas flow from the pressure chamber in the area between the contact pieces. Just for them Interruption of small flows is a compression device required, but which only has to generate low extinguishing pressures and be moved at a correspondingly low speed can. For an arc blow is such High-voltage switches are therefore only a very low one Drive speed required. A high Contact separation speed is also in such Switches for the reignition-free interruption of capacitive currents necessary.
Eine Reduzierung der Antriebsenergie läßt sich erreichen, indem die Geschwindigkeit unterschiedlich auf die beiden Kontaktsysteme aufgeteilt wird. Hierbei ist es günstig, die Geschwindigkeit desjenigen Kontaktsystems, das eine geringere Masse aufweist, höher zu wählen. Bei der Aufteilung der Geschwindigkeit ist folgendes zu beachten: Mit der Geschwindigkeit nimmt auch der Hub des anderen Kontaktsystems ab. Beide Größen bestimmen die Kompression in der Kompressionseinrichtung, die mit dem Kontaktsystem gekoppelt ist. Damit ergibt sich eine zusätzliche Bedingung für die Optimierung der Antriebsenergie.A reduction in drive energy can be achieved by making the speed different on the two Contact systems is divided. It is convenient here Speed of the contact system that is lower Mass has to choose higher. When dividing the The following should be noted for speed: With the The stroke of the other contact system also increases in speed from. Both sizes determine the compression in the Compression device coupled to the contact system is. This creates an additional condition for the Optimization of drive energy.
Mit dem erfindungsgemäßen Schaltertyp wird eine hohe Kontakttrenngeschwindigkeit bei einem Ausschaltvorgang bei geringer Antriebsleistung erreicht. Die Energie für die Ausschaltung ist erheblich reduziert, wobei trotzdem eine recht hohe Ausschaltleistung erzielt wird. Bei Schaltern nach dem Druckkammerprinzip kommen die Vorteile des erfindungsgemäßen Hebelmechanismus also besonders gut zur Geltung.With the switch type according to the invention, a high Contact separation speed during a switch-off process low drive power achieved. The energy for that Switching off is significantly reduced, although one quite high breaking capacity is achieved. With switches after the advantages of the pressure chamber principle Lever mechanism according to the invention so particularly well Validity.
Da die Drehachse eines jeden Umlenkhebels in der Mittelachse des Druckgasschalters liegt, läßt er sich mit demselben Durchmesser herstellen wie herkömmliche Druckgasschalter. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn er als Freiluftschalter mit einem Porzellanisolator gasdicht gekapselt wird. Die Kosten für einen Porzellanisolator steigen mit seinem Durchmesser erheblich an. Der Hebelmechanismus ist ein besonders einfaches und robustes Mittel, um eine gegenläufige Bewegung der Kontaktstücke hervorzurufen. Da die Kraftübertragung über die Isolierstoffdüse erfolgt, braucht der Hebelmechanismus selbst keine isolierenden Elemente (z. B. Isolierstangen) zu enthalten.Because the axis of rotation of each bell crank in the central axis of the gas pressure switch, it can be used with the same Produce diameters like conventional pressure gas switches. This is particularly beneficial when used as an outdoor switch is sealed gas-tight with a porcelain insulator. The The cost of a porcelain insulator increases with its Diameter considerably. The lever mechanism is a particularly simple and robust means to create an opposite To cause movement of the contact pieces. Since the Power is transmitted via the insulating material nozzle the lever mechanism itself does not have any isolating elements (e.g. Insulating rods) included.
Ein topfförmiger Kontakteinheitskörper sorgt für eine dielektrische Abschirmung des Umlenkhebels mit seinen Drehgelenken gegen die Unterbrechungsstelle.A pot-shaped contact unit body ensures one dielectric shielding of the bell crank with its Swivel joints against the point of interruption.
Mittels eines Kraftübertragungselements an der Isolierstoffdüse wird der Drehpunkt der an der Isolierstoffdüse angebrachten ersten Stange geradlinig geführt.By means of a power transmission element on the Isolierstoffdüse becomes the fulcrum of the at the Insulating nozzle attached straight rod guided.
Vorzugsweise wird das Kraftübertragungselement, das sich bezüglich des Kraftflusses zwischen Isolierstoffdüse und Umlenkhebel befindet, in einem größeren Abstand zu dem gegenüberliegenden Kontaktkörper im Inneren des Kontakteinheitskörpers angeordnet. Dadurch sind die metallischen Verbindungselemente des Kraftübertragungselementes elektrisch geschirmt. Diese wichtigen Übertragungselemente können damit ohne Rücksicht auf die elektrische Feldstärke optimal gestaltet werden. Weitere Vorteile dieser Ausführung sind:Preferably, the power transmission element, the regarding the flow of force between the insulating material nozzle and Is located at a greater distance from the opposite contact body inside the Contact unit body arranged. That’s why metallic fasteners of the Power transmission element electrically shielded. This important transmission elements can thus be disregarded optimally designed for the electric field strength. Other advantages of this version are:
- 1. Die Schlagweite entlang der Düsenaußenwand kann wesentlich größer werden als die Schlagweite in SF6. Dies ist wichtig, weil die Spannungsfestigkeit an der Isolierstoffoberfläche an der Außenseite der Düse im Vergleich zum SF6 durch Verschmutzung und Fremdpartikel herabgesetzt sein kann. Dies gilt bereits für den Neuzustand, aber noch mehr für den langjährigen Betrieb. 1. The stroke length along the outer wall of the nozzle can be significant become larger than the stroke distance in SF6. This is important, because the dielectric strength on the surface of the insulating material the outside of the nozzle compared to the SF6 Pollution and foreign particles can be reduced. This already applies to the new condition, but even more so for the years of operation.
- 2. Auch die Schlagweite entlang der Düseninnenwand wird in ähnlichem Maße vergrößert. Diese Düseninnenwand ist durch die Lichtbogenbeanspruchung im Betrieb starken Beanspruchungen unterworfen.2. The stroke length along the inner wall of the nozzle is also shown in similar size enlarged. This inner wall of the nozzle is through the Arc stress during operation heavy stress subject.
- 3. Weiter wird auf diese Weise erreicht, daß die dielektrische Beanspruchung des festen Isolierstoffes der Düse stark vermindert ist. Dies ist für einen langjährigen störungsfreien Betrieb wichtig, weil sich Schädigungen im festen Isolierstoff akkumulieren können.3. It is further achieved in this way that the dielectric stress of the solid insulating material Nozzle is greatly reduced. This is for a long time Trouble-free operation is important because damage in the solid insulating material can accumulate.
Polytetrafluorethylen-Ringe sorgen für ein wartungsfreies gutes Gleiten des Kraftübertragungselements an der Innenwand des Hohlzylinders.Polytetrafluoroethylene rings ensure a maintenance-free good sliding of the power transmission element on the inner wall of the hollow cylinder.
Wenn die Stromzuführung die Form eines Rohres hat und der Umlenkhebel in diesem Rohr untergebracht ist, ist dieser mit einfachen Mitteln und dabei besonders wirkungsvoll dielektrisch abgeschirmt. Den Hebelmechanismus zusätzlich gegen Zersetzungsprodukte zu schützen, ist sehr einfach möglich.If the power supply has the shape of a tube and the Deflection lever is housed in this tube, this is with simple means and particularly effective dielectric shielded. The lever mechanism in addition Protecting against decomposition products is very easy possible.
Als rohrförmige Stromzuführung kann eine solche benutzt werden, wie sie in herkömmlichen Druckgasschaltern verwendet wird (beispielsweise in einem Druckgasschalter nach der Seite 4 im Firmenprospekt "SF6-Leistungsschalter mit Federenergieantrieb. 72,5-170 kV", A22 V.7.104/0993 DE der AEG Aktiengesellschaft, D-34123 Kassel-Bettenhausen). Der Durchmesser des mit einem Hebelmechanismus ausgerüsteten Druckgasschalters bleibt also gegenüber herkömmlichen Druckgasschaltern unverändert.Such a tube can be used as a tubular power supply are used in conventional gas switches (for example in a pressure gas switch to the side 4 in the company brochure "SF6 circuit breaker with Spring energy drive. 72.5-170 kV ", A22 V.7.104 / 0993 DE der AEG Aktiengesellschaft, D-34123 Kassel-Bettenhausen). Of the Diameter of the equipped with a lever mechanism Compressed gas switch remains opposite conventional pressure gas switches unchanged.
Durch eine Kapselung werden die Gleitlager insbesondere gegen das Eindringen von Zersetzungsprodukten geschützt, die unter Einwirkung der Lichtbogenenergie entstehen. Damit ist ein solcher Hebelmechanismus im Hinblick auf eine langjährige Benutzung zuverlässiger als ein Getriebe mit Zahnrädern.Encapsulation is used to counteract the sliding bearings protected the penetration of decomposition products that under Influence of the arc energy arise. So that's a such a lever mechanism with a view to long-term Use more reliable than a gear with gears.
Ein Hebelmechanismus aus Metall zeichnet sich durch seine Stabilität aus; dies wirkt sich besonders vorteilhaft bei den beiden (langen) Stangen aus, die an dem Umlenkhebel angebracht sind.A lever mechanism made of metal is characterized by its Stability out; this has a particularly advantageous effect on the two (long) rods on the bellcrank are attached.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand zweier Zeichnungen, aus denen sich weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben, näher beschrieben.The following is an embodiment of the invention based on two drawings, from which further Details and advantages result, described in more detail.
Es zeigenShow it
Fig. 1 einen Druckgasschalter in der Ausschaltstellung im Schnitt, Fig. 1 shows a gas blast switch in the off position in section,
Fig. 2 den Druckgasschalter aus Fig. 1 in der Einschaltstellung. Fig. 2 shows the gas switch from Fig. 1 in the on position.
Es zeigt die Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen senkrecht stehenden Schalterpol eines Druckgasschalters in der Ausschaltstellung.1, there is shown in FIG. A longitudinal section of an upright pole of a gas blast circuit breaker in the off position.
Der Druckgasschalter ist mit Isoliergas, beispielsweise SF₆, gefüllt und seitlich von einem rohrförmigen Isolator 1 umgeben. Bezüglich des Schaltertyps handelt es sich um einen Freiluftschalter.The gas pressure switch is filled with insulating gas, for example SF₆, and surrounded on the side by a tubular insulator 1 . Regarding the switch type, it is an outdoor switch.
Der Druckgasschalter weist zwei gegenläufig entlang seiner Mittelachse M verschiebbare Kontaktstücke 2 und 3 auf, die eine Unterbrechungsstelle bilden. Das Kontaktstück 2 ist ein Kontaktstift und am Boden eines topfförmigen Kontakteinheitskörpers 4 angebracht.The gas pressure switch has two contact pieces 2 and 3 which can be moved in opposite directions along its central axis M and which form an interruption point. The contact piece 2 is a contact pin and is attached to the bottom of a pot-shaped contact unit body 4 .
Der Kontakteinheitskörper 4 umgibt das Kontaktstück 2 und die Mittelachse M des Druckgasschalters koaxial und weist mit seiner Öffnung in Richtung der Unterbrechungsstelle, und zwar nach unten.The contact unit body 4 surrounds the contact piece 2 and the central axis M of the pressure gas switch coaxially and points with its opening in the direction of the point of interruption, downward.
Der Kontakteinheitskörper 4 ragt teleskopartig in einen rohrförmigen, in Richtung der Unterbrechungsstelle offenen Teil einer Stromzuführung 5 (für das Kontaktstück 2) hinein und ist aus ihr heraus bewegbar. Die Stromzuführung 5 umgibt ebenfalls koaxial die Mittelachse M des Druckgasschalters. Innerhalb dieser Stromzuführung 5 ist oberhalb des Kontakteinheitskörpers 4 ein Umlenkhebel 6 angeordnet, dessen Drehachse 17 die Längsachse des Druckgasschalters in einem rechten Winkel schneidet.The contact unit body 4 extends telescopically into a tubular part of a power supply 5 (for the contact piece 2 ) that is open in the direction of the interruption point and can be moved out of it. The power supply 5 also coaxially surrounds the central axis M of the gas pressure switch. Within this power supply 5 , a bellcrank 6 is arranged above the contact unit body 4 , the axis of rotation 17 of which intersects the longitudinal axis of the pressure gas switch at a right angle.
Der Umlenkhebel 6 weist zwei unterschiedlich lange Hebelarme 28, 29 auf, an deren äußeren Enden jeweils drehbar eine Stange 7, 8 angebracht ist. Beide Stangen 7, 8 ragen nach unten. Die Stange 7 ist an ihrem unteren Ende drehbar im oberen Endbereich einer Isolierstoffdüse 9 befestigt. Die Isolierstoffdüse 9 umgibt seitlich die einander zugewandten Enden des Kontaktstücks 3 und des Kontaktstücks 2.The bell crank 6 has two lever arms 28 , 29 of different lengths, on the outer ends of which a rod 7 , 8 is rotatably attached. Both rods 7 , 8 project downwards. The rod 7 is rotatably attached at its lower end in the upper end region of an insulating nozzle 9 . The insulating material nozzle 9 laterally surrounds the mutually facing ends of the contact piece 3 and the contact piece 2 .
Die Isolierstoffdüse 9 ist am oberen Abschluß eines hohlzylinderförmigen metallenen Kontaktkörpers 10 befestigt, welcher koaxial sowohl die Mittelachse M des Druckgasschalters als auch zum Teil das Kontaktstück 3 umschließt.The insulating nozzle 9 is fastened to the upper end of a hollow cylindrical metal contact body 10 , which coaxially encloses both the central axis M of the pressure gas switch and part of the contact piece 3 .
Bei diesem Kontaktstück 3 handelt es sich um einen Tulpenkontakt, der im Einschaltzustand des Druckgasschalters das Kontaktstück 2 an seinem Endbereich am Umfang berührt.This contact piece 3 is a tulip contact which, when the pressure gas switch is switched on, touches the contact piece 2 at its end area on the circumference.
Das Kontaktstück 3 ist am Boden des Kontaktkörpers 10 befestigt und mit ihm elektrisch leitend verbunden.The contact piece 3 is attached to the bottom of the contact body 10 and connected to it in an electrically conductive manner.
Zwischen dem Kontaktstück 3 und der Isolierstoffdüse 9 ist ein kleiner Spalt vorhanden, der eine Verbindung zwischen dem Bereich zwischen den Kontaktstücken 2 und 3 (Schaltstrecke) einerseits und dem Inneren des Kontaktkörpers 10 andererseits herstellt.There is a small gap between the contact piece 3 and the insulating material nozzle 9 , which creates a connection between the area between the contact pieces 2 and 3 (switching path) on the one hand and the interior of the contact body 10 on the other hand.
Der Druckgasschalter arbeitet nach dem Druckkammerprinzip. Der Innenraum des Kontaktkörpers 10 ist an dem der Unterbrechungsstelle abgewandten Ende durch einen Boden verschlossen. Der Innenraum des Kontaktkörpers 10 dient hierbei als Druckkammer 19. In diese Druckkammer 19 dringt bei einem Ausschaltvorgang zunächst vom Lichtbogen erhitztes Isoliergas ein. In der Nähe des Stromnulldurchgangs nimmt der Gasdruck in der Schaltstrecke ab, und es strömt das in der Druckkammer 19 zwischengespeicherte Isoliergas durch eine in der Isolierstoffdüse 9 befindliche Engstelle in den Bereich der Schaltstrecke und bebläst den Lichtbogen.The pressure gas switch works on the pressure chamber principle. The interior of the contact body 10 is closed at the end facing away from the point of interruption by a floor. The interior of the contact body 10 serves as a pressure chamber 19 . During a switch-off process, insulating gas heated by the arc first penetrates into this pressure chamber 19 . In the vicinity of the current zero crossing, the gas pressure in the switching path decreases, and the insulating gas temporarily stored in the pressure chamber 19 flows through a constriction located in the insulating material nozzle 9 into the region of the switching path and blows the arc.
Bei kleinen Ausschaltströmen wird die Beblasung des Lichtbogens mittels einer Kompressionseinrichtung erzeugt, die aus dem als fest stehender Zylinder ausgebildeten vorderen Teil der Stromzuführung 14 und einem beweglichen Kolben 21 besteht, der zugleich der Boden der Druckkammer 19 ist. Der bewegliche Kolben 21 und der Zylinder umschließen einen Kompressionsraum 20.In the case of small breaking currents, the blowing of the arc is generated by means of a compression device which consists of the front part of the power supply 14 , which is designed as a fixed cylinder, and a movable piston 21 , which is also the bottom of the pressure chamber 19 . The movable piston 21 and the cylinder enclose a compression space 20 .
Das Löschgas strömt bei der Beblasung des Lichtbogens von dem Kompressionsraum 20 über Rückschlagventile 23 zur Druckkammer 19 und von dort zur Isolierstoffdüse 9. Überdruckventile 24 begrenzen den Druck in dem Kompressionsraum 20 und entlasten damit den Antrieb 11.When the arc is blown, the quenching gas flows from the compression space 20 via check valves 23 to the pressure chamber 19 and from there to the insulating material nozzle 9 . Pressure relief valves 24 limit the pressure in the compression space 20 and thus relieve the load on the drive 11 .
Rückschlagventile 25 geben bei der Einschaltung die Gasströme in den Kompressionsraum 20 frei.Check valves 25 release the gas flows into the compression space 20 when switched on.
Mittels eines motorischen Antriebs 11, der im unteren Teil des Druckgasschalters angeordnet ist, wird eine senkrecht in der Mittelachse M des Druckgasschalters angeordnete Antriebsstange 12 während eines Einschaltvorgangs nach oben und während eines Ausschaltvorgangs nach unten bewegt. Die Antriebsstange 12 setzt sich in Richtung der Unterbrechungsstelle in einem Rückblasrohr 26 fort. Die Antriebsstange 12 ist koaxial von einem rohrförmigen Isolator 13 umgeben. Oben schließt sich an den Isolator 13 das Ende einer Stromzuführung 14 für das Tulpenkontaktstück an.By means of a motor drive 11 , which is arranged in the lower part of the compressed gas switch, a drive rod 12 arranged vertically in the central axis M of the compressed gas switch is moved upwards during a switch-on process and downwards during a switch-off process. The drive rod 12 continues in the direction of the point of interruption in a blow-back pipe 26 . The drive rod 12 is coaxially surrounded by a tubular insulator 13 . Above the insulator 13 is the end of a power supply 14 for the tulip contact piece.
Die Stromzuführung 14 umgibt koaxial die Mittelachse M des Druckgasschalters und ist rohrförmig ausgebildet, wobei ihr unteres Ende tellerförmig waagerecht nach außen geführt ist. Dort sind zum Außenbereich des Druckgasschalters elektrische Anschlußmöglichkeiten vorhanden. Innen ist in dem tellerförmigen Ende der Stromzuführung 14 eine Öffnung für die Antriebsstange 12 vorhanden.The power supply 14 coaxially surrounds the central axis M of the pressure gas switch and is of tubular design, with its lower end being guided horizontally outwards in the shape of a plate. There are electrical connection options to the outside of the pressure gas switch. Inside there is an opening for the drive rod 12 in the plate-shaped end of the power supply 14 .
Auf dem tellerförmigen Ende dieser Stromzuführung 14 ist der Isolator 1 angebracht. Die Übergänge vom Isolator 1 und vom Isolator 13 zum tellerförmigen Ende der Stromzuführung 14 sind jeweils gasdicht ausgeführt.The insulator 1 is attached to the plate-shaped end of this power supply 14 . The transitions from the insulator 1 and from the insulator 13 to the plate-shaped end of the power supply 14 are each gastight.
Der Kontaktkörper 10 läßt sich bei Schaltvorgängen teleskopartig in die Stromzuführung 14 hinein- und aus ihr herausbewegen. Über Federkontakte 18, die am oberen Rand der Stromzuführung 14 angebracht sind, besteht in jeder Schalterstellung ein leitender Kontakt zwischen der Stromzuführung 14 und dem Kontaktkörper 10 mit dem Kontaktstück 3.The contact body 10 can be telescopically moved into and out of the power supply 14 during switching operations. In each switch position, there is a conductive contact between the power supply 14 and the contact body 10 with the contact piece 3 via spring contacts 18 which are attached to the upper edge of the power supply 14 .
An dem dem Antrieb 11 abgewandten Ende der Antriebsstange 12 ist das Rückblasrohr 26 mit dem Kontaktkörper 10 und der Isolierstoffdüse 9 befestigt. Die Isolierstoffdüse 9 weist an ihrem von dem Kontaktstück 3 abgewandten Ende ein tellerförmiges Kraftübertragungselement 15 aus Metall auf, das sich von der Isolierstoffdüse 9 radial bis zur Innenwand des topfförmigen Kontakteinheitskörpers 4 erstreckt. Dabei besteht zur Innenwand des Kontakteinheitskörpers 4 eine gleitende Verbindung mit einem oder mehreren Ringen aus PTFE. Auf diese Weise wird die Isolierstoffdüse 9 mit der daran drehbar angebrachten Stange 7 geführt.At the end of the drive rod 12 facing away from the drive 11 , the blow-back pipe 26 is fastened with the contact body 10 and the insulating nozzle 9 . At its end facing away from the contact piece 3, the insulating material nozzle 9 has a plate-shaped force transmission element 15 made of metal, which extends radially from the insulating material nozzle 9 to the inner wall of the pot-shaped contact unit body 4 . There is a sliding connection with one or more rings made of PTFE to the inner wall of the contact unit body 4 . In this way, the insulating nozzle 9 is guided with the rod 7 rotatably mounted thereon.
Gleichzeitig mit der Stange 7 bewegt sich die andere an dem Umlenkhebel 6 angebrachte Stange 8. Sie ist mit ihrem unteren Ende über ein Drehgelenk am Boden des Kontakteinheitskörpers 4 befestigt, und zwar an der der Unterbrechungsstelle abgewandten Seite.Simultaneously with the rod 7 , the other rod 8 attached to the bell crank 6 moves. It is attached with its lower end via a swivel joint to the bottom of the contact unit body 4 , on the side facing away from the point of interruption.
Der Kontakteinheitskörper 4 wird durch den rohrförmigen Teil der Stromzuführung 5 geführt. Dadurch ist auch für eine geradlinige Führung des Kraftübertragungselements 15 gesorgt, das wiederum innerhalb des Kontakteinheitskörpers 4 gleitend gelagert ist. Federkontakte 22 an der Innenwandung der Stromzuführung 5 sorgen für einen leitenden Kontakt zwischen der Stromzuführung 5 und der Außenwandung des (metallenen) Kontakteinheitskörpers 4.The contact unit body 4 is guided through the tubular part of the power supply 5 . This also ensures that the force transmission element 15 is guided in a straight line, which in turn is slidably mounted within the contact unit body 4 . Spring contacts 22 on the inner wall of the power supply 5 ensure conductive contact between the power supply 5 and the outer wall of the (metal) contact unit body 4 .
Die Stromzuführung 5 geht oben über in einen Deckel, der den Isolator 1 nach oben gasdicht abschließt und an dem außen elektrische Anschlußmöglichkeiten vorhanden sind.The power supply 5 merges into a cover at the top, which seals the insulator 1 in a gas-tight manner and to which electrical connection options are available on the outside.
Während eines Einschaltvorgangs wird die Antriebsstange 12 mit dem Rückblasrohr 26 und dem Kontaktkörper 10 nach oben bewegt, dabei verschiebt sich der Kontakteinheitskörper 4 nach unten.During a switch-on process, the drive rod 12 with the blow-back tube 26 and the contact body 10 is moved upward, the contact unit body 4 being shifted downward.
Bei Erreichen eines bestimmten Hubes kommen zunächst die Kontaktstücke 2 und 3 miteinander in Berührung. Im Verlauf der weiteren Einschaltbewegung kommen die Nennstromkontakte 16, die im unteren Bereich des Kontakteinheitskörpers 4 befestigt sind, mit der Außenwand des Kontaktkörpers 10 in Berührung und ermöglichen einen Stromfluß über die obere Stromzuführung 5, den Kontaktkörper 10 und die untere Stromzuführung 14. Auch in der Einschaltstellung fließt der (Nenn-)Strom über die genannten Elemente.When a certain stroke is reached, the contact pieces 2 and 3 come into contact with one another. In the course of the further switch-on movement, the nominal current contacts 16 , which are fastened in the lower region of the contact unit body 4 , come into contact with the outer wall of the contact body 10 and enable current to flow via the upper power supply 5 , the contact body 10 and the lower power supply 14 . Even in the switch-on position, the (nominal) current flows through the elements mentioned.
Fig. 2 zeigt den Druckgasschalter in der Einschaltstellung. Die einzelnen Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1. Im Vergleich mit dieser Fig. ist deutlich zu sehen, daß der Umlenkhebel 6 nun zur anderen Richtung geneigt ist. Fig. 2 shows the gas pressure switch in the on position. The individual parts are provided with the same reference numerals as in Fig. 1. In comparison with this Fig. It can be clearly seen that the bell crank 6 is now inclined to the other direction.
Bei einem Ausschaltvorgang löst sich zunächst die elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktkörper 10 und den Nennstromkontakten 16. Der Strom kommutiert dann auf die Kontaktstücke 2 und 3.When the device is switched off, the electrical connection between the contact body 10 and the rated current contacts 16 is released . The current then commutates to contact pieces 2 and 3 .
Im weiteren Verlauf der Ausschaltbewegung trennen sich auch diese Kontaktstücke 2 und 3, und es bildet sich zwischen ihnen ein Lichtbogen aus.As the switch-off movement continues, these contact pieces 2 and 3 also separate , and an arc forms between them.
Die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Kontaktkörper 10 und dem Kontakteinheitskörper 4 ist die Summe aus dem Betrag der Absolutgeschwindigkeit des Kontaktkörpers 10 und dem Betrag der Absolutgeschwindigkeit des Kontakteinheitskörpers 4.The relative speed between the contact body 10 and the contact unit body 4 is the sum of the magnitude of the absolute speed of the contact body 10 and the magnitude of the absolute speed of the contact unit body. 4
Für die rückzündungsfreie Unterbrechung von kapazitiven Strömen ist die Relativgeschwindigkeit der "Kontaktsysteme" (Kontaktkörper 10/Kontaktstück 3 und Kontakteinheitskörper 4/Kontaktstück 2) zueinander ausschlaggebend. Andererseits ist die Absolutgeschwindigkeit der Kompressionseinrichtung bei Schaltern, die nach dem Druckkammerprinzip arbeiten, von untergeordneter Bedeutung. Mit dem beschriebenen Druckgasschalter ist es damit möglich - bei gleichbleibender Ausschaltleistung - die Absolutgeschwindigkeit des Kontaktkörpers 10 erheblich zu reduzieren. Der Antrieb kommt daher mit deutlich weniger Energie aus.For the re-ignition-free interruption of capacitive currents, the relative speed of the “contact systems” (contact body 10 / contact piece 3 and contact unit body 4 / contact piece 2 ) to one another is decisive. On the other hand, the absolute speed of the compression device is of secondary importance in switches that work according to the pressure chamber principle. With the pressure gas switch described, it is thus possible - with a constant breaking capacity - to significantly reduce the absolute speed of the contact body 10 . The drive therefore requires less energy.
Die Längen der beiden Hebelarme 28, 29 verhalten sich wie 2 zu 3. Die Stange 8, die mit den Kontakten 2, 16 gekoppelt ist, ist mit dem längeren Arm 29, und die Stange 7 ist mit dem kürzen Arm 28 verbunden. Dadurch wird erreicht, daß die Geschwindigkeit der Kontakte 2, 16 größer ist.The lengths of the two lever arms 28 , 29 behave as 2 to 3 . The rod 8 , which is coupled to the contacts 2 , 16 , is connected to the longer arm 29 and the rod 7 is connected to the shorter arm 28 . This ensures that the speed of the contacts 2 , 16 is greater.
Die bewegten Massen der beiden bewegten "Kontaktsysteme" - Kon taktkörper 10/Kontaktstück 3 und Kontakteinheitskörper 4/Kontaktstück 2 - sind in der Regel unterschiedlich. Dimensioniert man die beiden Hebelarme 28, 29 so, daß das "Kontaktsystem" mit der geringeren bewegten Masse, dies ist in der Regel das "Kontaktsystem" bestehend aus Kontakteinheitskörper 4/Kontaktstück 2, schneller bewegt wird als das "Kontaktsystem" mit der größeren bewegten Masse, so kann der Energiebedarf weiter reduziert werden.The moving masses of the two moving "contact systems" - Kon contact body 10 / contact piece 3 and contact unit body 4 / contact piece 2 - are generally different. Dimensioning the two lever arms 28 , 29 so that the "contact system" with the lower moving mass, this is usually the "contact system" consisting of contact unit body 4 / contact piece 2 , is moved faster than the "contact system" with the larger moving one Mass, the energy requirement can be reduced further.
BezugszeichenlisteReference list
1 Isolator
2 (zweites) Kontaktstück
3 (erstes) Kontaktstück
4 Kontakteinheitskörper
5 Stromzuführung
6 Umlenkhebel
7 (erste) Stange
8 (zweite) Stange
9 Isolierstoffdüse
10 Kontaktkörper
11 Antrieb
12 Antriebsstange
13 Isolator
14 Stromzuführung
15 Kraftübertragungselement
16 Nennstromkontakte
17 Drehachse
18 Federkontakt
19 Druckkammer
20 Kompressionsraum
21 (beweglicher) Kolben
22 Federkontakt
23 Rückschlagventil
24 Überdruckventil
25 Rückschlagventil
26 Rückblasrohr
28 kurzer Arm
29 langer Arm 1 isolator
2 (second) contact piece
3 (first) contact piece
4 contact unit bodies
5 power supply
6 bellcranks
7 (first) rod
8 (second) rod
9 insulating material nozzle
10 contact bodies
11 drive
12 drive rod
13 isolator
14 power supply
15 power transmission element
16 nominal current contacts
17 axis of rotation
18 spring contact
19 pressure chamber
20 compression space
21 (movable) pistons
22 spring contact
23 check valve
24 pressure relief valve
25 check valve
26 blow-back pipe
28 short arm
29 long arm
Claims (5)
- - der Druckgasschalter weist mindestens eine Unterbrechungsstelle auf;
- - zu der Unterbrechungsstelle gehört jeweils ein erstes und ein zweites Kontaktstück (2, 3);
- - die Kontaktstücke (2, 3) der Unterbrecherstelle sind über einen Hebelmechanismus mit einem zwei Hebelarme (28, 29) aufweisenden Umlenkhebel (27) gekoppelt;
- - die beiden Hebelarme (28, 29) des Umlenkhebels (27) weisen unterschiedliche Längen auf;
- - an beiden Hebelarmen (28, 29) ist jeweils über ein Drehgelenk eine Stange (7, 8) befestigt;
- - die erste Stange (7) ist drehbar mit dem ersten Kontaktstück (3) gekoppelt; und
- - die zweite Stange (8) ist drehbar mit dem zweiten Kontaktstück (2) gekoppelt.
- - The gas pressure switch has at least one point of interruption;
- - The interruption point includes a first and a second contact piece ( 2 , 3 );
- - The contact pieces ( 2 , 3 ) of the interruption point are coupled via a lever mechanism to a lever ( 27 ) having two lever arms ( 28 , 29 );
- - The two lever arms ( 28 , 29 ) of the bell crank ( 27 ) have different lengths;
- - A rod ( 7 , 8 ) is attached to each of the two lever arms ( 28 , 29 ) via a swivel joint;
- - The first rod ( 7 ) is rotatably coupled to the first contact piece ( 3 ); and
- - The second rod ( 8 ) is rotatably coupled to the second contact piece ( 2 ).
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