DE19854108C1

DE19854108C1 - Arc extinguishing device

Info

Publication number: DE19854108C1
Application number: DE1998154108
Authority: DE
Inventors: Kurt Merz
Original assignee: ELBAG AG
Current assignee: ELBAG AG
Priority date: 1998-11-24
Filing date: 1998-11-24
Publication date: 2000-07-13
Anticipated expiration: 2018-11-25
Also published as: EP1005057A2; EP1005057A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Löschung eines sich zwischen Kontakten (2-4) einer Schaltanlage, eines Transformators oder Sammelschienen u. dgl. ausbildenden Lichtbogens (26). DOLLAR A Damit ein zwischen den Kontakten (2-4) der Schaltanlage, des Transformators u. dgl. sich ausbildender Lichtbogen (26) auf einfache Weise schnell und sicher gelöscht wird, schlägt die Erfindung vor, an den Kontakten (2-4) Lichtbogenlaufschienen (9-11) anzuordnen, an deren den Kontakten abgewandten Enden sich Löschspulen (15-17) befinden. Diese werden nach Erreichen des Lichtbogens (26) von Strom durchflossen und erzeugen jeweils ein Magnetfeld, welches dann in der entsprechenden Spule (15-17) einen verschiebbar angeordneten magnetisierbaren Metallkern (19-21) so lange verschiebt, bis dieser die Kurzschlußbrücke (25) kontaktiert und damit den Lichtbogen (26) elektrisch kurzschließt.The invention relates to a device (1) for deleting a contact between contacts (2-4) of a switchgear, a transformer or busbars. Like. Forming arc (26). DOLLAR A So that between the contacts (2-4) of the switchgear, the transformer u. Like. Forming arc (26) is extinguished quickly and safely in a simple manner, the invention proposes to arrange on the contacts (2-4) arc guide rails (9-11), at the ends facing away from the contacts, quenching coils (15-17 ) are located. After reaching the arc (26), current flows through them and each generates a magnetic field, which then shifts a displaceably arranged magnetizable metal core (19-21) in the corresponding coil (15-17) until the short-circuit bridge (25) contacted and thus short-circuits the arc (26) electrically.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Löschung eines sich zwischen Kontakten einer Schaltanlage, eines Transformators oder Sammelschienen u. dgl. ausbildenden Lichtbogens.The invention relates to a device for deleting one between Contacts of a switchgear, a transformer or busbars u. Like. Forming arc.

In Schaltanlagen, Transformatorgehäusen u. dgl. können unerwünschte Lichtbögen auf unterschiedliche Weise eingeleitet werden, die unter Umständen zur Zerstörung der entsprechenden Anlage, aber auch zur Gefährdung von Menschenleben führen.In switchgear, transformer housings and. The like can be undesirable Arcs are initiated in different ways, under Circumstances to destroy the corresponding system, but also to Endanger human life.

Aus der DE 39 12 726 A1 ist es bereits bekannt, Lichtbögen, die beim Öffnen stromdurchflossener Kontaktstücke von Schaltern auftreten, dadurch zu löschen, daß die entsprechenden Kontakte mit sich erweiternden Lichtbogenlaufschienen (Abbrandhörner) versehen sind, entlang derer sich der Lichtbogen aufgrund seines magnetischen Eigenfeldes von den Kontakten wegbewegt. Der Lichtbogen wird bei Verwendung derartiger Abbrandhörner zunächst aufgeweitet und dann in eine aus mehreren Blechen bestehende Löschkammer geführt und dort durch Aufteilung in Teillichtbögen zum Erlöschen gebracht. From DE 39 12 726 A1 it is already known to use arcs when This causes opening of current-carrying contact pieces of switches delete that the corresponding contacts with expanding Arc guideways (burnout horns) are provided along which the arc due to its own magnetic field Contacts moved away. The arc is used when such Burning horns first expanded and then into one of several Sheet metal existing extinguishing chamber and there by division into Partial arcs extinguished.

Nachteilig ist bei derartigen bekannten Vorrichtungen unter anderem, daß der Lichtbogen zunächst aufgeweitet werden muß, bevor er der eigentlichen Löschkammer zugeführt wird. Dadurch kann es insbesondere bei Schaltanlagen, Transformatoren u. dgl., die in einem Gehäuse angeordnet sind, zu einer Beschädigung und damit zu einer Verringerung der Standzeit des Gehäuses kommen.A disadvantage of such known devices is, inter alia, that the arc must first be widened before the actual one Extinguishing chamber is supplied. This makes it particularly useful for Switchgear, transformers and. Like., Which are arranged in a housing damage and thus a reduction in service life of the housing.

Aus der DE 43 45 170 A1 ist ferner eine Vorrichtung zur Löschung von Lichtbögen in Schaltanlagen bekannt, bei welcher nach Ausbildung eines Lichtbogens dieser zunächst mit einem lichtempfindlichen und einem lichtunempfindlichen (z. B. magnetischen) Sensor detektiert wird. Die Sensorsignale aktivieren anschließend einen Energiespeicher, der in einer Induktionsspule eines Kurzschließers einen hohen Strom erzeugt. Infolge der Kräfte, die durch den Induktionsstrom in unter Vakuum stehenden becherförmigen Metallteilen entstehen, wird ein metallischer Kurzschluß erzeugt, der den Lichtbogen überbrückt.DE 43 45 170 A1 also describes a device for deleting Arcs in switchgear known, in which after training a Arc this first with one photosensitive and one light-insensitive (e.g. magnetic) sensor is detected. The Sensor signals then activate an energy store that is stored in a Induction coil of a short circuiter generates a high current. As a result of Forces caused by the induction current in vacuum cup-shaped metal parts, a metallic short circuit generated that bridges the arc.

Nachteilig bei dieser bekannten Vorrichtung ist unter anderem die relativ aufwendige und störanfällige Sensoranordnung sowie der zusätzlich erforderliche Energiespeicher, bei dem es sich üblicherweise um eine Kondensatorbatterie handelt.A disadvantage of this known device is, among other things, the relative complex and fault-prone sensor arrangement as well as the additional required energy storage, which is usually a Capacitor battery is.

Aus der DE 297 15 775 U1 ist ebenfalls eine der DE 43 45 170 A1 entsprechende Vorrichtung bekannt, die allerdings keinen separaten Energiespeicher benötigt. Vielmehr aktivieren die den Lichtbogen detektierenden Sensoren beim Auftreten eines Lichtbogens eine Thyristoren umfassende Schaltungsvorrichtung, welche in Reihe mit der Induktionsspule des Kurzschließers geschaltet ist. Die aus Thyristoren und Induktionsspule bestehende Reihenschaltung ist direkt an die Stromsammelschienen angeschlossen, so daß beim Auftreten eines Lichtbogens ein entsprechender Kurzschlußstrom zunächst durch die Thyristoren und die Induktionsspule fließt. Die stromdurchflossene Induktionsspule bewirkt dann wiederum einen entsprechenden metallischen Kurzschluß, der den Lichtbogen überbrückt.DE 297 15 775 U1 is also one of DE 43 45 170 A1 corresponding device known, but not a separate Energy storage needed. Rather, they activate the arc Detecting sensors when an arc occurs a thyristors comprehensive circuit device which is in series with the induction coil of the short circuiter is switched. The one made of thyristors and induction coil existing series connection is directly to the busbars connected so that when an arc occurs corresponding short-circuit current first through the thyristors and Induction coil flows. The current-carrying induction coil then causes again a corresponding metallic short circuit that the Arc bridged.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art anzugeben, mit welcher ein zwischen den Kontakten einer Schaltanlage, eines Transformators oder Sammelschienen u. dgl. sich ausbildender Lichtbogen auf einfache Weise schnell und sicher gelöscht werden kann.The present invention has for its object a device Specify the type mentioned with which one between the contacts a switchgear, a transformer or busbars u. the like forming arc quickly and safely extinguished can be.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche geben besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.This object is achieved by the features of claim 1 solved. The subclaims give particularly advantageous refinements the invention again.

Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem Gedanken, den Lichtbogen mit Hilfe einer metallischen Kurzschlußbrücke elektrisch zu überbrücken und ihn dadurch sehr schnell zum Erlöschen zu bringen. Dabei wird die Auslösung des Kurzschlusses durch den Lichtbogen selbst eingeleitet.The invention is essentially based on the idea of the arc to be electrically bridged with the aid of a metallic short-circuit bridge and to make him go out very quickly. The Triggering of the short circuit initiated by the arc itself.

Realisiert wird diese Erfindung durch eine Vorrichtung mit Lichtbogenlaufschienen, die die Kontakte, von denen der jeweilige Lichtbogen ausgeht, mit Löschspulen verbindet. Die Löschspulen werden nach Erreichen des Lichtbogens von Strom durchflossen und erzeugen jeweils ein Magnetfeld, welches dann in der entsprechenden Spule einen magnetisierbaren Metallkern so lange verschiebt, bis dieser die Kurzschlußbrücke kontaktiert und damit den Lichtbogen elektrisch kurzschließt.This invention is implemented by a device with Arc guide rails, which are the contacts, one of which is the respective Arc goes out, connects with quenching coils. The quenching coils are After reaching the arc, electricity flows through and generate one magnetic field each, which is then in the corresponding coil magnetizable metal core moves until the Short-circuit bridge contacted and thus the arc electrically shorts.

Damit der Lichtbogen während seiner Bewegung entlang der Lichtbogenlaufschienen eine möglichst kurze Länge aufweist, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Abstand der Lichtbogenlaufschiene in Laufrichtung des Lichtbogens zu verringern. Dadurch wird außerdem die Gefahr von Rückzündungen, die bei bekannten sich aufweitenden Lichtbogenlaufschienen häufig auftreten, wesentlich verringert.So that the arc moves along the Arc runner has the shortest possible length, it has proven to be proven to be advantageous, the distance of the arc rail in the running direction of the arc. This also increases the risk of Flashbacks that widen in known Arc running tracks occur frequently, significantly reduced.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Lichtbogenlaufschienen selbst an ihren der Kurzschlußbrücke zugewandten Enden spulenförmig ausgebildet, so daß separate Löschspulen entfallen können.In an advantageous embodiment of the invention, the Arc rails themselves on their facing the short circuit bridge Ends are coil-shaped so that separate quenching coils are not required can.

Um eine schnelle und gute Kontaktierung zwischen dem Metallkern und der Kurzschlußbrücke zu gewährleisten, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn sich der Metallkern aus einem ferromagnetischen ersten Teilkern und einem zweiten aus Kupfer bestehenden Teilkern zusammensetzt. Dabei soll der erste Teilkern ein schnelles Verschieben des gesamten Metallkernes bewirken, sobald die Löschspule von Strom durchflossen wird, während der zweite Teilkern als Kontaktteil die Verbindung mit der Kurzschlußbrücke sicherstellt.To ensure quick and good contact between the metal core and the To ensure short-circuit bridge, it has proven to be advantageous if the metal core consists of a ferromagnetic first partial core and a second partial core made of copper. In doing so the first partial core is a quick shift of the entire metal core cause as soon as current flows through the quenching coil during the second partial core as the contact part the connection to the short-circuit bridge ensures.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand von in Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:Further details and advantages of the invention are set out below explained with reference to exemplary embodiments shown in figures. It demonstrate:

Fig. 1 die Vorderansicht einer mit den drei Einspeisungskontakten eines 3- Phasen-Transformators verbundenen erfindungsgemäßen Vorrichtung mit entsprechenden Löschspulen; Figure 1 is a front view of a device according to the invention connected to the three feed contacts of a 3-phase transformer with corresponding quenching coils.

Fig. 2 die Seitenansicht der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung und Fig. 2 is a side view of the device shown in Fig. 1 and

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht einer Löschspule. Fig. 3 is an enlarged view of an erase coil.

In den Fig. 1 und 2 ist mit 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung bezeichnet. Diese ist mit den drei Einspeisungskontakten 2-4 eines aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellten Transformators verbunden, wobei die jeweilige Verbindung zwischen dem Transformator und den Einspeisungskontakten 2-4 über eine elektrisch isolierte Leitung 5 erfolgt (Fig. 2). Außerdem sind die Einspeisungskontakte 2-4 des Transformators mit den Stromschienen 6-8 eines Hochspannungsnetzes verbunden.In Figs. 1 and 2, a device according to the invention is designated by 1. This is connected to the three feed contacts 2-4 of a transformer (not shown for reasons of clarity), the respective connection between the transformer and the feed contacts 2-4 being made via an electrically insulated line 5 ( FIG. 2). In addition, the feed contacts 2-4 of the transformer are connected to the busbars 6-8 of a high-voltage network.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 umfaßt drei aus Kupfer bestehende Lichtbogenlaufschienen 9-11, deren jeweils erstes Ende 12-14 mit den Einspeisungskontakten 2-4 verbunden und deren zweites Ende 15-17 spulenförmig ausgebildet ist und somit die Funktion einer Löschspule besitzt.The device 1 according to the invention comprises three arc guideways 9-11 made of copper, the first ends 12-14 of which are connected to the feed contacts 2-4 and the second end 15-17 of which is coil-shaped and thus has the function of an arcing coil.

Der gegenseitige Abstand 18 der Lichtbogenlaufschienen 9-11 wird in einem mittleren Bereich zwischen den Kontakten 2-4 und den Löschspulen 15-17 sprunghaft auf etwa die Hälfte des Abstandes, den er im Bereich der Einspeisungskontakte besitzt, verringert.The mutual distance 18 of the arc guide rails 9-11 is abruptly reduced in a central area between the contacts 2-4 and the quenching coils 15-17 to about half the distance which it has in the area of the feed contacts.

Innerhalb jeder der drei Löschspulen 15-17 ist ein axial verschiebbarer Metallkern 19-21 angeordnet, der jeweils in einer Isolierstoffbuchse 22 (Fig. 3) geführt wird und dessen den Kontakten 2-4 zugewandtes Ende aus einem ersten Teilkern 23 aus Eisen und dessen gegenüberliegendes Ende aus einem zweiten Teilkern 24 aus Kupfer besteht. Der zweite Teilkern 24 ist dabei über eine am Ende der jeweiligen Löschspule 15-17 angeordnete Kontaktscheibe 28 mit der Löschspule elektrisch leitend verbunden.Arranged within each of the three quenching coils 15-17 is an axially displaceable metal core 19-21 , each of which is guided in an insulating bushing 22 ( FIG. 3) and whose end facing the contacts 2-4 consists of a first partial core 23 made of iron and its opposite one End consists of a second partial core 24 made of copper. The second partial core 24 is electrically conductively connected to the quenching coil via a contact disk 28 arranged at the end of the respective quenching coil 15-17 .

Auf der den Kontakten 2-4 abgewandten Seite der drei Löschspulen 15-17 befindet sich eine z. B. aus Kupfer bestehende Kurzschlußbrücke 25, deren Abstand 27 von dem jeweiligen Metallkern 19-21 derart gewählt ist, daß es bei der bestimmungsgemäßen Verwendung der Schaltanlage etc. zu keiner Ausbildung von Lichtbögen kommt.On the side facing away from the contacts 2-4 of the three quenching coils 15-17 there is a z. B. copper short-circuit bridge 25 , the distance 27 from the respective metal core 19-21 is selected such that there is no formation of arcs when the switchgear etc. is used as intended.

Im folgenden wird auf die Wirkungsweise der Erfindung eingegangen:The mode of operation of the invention is discussed below:

Tritt beispielsweise zwischen den beiden Einspeisungskontakten 2, 3 ein Lichtbogen 26 (Fig. 1) auf, so wandert dieser zunächst aufgrund seines magnetischen Eigenfeldes entlang der beiden Lichtbogenlaufschienen 9, 10 von seiner Entstehungsstelle weg in Richtung auf die Löschspulen 15, 16. Dabei wird durch die Abstandsverminderung der Lichtbogenlaufschienen 9, 10 die Ausdehnung des Lichtbogens räumlich begrenzt.If, for example, an arc 26 ( FIG. 1) occurs between the two feed contacts 2 , 3 , this initially migrates due to its own magnetic field along the two arc running rails 9 , 10 from its point of origin in the direction of the quenching coils 15 , 16 . In this case, the expansion of the arc is spatially limited by the reduction in the distance between the arc guide rails 9 , 10 .

Wandert der Lichtbogen 26 anschließend über die Windungen der Löschspulen 15, 16, so werden diese von Strom durchflossen, so daß sich ein Magnetfeld im Inneren der jeweiligen Spule 15, 16 aufbaut. Dieses Magnetfeld zieht den ersten Teilkern 23 des jeweiligen Metallkernes 19, 20 schlagartig in die Mitte der entsprechenden Spule 15, 16 und verschiebt damit den aus Kupfer bestehenden zweiten Teilkern 24 so lange in Richtung auf die Kurzschlußbrücke 25, bis er die Brücke erreicht und der Lichtbogen 26 elektrisch kurzgeschlossen ist und erlöscht.If the arc 26 then travels over the turns of the quenching coils 15 , 16 , current flows through them, so that a magnetic field builds up in the interior of the respective coil 15 , 16 . This magnetic field pulls the first partial core 23 of the respective metal core 19 , 20 abruptly into the center of the corresponding coil 15 , 16 and thus moves the second partial core 24 made of copper in the direction of the short-circuit bridge 25 until it reaches the bridge and the arc 26 is electrically short-circuited and goes out.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So muß beispielsweise zur Verringerung der räumlichen Begrenzung des Lichtbogens der Abstand der Lichtbogenlaufschienen voneinander nicht sprunghaft verringert werden, sondern kann sich auch kontinuierlich ändern.The invention is of course not limited to that described above Embodiment limited. For example, to reduce the spatial limitation of the arc the distance of the Arc tracks are not abruptly reduced from one another, but can also change continuously.

Ferner braucht es sich bei den Kontakten der Schaltanlagen etc. nicht um Kontaktteile einer bestimmten Gestalt bzw. Form handeln. Vielmehr werden hierunter ganz allgemein Bereiche der Schaltanlage etc. bezeichnet, zwischen denen es erfahrungsgemäß leicht zur Ausbildung von Lichtbögen kommt und die mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglichst schnell gelöscht werden sollen. Furthermore, the contacts of the switchgear etc. are not required Act contact parts of a certain shape or form. Rather be hereinafter generally referred to areas of the switchgear, etc. between which, experience has shown that it is easy to form arcs comes and as quickly as possible by means of the device according to the invention should be deleted.

Reference list

11

Vorrichtung
contraption

2-42-4

Einspeisungskontakte, Kontakte
Infeed contacts, contacts

55

Leitung
management

6-86-8

Stromschienen
Busbars

9-119-11

Lichtbogenlaufschienen
Arc guide rails

12-1412-14

erstes Ende
first end

15-1715-17

zweites Ende, Löschspule, Spule
second end, quenching coil, coil

1818th

Abstand
distance

19-2119-21

Metallkern
Metal core

2222

Isolierstoffbuchse
Insulation bushing

2323

erster Teilkern
first partial core

2424th

zweiter Teilkern
second partial core

2525th

Kurzschlußbrücke
Short circuit bridge

2626

Lichtbogen
Electric arc

2727

Abstand
distance

2828

Kontaktscheibe
Contact washer

Claims

1. An apparatus for extinguishing an arc ( 26 ) which forms between contacts ( 2-4 ) of a switchgear, a transformer or busbars, with the features:

a) the device ( 1 ) comprises arc guides ( 9-11 ) connected to the contacts ( 2-4 ), along which the arc ( 26 ) moves away from the contacts ( 2-4 );
b) the arc rails ( 9-11 ) are each connected at their ends facing away from the contacts (2-4) with an quenching coil ( 15-17 ) which contains an axially displaceable, at least partially ferromagnetic metal core ( 19-21 );
c) a short-circuit bridge ( 25 ) is arranged on the side of the quenching coil ( 15-17 ) facing away from the contacts ( 2-4 );
d) the metal cores ( 19-21 ) arranged in the quenching coils ( 15-17 ) are designed such that they are generated by the magnetic fields which are generated within the quenching coils ( 15-17 ) when the respective arc ( 26 ) reaches them, in the direction of the short-circuit bridge ( 25 ), so that the contacts ( 2-4 ) are electrically short-circuited via the short-circuit bridge ( 25 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the distance ( 18 ) of adjacent arc running rails ( 9-11 ) decreases from their contact-side to their coil-side end.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the arc rails ( 9-11 ) consist of copper.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the respective metal core ( 19-21 ) consists of a first ferromagnetic partial core ( 23 ) and one of the short-circuit bridge ( 25 ) facing made of copper second partial core ( 24 ).

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the arc guide rails ( 9-11 ) are formed coil-shaped at their ends facing the short-circuit bridge ( 25 ) and form the quenching coils ( 15-17 ).

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the device ( 1 ) is arranged within a housing surrounding the contacts ( 2-4 ).