DE19813217C1 - Löschspule für gasisolierte Lasttrennschalter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Löschspule für gasisolierte Lasttrennschalter, deren Phasen einen ortsfesten und einen beweglichen Kontakt aufweisen, mit einem eine ein- oder mehrlagige und mit Festkontaktpotential verbundene Wicklung tragenden Wickelkörper und mit einer Feldsteuerelektrode. Mit der Erfindung wird vorgeschlagen, die Löschspule so zu gestalten, daß diese aufwandsreduziert und weitestgehend universell bei Lasttrennschaltern bzw. Schaltern, bei denen ein Lastschaltvermögen benötigt wird, einsetzbar ist. Dazu ist die den Kontakten (2/4; 2a/4a; 15/25) zugewandte Windung (9; 24) der Wicklung (6; 19) metallisch blank ausgeführt, der Endabschnitt (10; 23) dieser Windung (9; 24) ist auf den festkontaktseitigen Fußpunkt des Lichtbogens gerichtet, und das freie Ende des Endabschnittes (10; 23) hat einen Mindestabstand zu diesem Fußpunkt und zu dem an dem Ende vorbeibewegbaren beweglichen Kontakt (4; 4a; 25).

Description

Die Erfindung betrifft eine Löschspule für die Phasen von Lasttrennschaltern zur Anwen­ dung in gasisolierten, insbesondere SF₆-gasisolierten Schaltanlagen.

Es ist bekannt, in gasisolierten Mittelspannungsschaltanlagen Lasttrennschalter einzuset­ zen, deren Phasen zur Sicherstellung der Schaltfähigkeit mit Löschspulen ausgerüstet sind. Die Schaltfähigkeit u. a. wird dadurch sichergestellt, daß der beim Schalten entstehende Lichtbogen zwischen dem Festkontakt und dem beweglichen Schaltkontakt der jeweiligen Phase möglichst klein gehalten und rasch gelöscht wird, so daß ein Abbrand an den Kon­ takten weitestgehend vermieden wird. Die Löschspulen bestehen üblicherweise aus einem metallischen Spulenkern, auf dem eine ein- oder mehrlagige Wicklung aufgebracht ist, in den der Lichtbogen geleitet wird und rotiert, bevor er durch das dadurch entstehende mag­ netische Feld gelöscht wird.

Die Mittel zur Sicherstellung der Schaltfähigkeit können darin bestehen, daß die Löschspu­ len einen Hilfskontakt (EP 0 313 106 A2, EP 0 676 782 A2) oder ein "Kommutierungsele­ ment" (GB 2 196 794 A) im Abstand vom Festkontakt aufweisen, über den der schaltkon­ taktseitige Fußpunkt des Lichtbogens (EP 0 313 106 A2) oder der festkontaktseitige Fuß­ punkt (die beiden anderen Gegenstände) in die Spule übernommen und der Lichtbogen in Folge in dieser gelöscht wird. Dabei kontaktiert der Schaltkontakt den am jeweiligen Spu­ lenkern ausgebildeten Hilfskontakt direkt.

Auch der Gegenstand der EP 0 021 577 A1 ist ein Lasttrennschalter, dessen Phasen mit einer Löschspule ausgerüstet sind. Diese weist einen Wickelkörper (Spulenkern) und eine einlagige Wicklung auf. Im Innern des Wickelkörpers ist ein Hilfskontakt für einen in den Wickelkörper ragenden Schaltkontakt angeordnet, der bei einem Schaltvorgang von diesem kontaktiert wird, bevor der Hauptkontakt geschlossen oder getrennt wird, um den entste­ henden Lichtbogen klein zu halten und auf kürzestem Wege zu löschen. Dabei dient der Hilfskontakt als ein Element, das den Verlauf des Lichtbogens zwischen dem Schaltkontakt und dem Wickelkörper der Spule definiert, wobei die Innenfläche des Wickelkörpers als Lauffläche für den Lichtbogen dient. Der Wickelkörper weist überdies auf der Seite der Kontakte eine Elektrode zur Steuerung des elektrischen Feldes der Schalt- und Trenn­ strecke auf.

Des weiteren ist in der WO 98/06120 A1 eine Schaltanlage mit einem Lasttrennschalter beschrieben, der als Transformatorschalter eingesetzt ist und dessen Phasen mit einer Löschspule versehen sind. Die Löschspule weist einen Wickelkörper mit einem Leitelement zur Lichtbogenleitung in die Spule auf, das bis in die unmittelbare Nähe des Festkontaktes reicht und tangential zur Bewegungsbahn des freien Endes des Schaltkontaktes angeordnet ist und das den festkontaktseitigen Fußpunkt des Licht­ bogens übernimmt.

Die vorgeschriebenen Löschspulen sind aufwendig und schaltertypspezifisch.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Löschspule für gasisolierte Lasttrennschalter nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1 zu schaffen, die aufwandsreduziert und weitestgehend universell bei Lasttrenn­ schaltern bzw. Schaltern, bei denen ein Lastschaltvermögen benötigt wird, einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Löschspule nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unter­ ansprüchen aufgeführt.

Die für gasisolierte Lasttrennschalter, deren Phasen einen Festkontakt und einen bewegli­ chen Kontakt aufweisen, vorgesehene und in bekannter Weise aus einem Wickelkörper, einer ein- oder mehrlagigen und mit Festkontaktpotential verbundenen Wicklung und einer Feldsteuerelektrode sowie einem bis in die unmittelbare Nähe des Festkontaktes reichen­ den Leitelement gebildete Löschspule ist erfindungsgemäß so gestaltet und angeordnet, daß der Wickelkörper aus einem leitfähigen Kunststoff besteht, und daß das Leitelement von dem Endabschnitt der den Kontakten zugewandten Windung der Wicklung gebildet ist, wobei diese End-Windung der Wicklung metallisch blank und deren Endabschnitt auf den festkontaktseitigen Fußpunkt des Lichtbogens gerichtet ist, an dem bei einer Schaltbewe­ gung des beweglichen Kontaktes der Lichtbogen ansetzt, und das freie Ende des Endab­ schnitts einen Mindestabstand zu diesem Fußpunkt und zu dem an dem Ende vorbeibe­ wegbaren beweglichen Kontakt hat. Die den Kontakten abgewandte End-Windung der Wicklung ist mit dem Festkontaktpotential verbunden. Der Lichtbogen läuft auf der End- Windung.

Mit dieser Gestaltung und Ausbildung ist die Löschspule unabhängig von dem Schalterauf­ bau und den räumlichen Bedingungen im Schalterkontaktbereich an allen Lasttrennschal­ tern bzw. Schaltern einsetzbar, bei denen ein Lastschaltvermögen benötigt wird.

Ihr Erstellungsaufwand ist gegenüber dem der aus dem vorbeschriebenen Stand der Tech­ nik bekannten Löschspulen reduziert.

Der Wickelkörper kann dabei kontaktseitig ein Elektrodenelement zur Feldsteuerung auf­ weisen.

Vorteilhaft ist es, wenn über der Wicklung eine Abdeckung aus einem leitfähigen Kunststoff angeordnet ist, die ebenfalls kontaktseitig ein Elektrodenelement zur Feldsteuerung auf­ weist.

Damit ist der kontaktseitige freie Endabschnitt der End-Windung unabhängig von seiner durch die Lage des Festkontaktes bestimmten Richtung auf einfache Weise an der aus den beiden Elektrodenelementen gebildeten Lichtbogenelektrode vorbestimmt fixierbar.

Als Kunststoff kann wegen seiner mechanischen Eigenschaften vorteilhaft ein thermoplasti­ scher Kunststoff verwendet werden, der vorzugsweise eine Leitfähigkeit von 50 bis 5000 Ohm Durchgangswiderstand hat.

Der Kunststoff kann mit Bestandteilen versehen sein, die bei der Entstehung des Lichtbo­ gens und der damit verbundenen Erwärmung Löschgas abgeben, damit die Löschgaskon­ zentration im Bereich der Löschspule und der Schaltstrecke erhöht und das Löschvermö­ gen der Löschspule gesteigert werden.

Auch kann der kontaktseitige freie Endabschnitt der Windung mit einer Umhüllung mit einer erhöhten Abbrandfestigkeit versehen sein, um die Standzeit der Löschspule zu erhöhen, vorzugsweise mit einer aufgepreßten Hülse.

Der Wickelkörper ist vorteilhaft auf der den Kontakten abgewandten Seite zur Erleichterung der Montage der Löschspule mit einem angeformten Befestigungselement versehen, des­ sen Ausbildung in Abhängigkeit vom jeweiligen Schaltertyp bzw. den räumlichen Gegeben­ heiten vorbestimmbar ist. Auch kann dieses Befestigungselement zugleich als Halterung und Führung für das dem Kontakt abgewandte Ende der Wicklung dienen, so daß diese gemeinsam mechanisch und elektrisch mit dem jeweiligen Kontaktelement, beispielsweise einer Sammelschiene, verbindbar sind. Dazu kann das Befestigungselement eine Einpreß­ nut für das Ende der Wicklung aufweisen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier Ausführungsbeispiele beschrieben. Die Figuren zeigen, teilweise schematisch und geschnitten:

Fig. 1: eine erfindungsgemäße Löschspule mit einem mittig in dieser angeordneten Festkontakt,

Fig. 2: eine weitere Anordnung der Löschspule mit mittig angeordnetem Festkontakt und

Fig. 3: eine zweite Ausführung der Löschspule, angeordnet neben einem Festkontakt.

In Fig. 1 ist eine Löschspule 1 dargestellt, die einen Festkontakt 2 umgibt und gemeinsam mit diesem auf einem Festkontaktträger 3, der mit einer nicht dargestellten Sammelschiene verbunden ist, angeordnet ist. Mit dem Festkontakt 2 steht ein beweglicher Schaltkontakt 4 in Wirkverbindung. Die Löschspule 1 weist einen aus einem leitfähigem Kunststoff (POM- Polyoxymethylen) bestehenden Wickelkörper 5 mit einer Leitfähigkeit von im wesentlichen 4000 Ohm Durchgangswiderstand, eine einlagige Wicklung 6 und eine diese überdeckende Abdeckung 7 aus dem gleichen Kunststoff auf. Am Wickelkörper 5 und an der Abdeckung 7 ist auf der Seite der Kontakte 2 und 4 jeweils ein Elektrodenelement 8 und 8a zur Feldsteu­ erung der Schalt- und Trennstrecke angeformt.

Die den Kontakten 2 und 4 zugewandte End-Windung 9 ist metallisch blank (nicht darge­ stellt), die übrigen Windungen sind isoliert ausgeführt. Der Endabschnitt 10 dieser Windung ist in radialer Richtung zum Spuleninneren zu abgewinkelt und auf den Fußpunkt des Licht­ bogens am Festkontakt 2 gerichtet. Das freie Ende hat einen Abstand a von 5 mm zu die­ sem Fußpunkt sowie zu dem vorbeibewegten und auch zu dem in Schließstellung befindli­ chen beweglichen Kontakt 4. Der den Kontakten 2 und 4 abgewandte Endbereich 11 der Wicklung 6 ist gemeinsam mit einem am Wickelkörper 5 angeformten Befestigungselement 12 am Festkontaktkörper 3 mit einer Befestigungsschraube 13 angeschraubt und elektrisch verbunden. Das Befestigungselement 12 weist eine Einpreßnut (nicht dargestellt) für den Endbereich 11 auf und dient als Halterung und Führung für diesen.

Fig. 2 zeigt, daß das freie Ende eines beweglichen Kontaktes 4a (Doppelschaltmesser) in der Schließstellung mit einem Festkontakt 2a in der Löschspule 1 angeordnet ist. Der End­ bereich 10 der den Kontakten 2a und 4a zugewandten End-Windung 9 befindet sich in unmittelbarer Nähe des Festkontaktes 2a im Schwenkbereich des beweglichen Kontaktes 4a im Bereich zwischen dessen Schaltmessern.

Wird der Kontakt 4 (4a) in seine Offenstellung geschwenkt, löst er sich vom Festkontakt 2 (2a) bei Bildung eines Lichtbogens zwischen dem mittleren Bereich der oberen Kante des Festkontaktes 2 (2a) und dem beweglichen Kontakt 4 (4a). Wenn der Kontakt 4 (4a) das Ende des Endbereiches 10 passiert hat, wird der festkontaktseitige Fußpunkt des Lichtbo­ gens von diesem Endbereich 10 übernommen, der Lichtbogen in die Wicklung 6 geleitet und in bekannter Weise gelöscht.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführung und Anordnung einer erfindungsgemäßen Löschspule 14 an einer Phase eines Lasttrennschalters dargestellt. Die Löschspule 14 ist neben dem Festkontakt 15 auf dem Festkontaktträger 16 mit ihrer Achse A in einem Winkel von 30° gegenüber diesem angeordnet. Sie weist einen Wickelkörper 17 mit einem auf der dem Festkontaktträger 16 abgewandten Seite ausgebildeten Elektrodenelement 18, eine einla­ gige Wicklung 19, eine Abdeckung 20 mit einem Elektrodenelement 21 und ein abgeform­ tes Befestigungselement 22 auf. Der Endabschnitt 23 der kontaktseitigen, metallisch blan­ ken End-Windung 24 ist auf den Festkontaktfußpunkt des bei der Trennung des bewegli­ chen und als Doppel-Schaltmesser ausgebildeten Kontaktes 25 vom Festkontakt 15 ent­ stehenden Lichtbogens gerichtet, wobei der Abstand des Endes des Endabschnittes 23 von diesem Festkontakt 3 mm beträgt. Der Endabschnitt 23 ist dabei im Winkel von 30° gegen­ über der Achse A abgewinkelt und von einem an der Abdeckung 20 angeformten Träger­ element 26 unterstützt. Am Wickelkörper 17 ist festkontaktträgerseitig das Befestigungs­ element 22 ausgebildet, zu dem der dem Festkontaktträger 16 zugewandte Endbereich 27 der Wicklung 19 geführt und mit diesem gemeinsam mit der Befestigungsschraube 28 am Festkontaktträger 16 mechanisch und elektrisch festgelegt ist.

Auch bei dieser Löschspulenausführung und -anordnung wird der bei einer Schaltbewe­ gung des beweglichen Kontaktes 25 zwischen diesem und dem Festkontakt 16 entste­ hende Lichtbogen durch den Endabschnitt 23 der Wicklung 19, der in der Ebene des Fest­ kontaktes 15 und im Bereich zwischen den Schaltmessern angeordnet ist, vom Festkontakt 15 weg auf kürzestem Wege in die Wicklung 19 geleitet und dort gelöscht.

Claims (12)

1. Löschspule für gasisolierte Lasttrennschalter, deren Phasen einen ortsfesten und einen beweglichen Kontakt aufweisen, mit einem eine ein- oder mehrlagige und mit Festkontaktpotential verbundene Wicklung tragenden Wickelkörper und mit einer Feldsteuerelektrode sowie mit einem Leitelement, das bis in die unmittelbare Nähe des Festkontaktes reicht, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickelkörper (5; 17) aus einem leitfähigen Kunststoff besteht, daß das Leitelement von dem Endabschnitt der den Kontakten (2/4; 2a/4a; 15/25) zugewandten Windung (9; 24) der Wicklung (6; 19) gebildet ist, wobei diese Windung (9; 24) metallisch blank und auf den festkontaktseitigen Fußpunkt gerichtet ist, und daß das freie Ende dieses Endabschnittes (10; 23) einen Mindestabstand zu diesem Fußpunkt und zu dem an dem Ende vorbeibewegbaren beweglichen Kontakt (4; 4a; 25) hat.

2. Löschspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (6; 19) mit einer Abdeckung (7; 20) aus einem leitfähigen Kunststoff versehen ist.

3. Löschspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickelkörper (5; 17) kontaktseitig ein Elektrodenelement (8; 18) zur Feldsteuerung aufweist.

4. Löschspule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (7; 20) kontaktseitig ein Elektrodenelement (8a; 21) zur Feldsteuerung aufweist.

5. Löschspule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff thermoplastisch ist.

6. Löschspule nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff eine Leitfähigkeit von 50 bis 5000 Ohm Durchgangswiderstand aufweist.

7. Löschspule nach Anspruch 1, 2, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff Bestandteile aufweist, die Löschgas freisetzen.

8. Löschspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt (10; 23) der Windung (924) mit einer Umhüllung mit erhöhter Abbrandfestigkeit versehen ist.

9. Löschspule nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus einer den Endabschnitt (10; 23) aufgepreßten Hülse gebildet ist.

10. Löschspule nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickelkörper (5; 17) auf der den Kontakten (2/4; 2a/4a; 15/25) abgewandten Seite ein Befestigungselement (12; 22) aufweist.

11. Löschspule nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement (12; 22) als Halterung und Führung für den den Kontakten (2/4; 2a/­ 4a; 15/25) abgewandten Endbereich (11; 27) der Wicklung (6; 19) dient, derart, daß diese gemeinsam mit dem Befestigungselement (12; 22) am Festkontaktträger (3; 16) mechanisch festlegbar und elektrisch kontaktierbar ist.

12. Löschspule nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement (12; 22) eine Einpreßnut für den Endbereich (11; 27) der Wicklung (6; 19) aufweist.