DE19936147A1

DE19936147A1 - Vakuumleistungsschalter oder -lastschalter

Info

Publication number: DE19936147A1
Application number: DE1999136147
Authority: DE
Inventors: Guenter Leonhardt; Harald Fink
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB Patent GmbH
Priority date: 1999-07-31
Filing date: 1999-07-31
Publication date: 2001-02-01
Anticipated expiration: 2019-08-01
Also published as: DE19936147B4

Abstract

Die Erfindung beschreibt einen Vakuumleistungs- oder -lastschalter, mit einem Isolierzylinder, der beidseitig von je einem Deckel abgeschlossen ist, mit einer durch Kontaktstück gebildeten Kontaktstelle und einem die Kontaktstelle umgebenden zylinderförmigen Schirm. Der Isolierzylinder (11) ist aus zwei Zylinderabschnitten (12, 13) zusammengesetzt, zwischen denen ein metallischer Träger (22) angeordnet ist, der einen die Kontaktstücke (17, 18) umgebenden Schirm (19) trägt. Der Träger (22) und damit der Schirm (19) sind geerdet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Vakuumleistungsschalter oder einen Vakuumlastschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein Vakuumleistungsschalter oder -lastschalter umfaßt einen Isolierzylinder, der meist aus Keramik besteht und beidseitig mittels je eines metallischen Deckels verschlossen ist. Der Schalter besitzt weiterhin eine Kontaktstelle mit einem beweglichen Kontakt stück und einem feststehenden Kontaktstück, wobei das feststehende Kontaktstück an einem Kontaktträger befestigt ist, der mit dem Deckel, den der Kontaktträger durch greift, mittels eines Faltenbalges gasdicht und vakuumdicht verbunden ist. Damit bei Ausschaltvorgängen die Innenfläche des Isolierzylinders durch sich niederschlagenden Metalldampf nicht verunreinigt wird, ist die Kontaktstelle von einem Schirm umgeben, der die Innenfläche des Isolierzylinders schützt.

Insoweit ist diese Vakuumkammer an sich bekannter Stand der Technik. Sie kann in Leistungsschaltern oder auch in Lasttrennschaltern verwendet werden.

Nach den derzeit geltenden Vorschriften müssen derartige Schalter einerseits Last- und Kurzschlußströme im eingeschalteten Zustand führen, sie müssen in der Lage sein, Last- bzw. Kurzschlußströme ein- und auszuschalten, und sie haben die Aufgabe unter schiedliche Potentiale gemäß der Isolationskoordination im ausgeschalteten Zustand zu isolieren bzw. zu trennen. Von Bedeutung ist dabei das Einhalten von Grenzwerten des Isoliervermögens trotz Lichtbogenbelastung innerhalb einer technisch notwendigen Le bensdauer und einer bestimmten Schaltspielzahl sowohl für Schalt- aber insbesondere für Trennstreckenbedingungen.

Herkömmliche Vakuumleistungs- bzw. -lastschalter erfüllen zwar in der Regel die An forderungen an das Isoliervermögen einer Schalt- und Trennstrecke, gewährleisten je doch nicht mit absoluter Sicherheit die folgende weitere Trennstreckenforderung:
Leck- bzw. Oberflächenströme dürfen im geöffneten Zustand der Trennstrecke nicht vom oberen zum unteren Anschluß z. B. der Vakuumschaltkammer fließen. Die An schlüsse haben meist unterschiedliche Spannungspotentiale. Ursachen dieser Leck ströme können Umwelteinflüsse, wie Verschmutzung und Alterung während der Le bensdauer sein. Deshalb wird gefordert, diese Ströme im Falle ihres Auftretens gegen Erde abzuleiten oder einen Einfluß der Umgebung auf die Funktion der Trennstrecke absolut auszuschließen. Die letztgenannte Möglichkeit ist jedoch mit vertretbarem Auf wand nicht zu realisieren.

Herkömmliche technische Anordnungen insbesondere in Schaltanlagen besitzen neben der eigentlichen Schaltstrecke eine zusätzliche Trennstrecke, die durch Verfahren des Schaltgerätes, das auf einem Schub- oder Schaltwagen gebaut ist, realisiert wird. Im Falle eines fest eingebauten Schaltgerätes wird ein zusätzlicher Trennschalter vorgese hen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Vakuumschalter mit Trennstreckenfunktion klein räumig und kostengünstig zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Isolierzylinder in an sich bekannter Weise geteilt ist, daß zwischen den Zylinderabschnitten ein metallischer Trä ger für den Schirm eingebracht ist und daß der Träger und damit der Schirm geerdet sind.

Dabei kann die Erdung durch eine Direktverbindung oder über einen Widerstand erfol gen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann in der Verbindung zur Erde eine Schaltkontaktstelle eingebracht sein, die mit der Vakuumkammerkontaktstelle ge koppelt ist, derart, daß beim Ausschalten der Vakuumkammerkontaktstelle die Schalt kontaktstelle schließt.

Insbesondere im letzten Fall hat das Mittelteil der Vakuumkammer im Moment der Lichtbogenlöschung freies Potential und das Löschvermögen wird dadurch nicht beein trächtigt.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß bei geöffneter Trenn strecke - ausreichendes Isoliervermögen aufgrund eines ausreichendes Abstandes vorausgesetzt - evtl. auftretende Leck- oder Oberflächenströme stets so gegen Erde abfließen können, daß keine leitfähige Verbindung zwischen unterschiedlichen Poten tialen entstehen kann. Damit besitzt der Vakuumschalter sowohl als Leistungsschalter als auch als Trennschalter eine sog. integrierte Trennstreckenfunktionalität.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die innere Dimensionierung der Vakuumkammer so ausgeführt, daß in einem sehr unwahrscheinlichen Fall eines Span nungsüberschlages z. B. infolge einer Überspannung dieser immer zwischen dem Kontaktstück bzw. Schaltstift und dem geerdeten Mittelteil und nicht zwischen den Kontaktstücken bzw. Schaltstiften erfolgt. Direkte Überschläge zwischen den Kontakt stücken sind daher unabhängig vom Zustand des Vakuums, also auch im Fall des sog. Paschenminimums, ausgeschlossen. Dies wird dadurch erreicht, daß die Abstände der die Vakuumkammerkontaktstelle bildenden Kontaktstücke voneinander größer ist als die Abstände der Kontaktstücke jeweils vom Schirm, bzw. die dielektrische Belastung, d. h. die elektrische Feldstärke, infolge Elektrodenhomogenität und/oder -abstand in jedem Fall geringer ist.

Anhand der Zeichnung, in der einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, sollen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserung der Erfindung und weitere Vorteile näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 und 2 eine Vakuumkammer mit unterschiedlicher Erdung, und

Fig. 3 eine Vakuumkammer mit einer Schaltkontaktstelle in der Erdungsleitung.

Die Fig. 1 zeigt eine Vakuumkammer 10 mit einem nur schematisch dargestellten Isa lierzylinder 11 aus Keramik, der aus zwei Isolierzylinderabschnitten 12 und 13 zusam mengesetzt ist. Die Isolierzylinderabschnitte 12 und 13 sind an ihren entgegengesetzten Stirnseiten mittels je eines Deckels 14, 15 abgeschlossen. Am Deckel 14 ist ein festste hender Kontaktträger 16 für ein feststehendes Kontaktstück 17 angeschlossen und der Deckel 15 wird von einem beweglichen Kontaktstengel 20 durchgriffen, an dessen in nerem Ende ein bewegliches Kontaktstück 18 befestigt ist. An dem Kontaktträger 20 ist ein Faltenbalg 21 befestigt, dessen anderes Ende am Deckel 15 angeschlossen ist, wodurch eine vakuumdichte Verbindung zwischen dem Kontaktstengel und dem Deckel 15 erzeugt ist. Die Kontaktstücke 17, 18 sind von einem metallischen Schirm 19 umge ben, der an einem ringförmigen Träger 22 befestigt ist, der zwischen den Abschnitten 12 und 13 festgelötet ist. An dem Träger 22 ist eine Erdungsleitung 23 angeschlossen, die keinen zusätzlichen Widerstand aufweist; wie aus Fig. 2 ersichtlich, kann die Er dungsleitung 23 auch einen Widerstand 24 enthalten.

Bei der Ausgestaltung gemäß Fig. 3 ist der Träger 22 über eine Erdungsleitung 25, in der sich eine Schaltkontaktstelle 30 befindet, die über eine Kupplung 31 mit dem Kon taktstengel 20 verbunden ist, dergestalt, daß beim Ausschalten der Vakuumkammer 10 der Schalter 30 geschlossen wird, an Erde angeschlossen.

Der Abstand D₁ der Kontaktstücke 17 und 18 voneinander ist größer als der Abstand D₂ der Kontaktstücke 17 und 18 vom benachbarten Schirm 19 bzw. ist die Anordnung Kontaktstück - Kontaktstück homogener als Kontaktstück - Schirm. Die Ausgestaltung gemäß Fig. 3 besitzt den Vorteil, daß die Erdung nur im Zustand der geöffneten Schalt- und Trennstrecke wirksam wird. Damit hat das Mittelteil der Vakuumschaltkammer 10 im Moment der Lichtbogenlöschung freies Potential und das Löschvermögen wird nicht beeinträchtigt.

Aufgrund der Abstände D₁ und D₂ bzw. der Elektrodenhomogenität wird erreicht, daß auch im Paschenminimum direkte Überschläge zwischen den Kontaktstücken 17 und 18 vermieden sind.

Claims

1. Vakuumleitstungs- oder -lastschalter, mit einem Isolierzylinder, der beidseitig von je einem Deckel abgeschlossen ist, mit einer durch Kontaktstück gebildeten Kon taktstelle und einem die Kontaktstelle umgebenden zylinderförmigem Schirm, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierzylinder (11) aus zwei Zylinderabschnitten (12, 13) zu sammengesetzt ist, zwischen denen ein metallischer Träger (22) angeordnet ist, der den die Kontaktstücke (17, 18) umgebenden Schirm (19) trägt, und daß der Träger (22) und damit der Schirm (19) geerdet ist.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Leiter (23) zur Erde ein Widerstand (24) eingebracht ist.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Leiter (25) zur Erde eine Schaltkontaktstelle (30) eingebracht ist, die mit der Vakuumkammerkon taktstelle gekoppelt ist, derart, daß beim Ausschalten der Vakuumkammerkontaktstelle die Schaltkontaktstelle (30) schließt.

4. Schalter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Kontaktstücke (17, 18) größer ist als die Abstände (D2) jeweils vom Schirm bzw. die Anordnung Kontaktstück - Kontaktstück homogener ist, so daß auch im Falle des Paschenminimums ein Überschlag immer zwischen den Kontaktstücken (17, 18) und dem Schirm (19) und nicht zwischen Kontaktstück (17) und Kontaktstück (18) auftritt.