DE202017103766U1

DE202017103766U1 - Hochspannungs-Leistungsschalter

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Publication number: DE202017103766U1
Application number: DE202017103766.5U
Authority: DE
Original assignee: ABB Schweiz AG
Current assignee: Hitachi Energy Ltd
Priority date: 2017-06-23
Filing date: 2017-06-23
Publication date: 2017-07-18
Anticipated expiration: 2027-06-24

Abstract

Hochspannungs-Leistungsschalter (1) mit – zwei einander gegenüberstehenden, längs einer Mittelachse (2) des Hochspannungs-Leistungsschalters relativ zueinander beweglichen Kontaktelementen (3, 4), – einem zwischen den beiden Kontaktelementen vorgesehenen Lichtbogenbereich (5), – einer Hilfsdüse (6), die eines der Kontaktelemente (3) zumindest teilweise umschließt, – einer Hauptdüse (7), die die Hilfsdüse zumindest teilweise umschließt, – einem Heizvolumen (8), welches in Radialrichtung (9) außerhalb der Hilfsdüse angeordnet ist, und – einem den Lichtbogenbereich mit dem Heizvolumen verbindenden, abgewinkelt ausgebildeten Kanal (10), der einen ersten Kanalbereich (10a) und einen zweiten Kanalbereich (10b) aufweist, wobei der erste Kanalbereich in den Lichtbogenbereich mündet und rechtwinklig oder im Wesentlichen rechtwinklig zur Mittelachse verläuft und der zweite Kanalbereich in das Heizvolumen mündet und zwischen der Hilfsdüse und der Hauptdüse parallel oder im Wesentlichen parallel zur Mittelachse verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsdüse (6) oder die Hauptdüse (7) in einer Richtung parallel zur Mittelachse (2) einen den ersten Kanalbereich (10a) überbrückenden Verlängerungsabschnitt (11) aufweist, welcher derart ausgebildet ist, dass der Innenmantel (6a) der Hilfsdüse und der Innenmantel (7a) der Hauptdüse in einer Richtung parallel zur Mittelachse (2) unterbrechungsfrei oder im Wesentlichen unterbrechungsfrei aneinander anschließen, und dass in dem Verlängerungsabschnitt (11) den Lichtbogenbereich (5) mit dem Kanal (10) verbindende Öffnungen (12) vorgesehen sind.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Hochspannungs-Leistungsschalter.
Stand der Technik
Hochspannungs-Leistungsschalter sind seit langer Zeit bekannt. Sie weisen zwei Kontaktelemente auf, die längs einer Mittelachse des Hochspannungs-Leistungsschalters relativ zueinander beweglich sind. Zwischen den beiden Kontaktelementen liegt ein Lichtbogenbereich vor, in welchem bei einem Schalten des Hochspannungs-Leistungsschalters ein Lichtbogen entsteht, der beispielsweise unter Verwendung eines Löschgases gelöscht werden muss.
Aus der DE 196 27 098 A1 ist ein Leistungsschalter mit mindestens einer mit einem isolierenden Medium gefüllten, rotationssymmetrisch ausgebildeten, entlang einer zentralen Achse erstreckten, mindestens eine Leistungsstrombahn aufweisenden Löschkammer, mit einer Kontaktabdeckung und einer von ihr in axialer Richtung beabstandeten Isolierdüse und mit einem in ein Heizvolumen einmündenden Ringspalt zwischen der Kontaktabdeckung und der Isolierdüse bekannt. In der Leistungsstrombahn sind mindestens zwei Abbrandkontakte vorgesehen. Der Ringspalt ist unmittelbar durch einen der Abbrandkontakte abdeckbar und geht in radialer Richtung direkt in das die Abbrandkontakte umgebende Heizmedium über.
Aus der DE 196 14 104 C2 ist ein Druckgasschalter bekannt, welcher eine mit Löschgas gefüllte Löschkammer, zwei eine Unterbrechungsstelle bildende Kontaktstücke innerhalb der Löschkammer, mindestens einen Rückströmkanal, der die Unterbrechungsstelle mit einer Druckkammer verbindet, und ein Material aufweist, das zumindest teilweise der von einem Ausschaltlichtbogen emittierten Strahlung ausgesetzt ist und das durch den Einfluss des Ausschaltlichtbogens ein für die Lichtbogenlöschung geeignetes Gas abgibt. Dabei sind genau zwei Isolierstoffdüsen vorhanden, zwischen denen zumindest teilweise ein Abstand vorgesehen ist. Die Rückströmkanäle verlaufen zwischen den Isolierstoffdüsen und weisen zumindest in ihrem der Unterbrechungsstelle zugewandten Einlassbereich das Material auf, welches mit Fullerit als Füllstoff durchsetztes Polytetrafluorethylen enthält.
Die 1 zeigt eine Querschnittsdarstellung eines Teils eines bekannten Hochspannungs-Leistungsschalters. Dieser Hochspannungs-Leistungsschalter 1 weist zwei einander gegenüberstehende, längs einer Mittelachse 2 des Hochspannungs-Leistungsschalters mittels eines Antriebs relativ zueinander bewegliche Kontaktelemente 3, 4 auf. Bei dem Kontaktelement 3 handelt es sich um eine metallische Kontakttulpe, beim Kontaktelement 4 um einen metallischen Kontaktstift. Zwischen den beiden Kontaktstücken 3, 4 ist ein Lichtbogenbereich 5 vorgesehen, in welchem beispielsweise bei einem Ausschalten des Hochspannungs-Leistungsschalters, bei welchem die beiden Kontaktelemente voneinander entfernt werden, ein Lichtbogen gebildet wird.
Desweiteren weist der in der 1 gezeigte Hochspannungs-Leistungsschalter 1 eine zylindrisch ausgebildete Hilfsdüse 6 auf, die das Kontaktelement 3 zumindest teilweise umschließt. Der Innenmantel 6a der Hilfsdüse ist dem Lichtbogenbereich 5 zugewandt.
Ferner weist der dargestellte Hochspannungs-Leistungsschalter 1 eine Hauptdüse 7 auf, welche die Hilfsdüse 6 zumindest teilweise umschließt.
Zwischen der Hilfsdüse 6 und der Hauptdüse 7 ist ein Kanal 10 gebildet, der den Lichtbogenbereich 5 mit einem Heizvolumen 8 verbindet. Das Heizvolumen 8 ist in Radialrichtung 9 außerhalb der Hilfsdüse 6 angeordnet. Der Kanal 10 ist abgewinkelt ausgebildet und weist einen ersten Kanalbereich 10a und einen zweiten Kanalbereich 10b auf. Der erste Kanalbereich 10a mündet in den Lichtbogenbereich 5 und verläuft im rechten Winkel zur Mittelachse 2, d.h. in Radialrichtung 9. Der Ausdruck „im rechten Winkel“ umfasst auch Ausführungsformen, bei denen sich der Kanalverlauf im Wesentlichen im rechten Winkel zur Mittelachse erstreckt, d.h. im Wesentlichen in Radialrichtung 9. Der zweite Kanalbereich 10b mündet in das Heizvolumen 8 und verläuft zwischen der Hilfsdüse 6 und der Hauptdüse 7 parallel zur Mittelachse 2, d.h. in Axialrichtung 14. Der Ausdruck „parallel zur Mittelachse“ umfasst auch Ausführungsformen, bei denen sich der Kanalverlauf im Wesentlichen parallel zur Mittelachse erstreckt, d.h. im Wesentlichen in Axialrichtung 14.
Bei den Schaltvorgängen eines derartigen Hochspannungs-Leistungsschalters können Lichtbögen entstehen, die in unerwünschter Weise zumindest teilweise durch den Kanal 10 zwischen der Hilfsdüse 6 und der Hauptdüse 7 verlaufen. Ein derartiger Lichtbogen ist in der 1 mit der Bezugszahl 13 bezeichnet. Er erstreckt sich ausgehend vom Kontaktelement 4 entlang des Innenmantels 7a der Hauptdüse 7 bis in den eine Seitenwand des ersten Kanalbereiches 10a bildenden Endbereich 7b der Hauptdüse 7 und verläuft dann weiter im Kanalbereich 10b an dessen in der 1 oberen Begrenzungswand, bis er schließlich in Richtung des ersten Kontaktelements 3 abgelenkt und zu diesem geführt wird.
Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Hochspannungs-Leistungsschalter mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen derart zu verbessern, dass bei dessen Schaltvorgängen entstehende Lichtbögen nicht durch den zwischen der Hilfsdüse und der Hauptdüse verlaufenden Kanal geführt werden.
Diese Aufgabe wird bei einem Hochspannungs-Leistungsschalter mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und Anspruchskombinationen beschrieben, und ebenso in der Beschreibung und den dazugehörigen Figuren.
Durch die Erfindung wird ein Hochspannungs-Leistungsschalter mit zwei einander gegenüberstehenden, längs einer Mittelachse des Hochspannungs-Leistungsschalters relativ zueinander beweglichen Kontaktelementen, einem zwischen den beiden Kontaktelementen vorgesehenen Lichtbogenbereich, einer Hilfsdüse, die eines der Kontaktelemente zumindest teilweise umschließt, einer Hauptdüse, die die Hilfsdüse zumindest teilweise umschließt, einem Heizvolumen, welches in Radialrichtung außerhalb der Hilfsdüse angeordnet ist, und einem den Lichtbogenbereich mit dem Heizvolumen verbindenden, abgewinkelt ausgebildeten Kanal, der einen ersten Kanalbereich und einen zweiten Kanalbereich aufweist, wobei der erste Kanalbereich in den Lichtbogenbereich mündet und rechtwinklig oder im Wesentlichen rechtwinklig zur Mittelachse verläuft und der zweite Kanalbereich in das Heizvolumen mündet und zwischen der Hilfsdüse und der Hauptdüse parallel oder im Wesentlichen parallel zur Mittelachse verläuft, bereitgestellt, wobei die Hilfsdüse oder die Hauptdüse in einer Richtung parallel zur Mittelachse einen den ersten Kanalbereich überbrückenden Verlängerungsabschnitt aufweist, welcher derart ausgebildet ist, dass der Innenmantel der Hilfsdüse und der Innenmantel der Hauptdüse in einer Richtung parallel zur Mittelachse unterbrechungsfrei aneinander anschließen, und dass in dem Verlängerungsabschnitt den Lichtbogenbereich mit dem Kanal verbindende Öffnungen vorgesehen sind. Der Ausdruck „unterbrechungsfrei“ umfasst auch Ausführungsformen, bei denen zwischen dem Innenmantel der Hilfsdüse und dem Innenmantel der Hauptdüse ein schmaler Spalt verbleibt, der so klein ist, beispielsweise kleiner als 1 mm, dass ein gebildeter Lichtbogen sich nicht durch diesen Spalt in den Kanal ausbreitet.
Ein derart ausgestalteter Hochspannungs-Leistungsschalter weist mehrere Vorteile auf.
Ein Vorteil besteht darin, dass die bei bekannten Hochspannungs-Leistungsschaltern beobachtete Ausbreitung von Lichtbögen durch den zwischen der Hauptdüse und der Hilfsdüse vorgesehenen, abgewinkelten Kanal nicht auftritt, da durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale der bei bekannten Hochspannungs-Leistungsschaltern vorgesehene Spalt zwischen der Hilfsdüse und der Hauptdüse durch den im Anspruch 1 angegebenen Verlängerungsabschnitt überbrückt wird. Durch diese Überbrückung des Spalts wird ein beim Schalten gebildeter Lichtbogen ausgehend von einem Kontaktelement entlang des Innenmantels von Haupt- und Hilfsdüse zum anderen Kontaktelement geführt, ohne in den zwischen der Hauptdüse und der Hilfsdüse vorgesehenen Kanal einzutreten. Die notwendige Verbindung des Lichtbogenbereiches mit dem Kanal erfolgt durch im Verlängerungsabschnitt vorgesehene Öffnungen.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Empfindlichkeit eines Hochspannungs-Leistungsschalters mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gegenüber durch Lichtbögen verursachten Abschmelzungen und Abbrand im Vergleich zu bekannten Hochspannungs-Leistungsschaltern reduziert ist. Dies vergrößert die Betriebsdauer des Hochspannungs-Leistungsschalters, da er über einen längeren Zeitraum stabiler arbeiten kann als bekannte Hochspannungs-Leistungsschalter.
Desweiteren weist ein Hochspannungs-Leistungsschalter mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen den Vorteil auf, dass bei gleichbleibender Kanalfläche die elektrische Feldstärke im Kanal zwischen der Hilfsdüse und der Hauptdüse im Vergleich zu bekannten Hochspannungs-Leistungsschaltern reduziert ist. Dieser Effekt kann durch eine geeignete Wahl der Form und der Abmessungen der im Verlängerungsabschnitt vorgesehenen Öffnungen vergrößert werden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein Hochspannungs-Leistungsschalter mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen in einfacher Weise hergestellt werden kann. Im Rahmen dieser Herstellung werden die Hilfsdüse und die Hauptdüse unabhängig voneinander hergestellt, wobei der Verlängerungsabschnitt mit den darin befindlichen Öffnungen entweder an der Hilfsdüse oder an der Hauptdüse vorgesehen ist. Anschließend werden die Hauptdüse und die Hilfsdüse aneinandergefügt, so dass ein Hochspannungs-Leistungsschalter mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gebildet wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Verlängerungsabschnitt Bestandteil der Hilfsdüse. Bei dieser Ausführungsform sind die den Lichtbogenbereich mit dem Kanal verbindenden Öffnungen im Bereich des Verlängerungsabschnittes der Hilfsdüse vorgesehen.
Bei dieser Ausführungsform kann der den ersten Kanalbereich begrenzende Endbereich der Hauptdüse sich stufenfrei bis zum Lichtbogenbereich erstrecken und der Endbereich des Verlängerungsbereiches der Hilfsdüse am Endbereich der Hauptdüse anliegen. Alternativ dazu kann bei dieser Ausführungsform der den ersten Kanalbereich begrenzende Endbereich der Hauptdüse eine stufenförmige Aussparung aufweisen und der Endbereich des Verlängerungsabschnittes der Hilfsdüse den durch die stufenförmige Aussparung der Hauptdüse gebildeten Freiraum füllen und im Bereich dieses Freiraumes an der Hauptdüse anliegen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist der Verlängerungsabschnitt Bestandteil der Hauptdüse. Bei dieser Ausführungsform sind die den Lichtbogenbereich mit dem Kanal verbindenden Öffnungen im Bereich des Verlängerungsabschnittes der Hauptdüse vorgesehen.
Bei dieser anderen Ausführungsform kann der den ersten Kanalbereich begrenzende Endbereich der Hilfsdüse sich stufenfrei bis zum Lichtbogenbereich erstrecken und der Endbereich des Verlängerungsbereiches der Hauptdüse am Endbereich der Hilfsdüse anliegen. Alternativ dazu kann bei dieser Ausführungsform der den ersten Kanalbereich begrenzende Endbereich der Hilfsdüse eine stufenförmige Aussparung aufweisen und der Endbereich des Verlängerungsabschnittes der Hauptdüse den durch die stufenförmige Aussparung der Hilfsdüse gebildeten Freiraum füllen und im Bereich dieses Freiraumes an der Hilfsdüse anliegen.
In vorteilhafter Weise können die im Verlängerungsabschnitt vorgesehenen Öffnungen in einer Schnittdarstellung die Form von Rechtecken mit abgerundeten Endbereichen aufweisen. Durch eine geeignete Dimensionierung dieser Rechtecke kann sichergestellt werden, dass das Durchtrittsvolumen des Löschgases durch diese Öffnungen für die gewünschte Auslöschung eines auftretenden Lichtbogens optimiert ist.
Versuche haben gezeigt, dass es von Vorteil ist, wenn die Längsrichtung der Rechtecke parallel zur Mittelachse des Hochspannungs-Leistungsschalters verläuft.
Die Rechtecke können in Umfangsrichtung des Verlängerungsabschnittes parallel zueinander angeordnet sein. Dies vereinfacht das Einbringen der Öffnungen in den Verlängerungsabschnitt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Länge der Öffnungen in einer Richtung parallel zur Mittelachse des Hochspannungs-Leistungsschalters größer als die sich in Radialrichtung erstreckende Länge des ersten Kanalbereiches. Dies führt in vorteilhafter Weise zu einer weiteren Reduzierung der beim Auftreten eines Lichtbogens im Kanal entstehenden elektrischen Feldstärke.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele für die Erfindung anhand der 2 bis 8 näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Querschnittsdarstellung eines Teils eines bekannten Hochspannungs-Leistungsschalters,
2 eine Querschnittsdarstellung eines Teils eines Hochspannungs-Leistungsschalters gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel für die Erfindung,
3 eine Skizze eines Teils eines Hochspannungs-Leistungsschalters gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel für die Erfindung,
4 eine Skizze eines Teils eines Hochspannungs-Leistungsschalters gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel für die Erfindung,
5 eine Skizze eines Teils eines Hochspannungs-Leistungsschalters gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel für die Erfindung,
6 eine Längsschnittdarstellung zur Veranschaulichung einer möglichen Ausgestaltung des Verlängerungsbereiches der Hilfsdüse,
7 eine Längsschnittdarstellung zur Veranschaulichung einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Verlängerungsbereiches der Hilfsdüse,
8 eine Skizze zur Veranschaulichung einer weiteren möglichen Ausgestaltung eines Hochspannungs-Leistungsschalters gemäß der Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die 2 zeigt eine Querschnittsdarstellung eines Teils eines Hochspannungs-Leistungsschalters gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel für die Erfindung. Dieser Hochspannungs-Leistungsschalter 1 weist zwei einander gegenüberstehende, längs einer Mittelachse 2 des Hochspannungs-Leistungsschalters mittels eines Antriebs relativ zueinander bewegliche Kontaktelemente 3, 4 auf. Bei dem Kontaktelement 3 handelt es sich um eine metallische Kontakttulpe, beim Kontaktelement 4 um einen metallischen Kontaktstift. Zwischen den beiden Kontaktstücken 3, 4 ist ein Lichtbogenbereich 5 vorgesehen, in welchem beispielsweise bei einem Ausschalten des Hochspannungs-Leistungsschalters, bei welchem die beiden Kontaktelemente voneinander entfernt werden, ein Lichtbogen gebildet wird.
Desweiteren weist der in der 2 gezeigte Hochspannungs-Leistungsschalter 1 eine zylindrisch ausgebildete Hilfsdüse 6 auf, die das Kontaktelement 3 zumindest teilweise umschließt. Der Innenmantel 6a der Hilfsdüse 6 ist dem Lichtbogenbereich 5 zugewandt. Ferner weist der dargestellte Hochspannungs-Leistungsschalter 1 eine Hauptdüse 7 auf, welche die Hilfsdüse 6 zumindest teilweise umschließt. Der Innenmantel 7a der Hauptdüse 7 ist dem Lichtbogenbereich 5 zugewandt.
Zwischen der Hilfsdüse 6 und der Hauptdüse 7 ist ein Kanal 10 gebildet, der den Lichtbogenbereich 5 mit einem Heizvolumen 8 verbindet. Das Heizvolumen 8 ist in Radialrichtung 9 außerhalb der Hilfsdüse 6 angeordnet. Der Kanal 10 ist abgewinkelt ausgebildet und weist einen ersten Kanalbereich 10a und einen zweiten Kanalbereich 10b auf.
Die Hilfsdüse 6 weist einen Verlängerungsbereich 11 auf, welcher bei dem in der 2 gezeigten Ausführungsbeispiel bis an den Endbereich 7b der Hauptdüse 7 herangeführt ist und an diesem anliegt. In den Verlängerungsbereich 11 der Hilfsdüse 6 sind in der 2 nicht dargestellte Öffnungen 12 eingebracht. Durch diese Öffnungen 12 ist die genannte Verbindung zwischen dem Kanalbereich 10a und damit dem Kanal 10 und dem Lichtbogenbereich 5 realisiert.
Der erste Kanalbereich 10a mündet durch die genannten Öffnungen 12 in den Lichtbogenbereich 5 und verläuft im rechten Winkel oder nahezu im rechten Winkel zur Mittelachse 2 des Hochspannungs-Leistungsschalters, d.h. in Radialrichtung 9. Der zweite Kanalbereich 10b mündet in das Heizvolumen 8 und verläuft zwischen der Hilfsdüse 6 und der Hauptdüse 7 parallel oder nahezu parallel zur Mittelachse 2, d.h. in Axialrichtung 14.
Der genannte Verlängerungsbereich 11 der Hilfsdüse 6 überbrückt demnach den Kanal 10 in dessen Übergangsbereich zum Lichtbogenbereich 5, wobei der Innenmantel 6a der Hilfsdüse 6 und der Innenmantel 7a der Hauptdüse 7 in Axialrichtung 14 unterbrechungsfrei oder im Wesentlichen unterbrechungsfrei aneinander anschließen und einem beim Schalten des Hochspannungs-Leistungsschalters entstehenden Lichtbogen 13 einen unterbrechungsfreien Ausbreitungsweg zwischen den beiden Kontaktelementen 3 und 4 bereitstellen, wie es in der 2 gezeigt ist. Durch diese Maßnahmen wird verhindert, dass bei den Schaltvorgängen eines derartigen Hochspannungs-Leistungsschalters entstehende Lichtbögen in unerwünschter Weise in den Kanal 10 zwischen der Hilfsdüse 6 und der Hauptdüse 7 eintreten.
Die 3 zeigt eine Skizze eines Teils eines Hochspannungs-Leistungsschalters gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel für die Erfindung. Der in der 3 dargestellte Teil eines Hochspannungs-Leistungsschalters weist eine Hilfsdüse 6 und eine Hauptdüse 7 auf, zwischen denen sich ebenso wie bei dem in der 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ein Kanal 10 befindet, der den Lichtbogenbereich 5 mit dem Heizvolumen 8 verbindet.
Der Innenmantel 6a der Hilfsdüse 6 und der Innenmantel 7a der Hauptdüse 7 schließen auch hier unterbrechungsfrei oder im wesentlichen unterbrechungsfrei aneinander an und stellen einem beim Schalten des Hochspannungs-Leistungsschalters entstehenden Lichtbogen einen nicht unterbrochenen Ausbreitungsweg zwischen den beiden Kontaktelementen 3 und 4 zur Verfügung, so dass der Ausbreitungsweg des Lichtbogens nicht durch den Kanal 10 führt.
Dies wird bei dem in der 3 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, dass die Hilfsdüse 6 einen Verlängerungsbereich 11 aufweist, welcher den Kanal 10 im Bereich von dessen Übergang zum Lichtbogenbereich 5 überbrückt und bis in eine Aussparung 7c des Endbereichs 7b der Hauptdüse 7 hineinreicht und dort an dieser anliegt. In den Verlängerungsbereich 11 der Hilfsdüse 6 sind Öffnungen 12 eingebracht. Durch diese Öffnungen 12 ist die notwendige Verbindung zwischen dem Kanal 10 und dem Lichtbogenbereich 5 sichergestellt.
Die 4 zeigt eine Skizze eines Teils eines Hochspannungs-Leistungsschalters gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel für die Erfindung. Der in der 4 dargestellte Teil eines Hochspannungs-Leistungsschalters weist eine Hilfsdüse 6 und eine Hauptdüse 7 auf, zwischen denen sich ebenso wie bei dem in den 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispielen ein Kanal 10 befindet, der den Lichtbogenbereich 5 mit dem Heizvolumen 8 verbindet.
Der Innenmantel 6a der Hilfsdüse 6 und der Innenmantel 7a der Hauptdüse 7 schließen auch hier unterbrechungsfrei oder im Wesentlichen unterbrechungsfrei aneinander an und stellen einem beim Schalten des Hochspannungs-Leistungsschalters entstehenden Lichtbogen einen nicht unterbrochenen Ausbreitungsweg zwischen den beiden Kontaktelementen 3 und 4 zur Verfügung.
Dies wird bei dem in der 4 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, dass die Hauptdüse 7 einen Verlängerungsbereich 11 aufweist, welcher den Kanal 10 im Bereich von dessen Übergang zum Lichtbogenbereich 5 überbrückt. In den Verlängerungsbereich 11 der Hauptdüse 7 sind Öffnungen 12 eingebracht. Durch diese Öffnungen 12 ist die notwendige Verbindung zwischen dem Kanal 10 und dem Lichtbogenbereich 5 sichergestellt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der der Hauptdüse 7 in Axialrichtung 14 zugewandte Endbereich 6b der Hilfsdüse 6 knickstellenfrei ausgebildet. Der Endbereich 11a des Verlängerungsbereiches 11 der Hauptdüse 7 liegt in Axialrichtung 14 unmittelbar am Endbereich 6b der Hilfsdüse 6 an.
Die 5 zeigt eine Skizze eines Teils eines Hochspannungs-Leistungsschalters gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel für die Erfindung. Der in der 5 dargestellte Teil eines Hochspannungs-Leistungsschalters weist eine Hilfsdüse 6 und eine Hauptdüse 7 auf, zwischen denen sich ebenso wie bei den in den 2 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispielen ein Kanal 10 befindet, der den Lichtbogenbereich 5 mit dem Heizvolumen 8 verbindet.
Der Innenmantel 6a der Hilfsdüse 6 und der Innenmantel 7a der Hauptdüse 7 schließen auch hier unterbrechungsfrei oder im Wesentlichen unterbrechungsfrei aneinander an und stellen einem beim Schalten des Hochspannungs-Leistungsschalters entstehenden Lichtbogen einen nicht unterbrochenen Ausbreitungsweg zwischen den beiden Kontaktelementen 3 und 4 zur Verfügung, so dass der Ausbreitungsweg des Lichtbogens nicht durch den Kanal 10 führt.
Dies wird bei dem in der 5 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, dass die Hauptdüse 7 einen Verlängerungsbereich 11 aufweist, welcher den Kanal 10 im Bereich von dessen Übergang zum Lichtbogenbereich 5 überbrückt. In den Verlängerungsbereich 11 der Hauptdüse 7 sind Öffnungen 12 eingebracht. Durch diese Öffnungen 12 ist die notwendige Verbindung zwischen dem Kanal 10 und dem Lichtbogenbereich 5 sichergestellt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel weist der der Hauptdüse 7 in Axialrichtung 14 zugewandte Endbereich 6b der Hilfsdüse 6 eine stufenförmige Aussparung 6c auf. Der Endbereich 11a des Verlängerungsbereiches 11 der Hauptdüse 7 ist in Axialrichtung 14 in die stufenförmige Aussparung 6c der Hilfsdüse 6 hineingeführt, füllt diese aus und liegt innerhalb dieser Aussparung 6c an der Hilfsdüse 6 an.
Die 6 zeigt eine Längsschnittdarstellung zur Veranschaulichung einer möglichen Ausgestaltung des Verlängerungsbereiches 11 der Hilfsdüse 6. Bei dieser Ausgestaltung sind die Hilfsdüse 6 und deren Verlängerungsbereich 11 zylindrisch ausgebildet. In der Nähe des der Hauptdüse 7 zugewandten Endbereiches des Verlängerungsbereiches 11 sind die oben beschriebenen Öffnungen 12 in den Verlängerungsbereich 11 eingebracht. Diese Öffnungen 12 sind rechteckig ausgebildet, wobei das jeweilige Rechteck in Axialrichtung 14 abgerundete Endbereiche aufweist. Die sich in Axialrichtung 14 erstreckende Länge der Öffnungen 12 ist vorzugsweise größer als die sich in Radialrichtung 9 erstreckende Länge des ersten Kanalabschnitts 10a des Kanals 10. Die Öffnungen 12 sind in Umfangsrichtung des Verlängerungsabschnittes 11 parallel zueinander angeordnet. Die Form und die Anordnung der Öffnungen ist derart gewählt, dass sich diese Öffnungen 12 bei der Herstellung der mit einem Verlängerungsabschnitt 11 versehenen Hilfsdüse 6 leicht maschinell in den Verlängerungsabschnitt 11 einbringen lassen. Dieses leichte maschinelle Einbringen der Öffnungen 12 in den Verlängerungsabschnitt setzt voraus, dass die den Verlängerungsabschnitt aufweisende Hilfsdüse 6 und die Hauptdüse 7 unabhängig voneinander hergestellt werden und erst nach ihrer Fertigstellung, d.h. insbesondere nach dem Einbringen der Öffnungen 12, im Rahmen des Zusammenbaus des Hochspannungs-Leistungsschalters zusammengefügt werden.
Die 7 zeigt eine Längsschnittdarstellung zur Veranschaulichung einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Verlängerungsbereiches 11 der Hilfsdüse. Dabei sind in der 7 der Verlängerungsbereich 11 der Hilfsdüse, ein Teil der Hauptdüse 7 und einige in den Verlängerungsabschnitt 11 eingebrachte Öffnungen 12 veranschaulicht. Es ist ersichtlich, dass bei dieser Ausgestaltung die Öffnungen 12 im der Hauptdüse 7 zugewandten Endbereich des Verlängerungsabschnittes 11 zwischen einzelnen Vorsprüngen des Verlängerungsabschnittes vorgesehen sind. Bei der Montage des Hochspannungs-Leistungsschalters werden die Vorsprünge des Verlängerungsabschnittes der Hilfsdüse in Axialrichtung 14 derart mit der Hauptdüse 7 kontaktiert, dass zwischen dem Heizvolumen und der Lichtbogenzone ein Gasaustausch erfolgen kann. Dieser Gasaustausch erfolgt durch die zwischen den Vorsprüngen des Verlängerungsbereiches 11 vorgesehenen Öffnungen 12, wobei diese Öffnungen 12 durch die jeweils benachbarten Vorsprünge und den mit den Vorsprüngen kontaktierten Endbereich der Hauptdüse 7 begrenzt bzw. umrandet sind. Bei dieser Ausgestaltung sind die Öffnungen 12 schlitzförmig in den Verlängerungsbereich 11 der Hilfsdüse eingebracht. Eine geringfügig abgewandelte Ausgestaltung besteht darin, dass beim Zusammenbau von Haupt- und Hilfsdüse die Vorsprünge des Verlängerungsbereiches 11 der Hilfsdüse sehr nahe an den Endbereich der Hauptdüse 7 herangeführt werden, diesen aber nicht kontaktieren.
Die 8 zeigt eine Skizze zur Veranschaulichung einer weiteren möglichen Ausgestaltung eines Hochspannungs-Leistungsschalters gemäß der Erfindung. In dieser Darstellung sind ein Teil der Hilfsdüse 6, der Verlängerungsabschnitt 11 der Hilfsdüse, die Hauptdüse 7 und einige der Öffnungen 12 gezeigt. Es ist ersichtlich, dass bei dieser weiteren möglichen Ausgestaltung sowohl die Hilfsdüse 6 als auch die Hauptdüse 7 Vorsprünge und Öffnungen aufweisen. Die Breite der Vorsprünge der Hauptdüse 7 entspricht der Breite der Öffnungen zwischen zwei benachbarten Vorsprüngen des Verlängerungsabschnittes 11 der Hilfsdüse. Die Öffnungen der Hauptdüse sind in Axialrichtung 14 länger als die Öffnungen der Hilfsdüse. Dies hat zur Folge, dass nach dem Zusammenbau der Düsen Öffnungen 12 verbleiben, durch welche der Gasaustausch zwischen dem Lichtbogenbereich und dem Kanal erfolgen kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zur Verbindung eines erfindungsgemäßen Hochspannungs-Leistungsschalters mit einem Datennetzwerk ein Netzwerk-Interface vorgesehen. Der Hochspannungs-Leistungsschalter ist über das Netzwerk-Interface mit dem Datennetzwerk verbindbar, um einen vom Datennetzwerk empfangenen Befehl auszuführen und/oder um Informationen an das Datennetzwerk zu übertragen. Beispielsweise können auf diese Weise Einschalt- und Ausschaltbefehle an den Hochspannungs-Leistungsschalter übertragen werden und/oder Statusinformationen vom Hochspannungs-Leistungsschalter an das Datennetzwerk übertragen werden.
Bezugszeichenliste

1: Hochspannungs-Leistungsschalter
2: Mittelachse des Hochspannungs-Leistungsschalters
3: Erstes Kontaktelement
4: Zweites Kontaktelement
5: Lichtbogenbereich
6: Hilfsdüse
6a: Innenmantel der Hilfsdüse 6
6b: Endbereich der Hilfsdüse 6
6c: stufenförmige Aussparung im Endbereich der Hilfsdüse 6
7: Hauptdüse
7a: Innenmantel der Hauptdüse 7
7b: Endbereich der Hauptdüse 7
7c: stufenförmige Aussparung im Endbereich der Hauptdüse 7
8: Heizvolumen
9: Radialrichtung
10: Kanal
10a: Erster Kanalbereich
10b: Zweiter Kanalbereich
11: Verlängerungsabschnitt
11a: Endbereich des Verlängerungsabschnittes 11
12: Öffnung
13: Lichtbogen
14: Axialrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19627098 A1 [0003]
DE 19614104 C2 [0004]

Claims

Hochspannungs-Leistungsschalter (1) mit – zwei einander gegenüberstehenden, längs einer Mittelachse (2) des Hochspannungs-Leistungsschalters relativ zueinander beweglichen Kontaktelementen (3, 4), – einem zwischen den beiden Kontaktelementen vorgesehenen Lichtbogenbereich (5), – einer Hilfsdüse (6), die eines der Kontaktelemente (3) zumindest teilweise umschließt, – einer Hauptdüse (7), die die Hilfsdüse zumindest teilweise umschließt, – einem Heizvolumen (8), welches in Radialrichtung (9) außerhalb der Hilfsdüse angeordnet ist, und – einem den Lichtbogenbereich mit dem Heizvolumen verbindenden, abgewinkelt ausgebildeten Kanal (10), der einen ersten Kanalbereich (10a) und einen zweiten Kanalbereich (10b) aufweist, wobei der erste Kanalbereich in den Lichtbogenbereich mündet und rechtwinklig oder im Wesentlichen rechtwinklig zur Mittelachse verläuft und der zweite Kanalbereich in das Heizvolumen mündet und zwischen der Hilfsdüse und der Hauptdüse parallel oder im Wesentlichen parallel zur Mittelachse verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsdüse (6) oder die Hauptdüse (7) in einer Richtung parallel zur Mittelachse (2) einen den ersten Kanalbereich (10a) überbrückenden Verlängerungsabschnitt (11) aufweist, welcher derart ausgebildet ist, dass der Innenmantel (6a) der Hilfsdüse und der Innenmantel (7a) der Hauptdüse in einer Richtung parallel zur Mittelachse (2) unterbrechungsfrei oder im Wesentlichen unterbrechungsfrei aneinander anschließen, und dass in dem Verlängerungsabschnitt (11) den Lichtbogenbereich (5) mit dem Kanal (10) verbindende Öffnungen (12) vorgesehen sind.
Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlängerungsabschnitt (11) Bestandteil der Hilfsdüse (6) ist und die den Lichtbogenbereich (5) mit dem Kanal (10) verbindenden Öffnungen (12) im Bereich des Verlängerungsabschnittes (11) der Hilfsdüse (6) vorgesehen sind.
Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der den ersten Kanalbereich (10a) begrenzende Endbereich (7b) der Hauptdüse (7) sich stufenfrei bis zum Lichtbogenbereich (5) erstreckt und der Endbereich (11a) des Verlängerungsbereiches (11) der Hilfsdüse (6) am Endbereich (7b) der Hauptdüse (7) anliegt.
Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der den ersten Kanalbereich (10a) begrenzende Endbereich (7b) der Hauptdüse (7) eine stufenförmige Aussparung (7c) aufweist und der Endbereich (11a) des Verlängerungsabschnittes (11) der Hilfsdüse (6) den durch die stufenförmige Aussparung (7c) der Hauptdüse (7) gebildeten Freiraum füllt und im Bereich dieses Freiraumes an der Hauptdüse (7) anliegt.
Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlängerungsabschnitt (11) Bestandteil der Hauptdüse (7) ist und die den Lichtbogenbereich (5) mit dem Kanal (10) verbindenden Öffnungen (12) im Bereich des Verlängerungsabschnittes (11) der Hauptdüse (7) vorgesehen sind.
Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der den ersten Kanalbereich (10a) begrenzende Endbereich (6b) der Hilfsdüse (6) sich stufenfrei bis zum Lichtbogenbereich (5) erstreckt und der Endbereich (11a) des Verlängerungsbereiches (11) der Hauptdüse (7) am Endbereich (6b) der Hilfsdüse (6) anliegt.
Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der den ersten Kanalbereich (10a) begrenzende Endbereich (6b) der Hilfsdüse (6) eine stufenförmige Aussparung (6c) aufweist und der Endbereich (11a) des Verlängerungsabschnittes (11) der Hauptdüse (7) den durch die stufenförmige Aussparung (6c) der Hilfsdüse (6) gebildeten Freiraum füllt und im Bereich dieses Freiraumes an der Hilfsdüse (6) anliegt.
Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (12) in einer Schnittdarstellung durch die Öffnungen (12) die Form von Rechtecken mit abgerundeten Endbereichen aufweisen.
Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsrichtung der Rechtecke parallel oder im Wesentlichen parallel zur Mittelachse (2) verläuft.
Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechtecke in Umfangsrichtung des Verlängerungsabschnittes (11) parallel zueinander angeordnet sind.
Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (12) zwischen sich in Axialrichtung erstreckenden Vorsprüngen der Hilfsdüse vorgesehene Schlitze sind.
Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Hilfsdüse (6) als auch die Hauptdüse (7) sich in Axialrichtung erstreckende Vorsprünge aufweisen, zwischen denen jeweils schlitzförmige Öffnungen (12) vorgesehen sind.
Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die schlitzförmigen Öffnungen der Hauptdüse länger sind als die schlitzförmigen Öffnungen der Hilfsdüse.
Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Öffnungen (12) in einer Richtung parallel zur Mittelachse (2) größer ist als die sich in Radialrichtung (9) erstreckende Länge des ersten Kanalbereiches (10a).
Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu seiner Verbindung mit einem Datennetzwerk ein Netzwerk-Interface vorgesehen ist, wobei er über das Netzwerk-Interface mit dem Datennetzwerk verbindbar ist, um einen vom Datennetzwerk empfangenen Befehl auszuführen und/oder um Informationen an das Datennetzwerk zu übertragen.