DE19910166C2 - High-voltage circuit breaker with a compression device - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungsleistungs schalter mit zwei einander koaxial gegenüberstehenden Licht bogenkontaktstücken, von denen wenigstens eines antreibbar ist sowie mit einer Beblasungseinrichtung zur Beblasung eines im Ausschaltfall in einem Lichtbogenraum zwischen den Licht bogenkontaktstücken gezogenen Lichtbogens, wobei die Bebla sungseinrichtung eine Düse zur Beblasung des Lichtbogens so wie eine mechanische Kompressionseinrichtung mit einem Kolben und einem Zylinder aufweist, die gegeneinander bewegbar sind und einen Kompressionsraum begrenzen, wobei der Boden des Zy linders oder der Kolben ein federbelastetes Überdruckventil aufweist, durch das zum Ende der Schaltbewegung bei Über schreiten eines bestimmten Löschgasdrucks im Kompressionsraum Löschgas in ein Niederdruckvolumen abströmen kann.The invention relates to high voltage power switch with two coaxially opposing lights arc contact pieces, at least one of which can be driven is and with a blowing device for blowing a when switched off in an arc room between the lights arc contact pieces drawn arc, the Bebla solution device a nozzle for blowing the arc so like a mechanical compression device with a piston and has a cylinder which are mutually movable and delimit a compression space, the bottom of the Zy Linders or the piston a spring-loaded pressure relief valve has by the end of the switching movement at over exceed a certain extinguishing gas pressure in the compression space Extinguishing gas can flow into a low pressure volume.
Ein derartiger Hochspannungsleistungsschalter ist beispiels weise aus der DE 42 11 159 A1 bekannt.Such a high-voltage circuit breaker is an example as known from DE 42 11 159 A1.
Bei dem bekannten Hochspannungsleistungsschalter ist einer seits ein Heizraum für durch den Lichtbogen aufgeheiztes Löschgas vorgesehen und andererseits ein diesem nachgeordne ter Kompressionsraum, der durch einen Zylinder und einen Kol ben begrenzt ist und in dem im Zuge der Schaltbewegung kaltes Löschgas zur Beblasung eines Lichtbogens komprimiert wird.In the known high-voltage circuit breaker is one on the one hand a boiler room for something heated by the arc Extinguishing gas is provided and on the other hand a downstream ter compression space, which by a cylinder and a Kol ben is limited and in the course of the switching movement cold Extinguishing gas is compressed to blow an arc.
Der Kompressionsraum weist dort in dem feststehenden Kompres sionskolben ein Zweiwegventil auf, das in einer Richtung, nämlich vom Niederdruckvolumen in den Kompressionsraum hinein bei einer Einschaltbewegung Löschgas durchläßt und bei der entgegengesetzten Löschgasströmung, d. h. bei einem Überdruck im Kompressionsvolumen bis zum Erreichen eines bestimmten Löschgasdrucks schließt und oberhalb dieses Löschgasdrucks als Überströmventil funktioniert.The compression space is there in the fixed compress a two-way valve that is in one direction, namely from the low pressure volume into the compression space passes extinguishing gas at a switch-on movement and at opposite extinguishing gas flow, d. H. with overpressure in compression volume until reaching a certain one Extinguishing gas pressure closes and above this extinguishing gas pressure works as an overflow valve.
Bei einem derartigen Hochspannungsleistungsschalter besteht das Problem, daß die mechanische Kompression des Löschgases im Kompressionsraum in jedem Fall den Antrieb belastet.Such a high-voltage circuit breaker exists the problem that the mechanical compression of the extinguishing gas in the compression chamber loads the drive in any case.
Bei hohen zu schaltenden Stromstärken reicht das durch den Lichtbogen aufgeheizte und in dem Heizraum zwischengespei cherte Löschgas zur Beblasung des Lichtbogens bereits aus, so daß in diesem Fall eine zusätzliche Beblasung mit Löschgas aus dem Kompressionsraum nicht notwendig ist.At high currents to be switched, that is enough for the Arc heated and fed in the boiler room already extinguished extinguishing gas to blow the arc, so that in this case additional blowing with extinguishing gas from the compression space is not necessary.
In diesem Fall kann das im Kompressionsraum komprimierte Löschgas durch das Ventil zwischen Kompressionsraum und Heizraum nicht abströmen und der Druck im Kompressionsraum baut sich ausschließlich durch das Überströmventil im Kom pressionskolben ab.In this case it can be compressed in the compression space Extinguishing gas through the valve between the compression space and Do not drain the boiler room and the pressure in the compression room builds exclusively through the overflow valve in the comm pressure piston.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Hochspannungsleistungsschalter der eingangs genannten Art den Antrieb zu entlasten und im Falle hoher zu schalten der Stromstärken zum Ende der Schaltbewegung ein schnelles und sicheres Öffnen des Überdruckventils zu gewährleisten.The present invention is based on the object a high-voltage circuit breaker of the type mentioned Type to relieve the drive and switch in the case of higher the currents at the end of the switching movement a quick one and ensure safe opening of the pressure relief valve.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrich tung, durch die zum Ende der Relativbewegung zwischen Kolben und Zylinder das Überströmventil unabhängig vom Löschgasdruck weggesteuert geöffnet wird.The object is achieved by a Vorrich by the end of the relative movement between pistons and cylinder the overflow valve regardless of the extinguishing gas pressure is opened controlled.
Das Überdruckventil wird auf diese Weise entweder bei Errei chen des kritischen Löschgasdrucks im Kompressionsraum oder spätestens bei Betätigung der Vorrichtung zum Ende der Schaltbewegung betätigt.The pressure relief valve is either errei in this way the critical extinguishing gas pressure in the compression space or at the latest when the device is actuated at the end of Switching movement actuated.
Dadurch wird der Schalterantreib zum Ende der Schaltbewegung entlastet. As a result, the switch drive becomes the end of the switching movement relieved.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Überströmventil als bewegliche Platte ausgebildet ist, die federbelastet eine Öffnung des Kolbens oder des Zylinders verschließt und die mit einem in das Innere des Kompressions raums hineinragenden Betätigungselement verbunden ist.An advantageous embodiment of the invention provides that the overflow valve is designed as a movable plate, the spring loaded an opening of the piston or the cylinder closes and the one with the inside of the compression Room protruding actuator is connected.
In diesem Fall wird das Betätigungselement im Rahmen der Re lativbewegung zwischen Kolben und Zylinder betätigt, so daß es die Platte bewegt und diese die Öffnung wenigstens teil weise freigibt.In this case, the actuator is part of the Re relative movement between piston and cylinder actuated, so that it moves the plate and at least part of the opening wisely releases.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Betätigungselement durch einen mit der Platte verbundenen, in Richtung der Relativbewegung verschiebbaren Stößel gebildet ist.A further advantageous embodiment of the invention provides before that the actuator by one with the plate connected, displaceable in the direction of the relative movement Plunger is formed.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels in einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrieben.In the following the invention is illustrated by an example in shown a drawing and then described.
Dabei zeigt Fig. 1 schematisch im Querschnitt ein Überdruckventil eines Hochspannungsleistungsschalters gemäß der Erfindung undHere, FIG 1 according to the invention. Diagrammatically in cross-section a pressure relief valve of a high voltage circuit breaker and
Fig. 2 schematisch einen Hochspannungsleistungsschalter im Längsschnitt. Fig. 2 shows schematically a high-voltage circuit breaker in longitudinal section.
Die Fig. 2 zeigt einen Hochspannungsleistungsschalter mit einem ersten Lichtbogenkontaktstück 1 und einem diesem koaxial gegenüberstehenden antreibbaren zweiten Lichtboten kontaktstück 11, das mit einem die Antriebskraft übertragen den Kontaktrohr 3 verbunden ist. Fig. 2 shows a high-voltage circuit breaker with a first arcing contact 1 and a coaxial opposing drivable second arcing contact 11 , which is connected to a transmission of the driving force, the contact tube 3 .
Das zweite Kontaktstück 11 ist außerdem mit einem Zylinder 2 verbunden, der den Kompressionszylinder einer Kompressions einrichtung bildet. Die Kompressionseinrichtung weist außer dem den feststehenden Kolben 9 auf, dem gegenüber der Zylin der 2 im Zuge einer Ausschaltbewegung in Richtung von dem ersten Lichtbogenkontaktstück 1 wegbewegbar ist.The second contact piece 11 is also connected to a cylinder 2 which forms the compression cylinder of a compression device. The compression device includes in addition to the the fixed piston 9, the opposite of the Zylin 2 can be moved away in the course of a disconnection movement in the direction from the first arcing contact piece. 1
Das zweite Lichtbogenkortaktstück 11 ist von einer Isolier düse 4 umgeben, die auch einen Heizraum 5 begrenzt.The second arcing contact piece 11 is surrounded by an insulating nozzle 4 , which also delimits a boiler room 5 .
Nach Trennung der beiden Lichtbogenkontaktstücke 1, 11 von einander wird in dem Lichtbogenraum zwischen diesen ein Lichtbogen gezogen, der das dort befindliche Löschgas, bei spielsweise SF6 aufheizt und ionisiert. Das daraufhin expan dierende Löschgas sammelt sich wenigstens teilweise im Heizraum 5.After the two arcing contact pieces 1 , 11 have been separated from one another, an arc is drawn in the arcing space between them, which heats and ionizes the quenching gas located there, for example SF 6 . The extinguishing gas then expanding collects at least partially in the boiler room 5 .
Bei einem Stromnulldurchgang eines zu schaltenden Wechsel stroms erlischt der Lichtbogen zwischen Lichtbogenkontakt stücken 1, 11 und es strömt kein heißes Löschgas in den Heizraum 5 nach. Zu diesem Zeitpunkt strömt das dort gespei cherte Löschgas aus dem Heizraum 5 aus und in den Lichtbogen raum hinein, um die Trennstrecke dielektrisch zu verfestigen, so daß die Rückzündung eines Lichtbogens bei der nachfolgend ansteigenden Spannung verhindert wird.In the event of a zero current crossing of an alternating current to be switched, the arc extinguishes between arcing contact pieces 1 , 11 and no hot quenching gas flows into the heating chamber 5 . At this time, the extinguishing gas stored there flows out of the heating chamber 5 and into the arc space in order to dielectrically solidify the isolating path, so that the backfire of an arc is prevented at the subsequently increasing voltage.
Dem Heizraum 5 ist ein Kompressionsraum 8 nachgeordnet, der von dem Zylinder 2 umgeben ist und in dem zwischen dem Zylin der 2 und dem Kolben 9 im Zuge der Ausschaltbewegung das dort befindliche Löschgas komprimiert wird.Downstream of the heating chamber 5 is a compression chamber 8 , which is surrounded by the cylinder 2 and in which the extinguishing gas located there is compressed between the cylinder 2 and the piston 9 in the course of the switch-off movement.
Steigt der Druck im Kompressionsraum 8 über den Druck im Heizraum 5 an, so lassen die Einwegventile 6 Löschgas vom Kompressionsraum 8 in den Heizraum 5 abströmen, so daß dieses beispielsweise bei kleinen abzuschaltenden Stromstärken zur Beblasung des Lichtbogens zur Verfügung steht.If the pressure in the compression chamber 8 rises above the pressure in the heating chamber 5 , the one-way valves 6 allow extinguishing gas to flow out of the compression chamber 8 into the heating chamber 5 , so that this is available, for example, at small currents to be switched off, for blowing the arc.
Bei höheren zu schaltenden Strömen ist der Löschgasdruck im Heizraum 5 größer als der maximale im Kompressionsraum 8 er reichte Druck. At higher currents to be switched, the extinguishing gas pressure in the heating chamber 5 is greater than the maximum pressure in the compression chamber 8 .
In dem Kolben 9 sind zwei Ventile 12, 13 angeordnet, von de nen das erste Ventil 13 dem Einströmen von kaltem Löschgas aus dem Niederdruckvolumen 10 in dem Kompressionsraum während der Einschaltbewegung dient, während das zweite Ventil 12 dem Ausströmen von Löschgas aus dem Kompressionsraum in das Nie derdruckvolumen 10 dient, wenn der Löschgasdruck im Kompres sionsraum 8 einen bestimmten Wert überschreitet.In the piston 9 , two valves 12 , 13 are arranged, of which the first valve 13 serves the inflow of cold extinguishing gas from the low-pressure volume 10 in the compression space during the switch-on movement, while the second valve 12 serves for the outflow of extinguishing gas from the compression space into the The pressure volume 10 never serves if the extinguishing gas pressure in the compression chamber 8 exceeds a certain value.
Die beiden Ventile 12, 13 können auch konstruktiv zusammenge faßt sein.The two valves 12 , 13 can also be summarized constructively.
Die Fig. 1 zeigt eine spezielle Ausbildung eines Ventils, in dem die Funktionen des ersten und des zweiten Ventils 12, 13 zusammengefaßt sind. Das Ventil 14 in dem Zylinderboden 15 weist eine Öffnung 16 auf, die von zwei konzentrisch angeord neten, überlappenden Ringscheiben 17, 18 verschließbar ist. Fig. 1 shows a special embodiment of a valve in which the functions of the first and second valves 12 , 13 are summarized. The valve 14 in the cylinder base 15 has an opening 16 which can be closed by two concentrically arranged, overlapping annular disks 17 , 18 .
Der Kompressionsraum 19 ist hier durch einen feststehenden Zylinder 27 mit einem ebenfalls feststehenden Zylinderboden 15 sowie einen antreibbaren Kolben 26 begrenzt. Der Kolben 26 ist mit dem Kontaktrohr 28 verbunden.The compression space 19 is delimited here by a fixed cylinder 27 with a likewise fixed cylinder base 15 and a drivable piston 26 . The piston 26 is connected to the contact tube 28 .
Durch einen Überdruck im Kompressionsraum 19 gegenüber dem Niederdruckraum 20 werden die Ringscheiben 17, 18 gegen einen Außenring 21 gedrückt, der einen Teil des Zylinderbodens 15 bildet. Dabei schlägt die erste Ringscheibe 17 an den Außen ring 21 an.Due to an overpressure in the compression space 19 in relation to the low pressure space 20 , the annular disks 17 , 18 are pressed against an outer ring 21 , which forms part of the cylinder base 15 . The first ring disk 17 strikes the outer ring 21 .
Die zweite, innere Ringscheibe 18 ist durch die Feder 22 ge halten, die an einem ortsfesten Anschlag 23 abgestützt ist und die zweite Ringscheibe 18 gegen eine Schulter 24 drückt.The second, inner washer 18 is held by the spring 22 ge, which is supported on a stationary stop 23 and presses the second washer 18 against a shoulder 24 .
Überschreitet der Druck im Kompressionsraum 19 einen bestimm ten Wert, so wird die zweite Ringscheibe 18 gegen den Druck der Feder 22 bewegt und gibt die Öffnung 16 wenigstens teil weise frei. If the pressure in the compression space 19 exceeds a specific value, then the second ring disk 18 is moved against the pressure of the spring 22 and at least partially releases the opening 16 .
Die beschriebene Funktion des Ventils 14 entspricht der eines Überströmventils für den Kompressionsraum 19.The described function of the valve 14 corresponds to that of an overflow valve for the compression space 19 .
Im übrigen ist die erste Ringscheibe 17 frei beweglich, falls der Druck im Kompressionsraum 19 und dem Niederdruckvolumen 20 gleich groß ist.In addition, the first annular disc 17 is freely movable if the pressure in the compression space 19 and the low pressure volume 20 is the same.
Wird der Druck im Niederdruckvolumen 20 größer als im Kom pressionsvolumen 19, wie dies beim Einschaltvorgang der Fall ist, so wird die erste Ringscheibe 17 in Richtung des Kom pressionsraumes gedrückt und gibt die Öffnung 16 frei, durch die Löschgas in den Kompressionsraum 19 einströmen kann.If the pressure in the low pressure volume 20 is greater than in the compression volume 19 , as is the case during the switch-on process, the first annular disc 17 is pressed in the direction of the compression space and opens the opening 16 through which extinguishing gas can flow into the compression space 19 .
An der zweiten Ringscheibe 18, die als Platte ausgebildet ist, sind Stößel 25 vorgesehen, die mit dem beweglichen Kol ben 26 im Ausschaltfall zusammenwirkt und durch diesen zu rückgeschoben wird. Hierdurch wird abhängig vom Weg des Kol bens 26 das Ventil 14 im Ausschaltfall durch zwangsweise Be wegung der zweiten Ringscheibe 18 geöffnet.On the second washer 18 , which is designed as a plate, plunger 25 are provided which cooperates with the movable piston 26 ben when switched off and is pushed back by this. As a result, depending on the path of the Kol bens 26, the valve 14 is opened by forcibly loading the second annular disk 18 in the event of a switch-off.
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