DE2116323A1 - Gekapselter Hochspannungsschalter - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

dr.ing. H. NEGENDANK · dipping. H. HAUCK · dipvphvs. W. SCHMITZ

HAMBUHG-MÜNCHEN ZUSTELLUNGSAJJSCHRIFT: HAMBURG 36 ·_N_gUEjRJWALI^41

TEL. 367*38 TTND 364118

IElEGIl. NEGBDAPATENT HAMBURG

Magrini - München 15 mozartstr. 23

Fabbriche Riunite Magrini-Scarpa TEMasoase

e Magnano M. S.M. S.p.A. telegr. negedapatent München

Via F. Juvara 9

Mailand ( Italien ) Hamburg, den 2. April 1971

Gekapselter Hochspannungsschalter

Die Erfindung bezieht sich auf einen von einem Metallgehäuse umgebenen elektrischen Hochspannungsschalter mit einer gasförmigen Strömungsmittelfüllung und einer oder mehreren Schaltkammern, der im Vergleich zu gleichartigen bekannten Schaltern in bemerkenswerter ¥eise verbessert ist.

Die Technik von Schaltvorrichtungen mit Metallgehäuseummantelung hat breite·Anwendung auf dem Gebiet der elektrischen Anlagen: Schalter mit Metallgehäuse mit Öl-, Druckluftoder einer anderen Druckgasfüllung stehen zur Zeit zur Verfugung. Mehrere Typen von elektrischen Schaltern mit Metallgehäuseummantelung, die besonders gut bekannt und allgemein in Verwendung sind, weisen eine Ummantelung auf, die allgemein aus einem Metallgehäuse oder einer -kapsel besteht, die auf Rädern gelagert ist, vermittels welcher er für Wartungsund Inspektionszwecke erforderlichenfalls fortbewegt werden kann. Beispielsweise sind Schalter mit Metallummantelung,

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die aus zwei elektrisch in Reihe geschalteten und senkrecht nebeneinander angeordneten Schaltkammern bestehen, bereits bekannt. Schalter mit Metallummantelung mit einer Schaltkammer, deren Achse waagerecht verläuft, sind ebenfalls bekannt. Diese bekannten Ausführungen von Schaltern mit Metallummantelung weisen jedoch einige Nachteile auf, durch die ihre allgemeine Anwendbarkeit für alle möglichen Betriebsbedingungen beeinträchtigt wird. Beispielsweise beruhen die

" bisher verwirklichten Ausführungen stets auf dem Prinzip der Verwendung von zwei unterschiedlichen Strömungsmitteln, von denen das eine die Aufgabe hat, den Lichtbogen zu löschen, und das andere dazu dient, eine Isolierung zwischen den verschiedenen stromführenden Teilen zu bewirken. Es gibt mehrere Möglichkeiten, diese Strömungsmittel miteinander zu kombinieren, die jeweils von den verschiedenen Strömungsmitteln abhängen, welche für eine solche Verwendung in Betracht kommen können: Eine typische Lösung besteht beispielsweise

ψ darin, Öl als Lichtbogenlöschmittel und Schwefelhexafluorid (SPg) zur Isolierung zwischen den verschiedenen Teilen zu verwenden. Eine andere typische Lösung besteht darin, nur ein einziges Strömungsmittel (insbesondere Druckluft) zur Ausführung beider Aufgaben (nämlich des Löschens und des Isolierens) zu verwenden, wobei dieses Strömungsmittel jedoch unter unterschiedlichen Druckwerten eingesetzt wird. Das macht erforderlich, das verwendete Strömungsmittel (das qualitativ dasselbe ist) getrennt in zwei unterschied-

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«— ~Z —

lichen und voneinander getrennten Kreisen aufzubewahren. Es gibt Schalter₃ in denen das zur Isolierung dienende Strömungsmittel aus Luft besteht, die in der Ummantelung unter einem Druck von 5 kg/cm gespeichert wird, während das zur Löschung dienende Strömungsmittel aus Druckluft besteht, die

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unter einem Druck bis zu 25 kg/cm steht und bei jedem Öffnungsvorgang des Schalters einen axialen Löschstrom verursacht, der ins Freie abgegeben wird. Ein derartiger Betriebszustand entspricht jedoch der Verwendung von zwei vollkommen unterschiedlichen Strömungsmitteln, da er ebenfalls das Vorhandensein von zwei getrennten Kreisen erforderlich macht. Die Verwendung eines Strömungsmittels (wie z.B. Luft) unter zwei unterschiedlichen Drücken und in zwei unterschiedlichen Kreisen für die beiden unterschiedlichen Punktionen hat die gleichen Nachteile wie die Verwendung von zwei unterschiedlichen Strömungsmitteln, wobei sich kein Vorteil ergibt, wie er eigentlich aus logischen Gründen zu erwarten wäre. Der einzige bescheidene Vorteil bei der Verwendung eines einzigen gasförmigen Strömungsmittels unter zwei unterschiedlichen Drücken könnte jedoch darin bestehen, daß die Versorgung vereinfacht ist. Wenn jedoch anstelle eines anderen Gases Luft verwendet wird, ergibt sich kein Problem für die Versorgung, so daß auch dieser bescheidene Vorteil verlorengeht.

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Ein weiterer Nachteil der bekannten Schalter mit Metallgehäuseummantelung besteht in der in dem zur Löschung verwendeten Strömungsmittel nach Ausführung einer bestimmten Anzahl von öffnungsvorgangen durch den Schalter auftretenden Verunreinigung, indem sich unter der Einwirkung des Löschbogens Restzersetzungsprodukte bilden, die sich schädlich auf die Reinheit des Löschmittels auswirken. Aus diesem Grunde wird es erforderlich, auch wenn die vorstehend angegebenen Gründe diese Maßnahme nicht erforderlich machen sollten, die beiden Kreise (nämlich den mit dem Löschmittel und den mit dem Isoliermittel) voneinander getrennt zu halten. Obwohl zwar im Löschmittel Verunreinigungen infolge _ der Restzersetzungsprodukte wenigstens über eine bestimmte Betriebszeit vorhanden sein dürfen, nach welcher das Mittel ausgetauscht werden muß, darf das Isoliermittel auch nicht die geringsten Verunreinigungen enthalten, da diese sofort seine dielektrischen Eigenschaften beeinträchtigen und folglich seine Punktionsfähigkeit in Frage stellen würden, was im Hinblick auf die zu isolierenden hohen Spannungen (die bis zu einigen hundert kV gehen können) besonders gefährlich ist. Polglich muß bei bekannten Schaltern mit

Element der

Metallgehäuseummantelung das eigentliche/Unterbrechung vollkommen getrennt von den übrigen Schalterteilen sein.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, einen elektrischen Hochspannungsschalter der Metallgehäuseausführung zu

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_ C _Η

schaffen, der im Vergleich zu Schaltern mit Metallgehäuse von bekannter Ausführung verbessert ist und nicht deren Nachteile aufweist, die oben angegeben sind. Insbesondere ist die Erfindung darauf gerichtet, einen elektrischen Schalter mit Metallgehäuse zu schaffen, der sowohl für die Bogenlöschung als auch für die elektrische Isolation die Befüllung mit einem einzigen Strömungsmittel erfordert, und der einen einzigen Raum zur Aufnahme dieses einzigen Strömungsmittels aufweist. Weiterhin bezweckt die Erfindung, einen Schalter zu schaffen, in dem die aufgrund der durch den Schalter wiederholt ausgeführten öffnungsvorgänge hervorgerufene Entstehung von Restzersetzungsprodukten so weit wie möglich und in jedem Falle in einem höheren als dem bisher zulässigen Maße sorgfältig verhindert wird, um die Verwendung ein und desselben Strömungsmittels für die beiden vorstehend angegebenen Aufgaben zu gestatten, und die Entstehung derjenigen Restzersetzungsprodukte in jedem Falle absolut verhindert wird, die für die dielektrischen Eigenschaften des verwendeten Strömungsmittels schädlich sind. Schließlich soll durch die Erfindung ein elektrischer Schalter mit Metallgehäuse geschaffen werden, der aufgrund der Verwendung eines einzigen Raumes zur Aufnahme des einzigen Betriebsströmungsmittels und aufgrund einer zweckmässigen Anordnung der den Schalter bildenden Elemente (insbesondere

elemente) einen

der Anordnung der Unterbrechjlungskaramern öder ünterbreqhungs-/ kompakten Aufbau und kleinstmögliche Abmessungen aufweist

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- 6 und folglich in seinem Preis erheblich niedriger ist.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird ein elektrischer Hochspannungsschalter der Metallgehäuseausführung mit einer gasförmigen Strömungsmittelfüllung vorgesehlagen, der erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß er in einem einzigen luftdicht abgeschlossenen und einen einzigen Raum umschließenden Metallgehäuse oder -behälter, dessen verschiedene Teile in freier Verbindung miteinander stehen, ein oder mehrere Unterbrechungselemente oder Unterbrechungskammern aufweist! der über ein Gestänge mit außerhalb des Metallbehälters befindlichen Steuervorrichtungen in Verbindung steht, die Schaltkammer völlig von einem einzigen gasförmigen Strömungsmittel umgeben ist, das den Metallbehälter ausfüllt, zur Isolation der verschiedenen stromführenden Teile und zur Ausblasung des Unterbrechungslichtbogens dient und frei innerhalb des ganzen Innenraums des durch den Metallbehälter gebildeten und keinen Verschluß und/oder keine ψ Trennwand aufweisenden einzigen Raums und ggf. durch die Verbindungsöffnungen innerhalb anderen, zu der Anlage gehörenden, mit dem Behälter verbundenen und von einem Metallgehäuse umgebenen Vorrichtungen zirkulieren kann, wobei die Unterbrechungskammern oder Unterbrechungselemente aus einer Druckgasschalterausführung mit axialer Selbstausblasung unter einem einzigen niedrigen Druck besteht, die im wesentlichen eine Düse oder ein Mundstück aufweist und zur

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Verwendung mit dem einzigen gasförmigen Strömungsmittel geeignet ist. Insbesondere müssen die Unterbrechungskammern oder Unterbrechungselemente der Bedingung genügen, daß sie durch den beim Öffnen des Schalters gebildeten elektrischen Lichtbogen keine Restzersetzungsprodukte entwickeln, welche das einzige gasförmige Strömungsmittel verunreinigen könnten.

Der erfindungsgemäße Hochspannungsschalter mit Metallgehäuse wird im nachfolgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, welche zwei zur Erläuterung dienende Ausführungsbeispiele des Schalters zeigen.

Fig. 1 ist ein schematischer Aufrißquerschnitt in der senkrechten Axialebene eines Schalters, welcher zwei Unterbrechungskammern oder Unterbrechungselemente aufweist.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Seitenansicht desselben Schalters.

Fig. 3 ist eine entsprechende Darstellung wie Fig. 1 und zeigt eine Ansicht von vorn einer weiteren Ausführungsform eines Hochspamiungsschalters, der eine einzige Unterbrechungskammer oder ein einziges Unterbrechungselement aufweist.

In den verschiedenen Zeichnungen sind jeweils gleiche oder einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet«

Der in den Figuren dargestellte elektrische Hochspannungsschalter mit Metallgehäuse und gasförmiger Strömungsmittel-

füllung besteht im wesentlichen aus einem Metallgehäuse oder -kapsel 1, einer oder zwei in dem Metallgehäuse befindlichen Schaltkammern oder Unterbrechungselement 4 mit feststehenden Kontakten 2 und beweglichen Kontakten 3* Das Metallgehäuse 1 wird auf Brdpotential gehalten, so daß es von Bedienungspersonen gefahrlos berührt werden kann· Das Metallgehäuse 1 ist mit einem gasförmigen Strömungsmittel gefüllt, das ^ gute dielektrische Eigenschaften aufweist und insbesondere aus Schwefelhexafluorid (SFg) besteht, wie auf den nachfolgenden Seiten der Beschreibung im einzelnen ausgeführt wird. Das Strömungsmittel ist entsprechend der Erfindung sowohl das Mittel, welches den Innenraum des Behälters ausfüllt als auch zusätzlich zu den erforderlichen isolierten mechanischen Trägern dasjenige Mittel, welches die stromführenden Teile gegen den Behälter isoliert, der wie bereits ausgeführt, auf Erdpotential gehalten wird. Außerdem dient das Mittel zusätzlich dazu, den bei der Unterbrechung auftreten-" den elektrischen Lichtbogen zu löschen·

Die isolierten mechanischen Träger für die stromführenden Teile bestehen aus hohlen, glockenförmigen Abstandsisolatoren 6, deren Wände große Verbindungsöffnungen oder Durchbrechungen 13 aufweisen, wobei für jeden Isolator eine oder mehrere Öffnungen vorgesehen sind, die verhindern sollen, daß die Isolatoren 6 als Trennwände zwischen den verschiedenen Abschnitten des Gehäuses wirken, zwischen denen sie

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angeordnet sind, und die freie Zirkulation, d.h. den fxcLen Umlauf, des den Behälter ausfüllenden Strömungsmittels gestatten. Die Isolatoren 6 können aus einem geeigneten dielektrischen Werkstoff hergestellt sein, der die erforderlichen mechanischen und elektrischen Eigenschaften aufweist und von der Strömungsmittelfüllung des Gehäuses 1 nicht angegriffen wird.

Eine Endwand des Gehäuses 1 weist zwei Durchbrechungen oder Öffnungen 14 auf, die vorzugsweise kreisförmig ausgebildet und mit entsprechenden Flanschen 5 zur Verbindung der Einheit mit anderen Vorrichtungen der Anlage versehen sind. Anschlußklemmen 7 für die innerhalb des Gehäuses 1 befindlichen Unterbrechungselemente 4 sind durch diese Öffnungen hindurchgeführt. Die Anschlußklemmen 15 stellen lediglich die äußere Verlängerung¹ der Jeweiligen feststehenden Kontakte 2 dar und werden von glockenförmigen Isolatoren 6 in genau zentrischer Ausrichtung zu den kreisförmigen Öffnungen 14 gehalten, durch welche sie hindurchgeführt sind. Das Gehäuse 1 ist vermittels der Flansche 5 mit anderen Vorrichtungen der Anlage mechanisch verbunden, während die Unterbrechungselemente 4 über die Anschlußklemmen 7 elektrisch mit den anderen Vorrichtungen der Anlage verbunden sind. Die Anschlußklemmen 7 werden in entsprechende tulpenförmige Kontakte oder Kupplungsanschlußklemmen eingeschoben.

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Das das Gehäuse 1 ausfüllende Strömungsmittel kann an den vorstehend beschriebenen kreisförmigen Öffnungen 14 durch die große, die Anschlußklemme 7 ringförmig umgebende Öffnungszone zu den anderen Schaltungsvorrichtungen gelangen, welche ebenfalls aus Einheiten mit einem Metallgehäuse bestehen und als Isolationsmittel offensichtlich das gleiche Strömungsmittel enthalten. An dieser Stelle muß erwähnt t werden, daß zwei Typen von glockenförmigen Isolatoren verwendet werden können, nämlich Isolatoren mit Durchbrechungen 13 und Isolatoren ohne Durchbrechungen, d.h. mit geschlossener Mantelfläche· Im ersteren Falle kann das Strömungsmittel frei innerhalb des ganzen Gehäuses 1 zirkulieren und durch die Öffnungen 14 hindurch aus dem Gehäuse heraus zu anderen angeschlossenen Vorrichtungen gelangen, bzw. von diesen zum Behälter zurück gelangen. Im letzteren Fall ist es dagegen möglich, mit Durchbrechungen versehene Isolatoren 6 innerhalb des Behälters (auf der rechten Seite der Fig. 1, nämlich auf der Seite des Gestänges 10) und geschlossene, d.h. keine Durchbrechungen aufweisende Isolatoren 6 an den Öffnungen i4 (auf der linken Seite der Figuren 1 und 3, nämlich auf der Seite der Anschlußklemmen 7) vorzusehen. Wenn diese zweite Lösung gewählt wird, welche der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform entspricht, so-Ute kein Isolator 6 mit Durchbrechungen 13 verwendet werden. Im zweiten Fall kann das Strömungsmittel nach wie vor innerhalb des ganzen Gehäuses 1 zirkulieren, jedoch

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nicht zu den anderen Vorrichtungen gelangen, da es keine Möglichkeit findet, durch die Öffnungen 14 zu entweichen. Auf der anderen Seite vermeidet diese Anordnung den Verlust der dem Gehäusevolumen entsprechenden Strömungsmittelmenge, der im ersten Fall eintritt, wenn der Schalter zum Zwecke der Wartung oder aus einem anderen Grund ausgebaut wird. Andererseits ist der Verlust dieser Strömungsmittelmenge kein großer Nachteil, da der Ausbau des Schalters nur in sehr seltenen Fällen erfolgen muß und die Strömungsmittelmenge infolge des kompakten Aufbaus sehr gering ist. Eine dritte Lösung, die etwas aufwendiger ist, dabei jedoch die Vorteile der beiden vorgenannten Lösungen miteinander verbindet, besteht darin, geeignete Blenden, welche die Öffnungen I3 gasdicht verschließen, und eine entsprechende Stellvorrichtung vorzusehen, vermittels welcher die Öffnungen abgedichtet werden können, bevor der Schalter ausgebaut wird.

~>as Gehäuse 1 weist zur geradlinigen Fortbewegung des Behälters dienende Räder 16 auf, die dazu dienen, die Fortbewegung des Gehäuses und das Ankuppeln desselben an die anderen Vorrichtungen der Anlage zu erleichtern. Die Zeichnungen zeigen lediglich einen einzigen Schalterpol. Für ein Dreiphasensystem sind daher offensichtlich drei einzelne Pole entsprechend der Zeichnung erforderlich, um einen Dreipolschalter zu erhalten.. Der hier beschriebene und in

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den Zeichnungen dargestellte Schalter besteht bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei in Reihe geschalteten Unterbrechungselementen k und bei dem in Fig· 3 dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem einzigen Unterbrechungselement 4.

Wenn es infolge der Spannungswerte erforderlich ist, können auch mehr als zwei in Reihe geschaltete Unterbrechungselemente . vorgesehen sein. Bei einer derartigen Anordnung gestattet der erfindungsgemäße Hochspannungsschalter mit Metallgehäuse eine hohe Leistungsfähigkeit auch bei Betriebsspannungen von einigen hundert kV.

Offensichtlich sind für die Verbindung mit der Außenseite in jedem Fall zwei Öffnungen ΛΗ, nämlich eine Eingangs- und eine Ausgangsöffnung vorgesehen, und zwar unabhängig von der Anzahl von Unterbrechungselementen in dem Schalter. Venn zwei oder mehrere elektrisch in Reihe geschaltete Unterbrechungs- ^ elemente k vorgesehen sind, sind ihre beweglichen Kontakte mechanisch miteinander gekoppelt und werden über ein geeignetes Gestänge 10 vermittels einer beispielsweise durch Druckluft betätigten geeigneten Steuervorrichtung 8 gleichzeitig gesteuert. Die Steuervorrichtung 8 liefert insbesondere die zur Betätigung der beiden beweglichen Kontakte, nämlich zum öffnen und Schließen des elektrischen Stromkreises benötigte und von einem Motor-Verdichter-Aggregat erzeugte Leistung. Aus offensichtlichen konstruktiven Gründen sind

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die Steuervorrichtungen außerhalb des Gehäuses, angeordnet, und die Übertragung der Schaltbewegung zur Innenseite des Gehäuse si erfolgt durch das Gestänge Io und insbesondere die Kupplungszapfen 9 zwischen dem Gestänge Io und den jeweiligen beweglichen Kontakten 3. Es dürfte sich erübrigen, darzulegen, daß die Kupplungszapfen 9 in entsprechenden Buchsen durch die Behälterwand durchgeführt sind, welche gegenüber dem in dem Behälter befindlichen Füllungsgas eine Abdichtung bewirken. Dagegen müssen die weiteren Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung hervorgehoben werden, welche eine bessere Gasabdichtung gewährleisten, da die Verwendung von Schwefelhexafluorid einerseits die Verwendung von Gasbetriebsdrücken ermöglicht, die niedriger sind als der Luftdruck und andererseits SFg-Gas eine Dichte aufweist, die fünf- bis sechsmal höher ist als die Dichte der Luft, wodurch ein Leckfluß von Gas an den Punkten, an denen Antriebsvorrichtungen durch die Behälterwand durchgeführt sind, und an den Schaltvorrichtungsflanschen erheblich verringert wird. Schließlich soll noch darauf hingewiesen werden, daß das Auftreten von Lecks äußerst begrenzt ist, da die Einheit für die mechanische Steuervorrichtung nur so viele Durchlässe aufweist wie Unterbrecher vorhanden sind, und nur zwei Planschanschlüsse 5 trägt, welche den beiden Öffnungen 14 entsprechen.

Durch die weiteren Bezugszeichen in den Figuren werden die folgenden Teile bezeichnet: Das Bezugszeichen 11 bezeichnet

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den Druckluftbehälter für das Motor-Verdichter-Aggregat, das Bezugszeichen 12 bezeichnet das Motor-Verdichter-Aggregat, welches die Steuervorrichtung 8 mit der Antriebskraft versorgt, und das Bezugszeichen 17 (Fig. 1) bezeichnet den elektrischen Leiter bzw. die Stromschiene, welche die beiden in Reihe geschalteten Unterbrechungselemente 4 miteinander verbindet.

^ Wie bereits dargelegt, besteht der Hauptvorteil der Erfindung in der Möglichkeit, nur ein einziges Strömungsmittel für alle Funktionen zu verwenden, die von einem Strömungsmittel in einem Schalter dieser Ausführung ausgeführt werden müssen, d.h. die Füllung, Isolation und das Löschen des Lichtbogens. Es besteht nämlich die Möglichkeit, ein und dasselbe Strömungsmittel für sämtliche Schaltvorrichtungen zu verwenden, das bei gleichem Druck sowohl mit allen Teilen des in dem Metallgehäuse befindlichen Schalters als auch ggf. mit anderen Schaltungsvorrichtungen in Verbindung steht, mit welchen der Schalter mit Metallgehäuse verbunden ist· Dieser Vorteil wird aufgrund zwei unterschiedlicher Grundprinzipien der Erfindung erzielt: Der Verwendung von Schwefelhexafluorid (SFg) als Strömungsmittel und der Verwendung der besonderen Unterbrechungskammer oder des besonderen Unterbrechungselementes, die bzw· das für herkömmliche, von der Anmelderin hergestellte und im Handel unter der Modellbezeichnung MHM bekannte Schalter als Schaltgruppe verwendet wird. Die

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>brechungskammer
Unter/ . bildet bereits den Gegenstand früherer Patente oder Patentanmeldungen derselben Anmelderin, ist vom Niederdruck- Gasdr ucktyp mit Axialausblasung für einen einzigen Druckwert und weist im wesentlichen ein Mundstück oder eine Düse auf, die nach dem Prinzip des Venturirohrs konstruiert

-te chungskammer

ist, wobei die Unter/ nut der Verwendung des ausgewählten einzigen gasförmigen Strömungsmittels (SPg) verträglich ist.

Wie bereits in der obigen Beschreibungseinleitung ausgeführt, sind Schalter, in denen ein einziges Strömungsmittel nämlich Luft verwendet wird, bereits erhältlich und seit einiger Zeit bekannt, diese benötigen jedoch Drücke von etwa

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25 kg/cm zur Erzielung einer einwandfreien und wirksamen

2 LÖBchströmung, wohingegen ein Druck von etwa 5 kg/cm für die Luft ausreichend ist, welche die Aufgabe hat, als Isolationsmittel den Behälter auszufüllen. Aus diesem Grunde müssen die beiden Luftkreise völlig voneinander getrennt sein, wobei jedoch noch weitere, gleichermaßen wichtige Gründe vorhanden sind, welche das Vorhandensein von zwei getrennten Kreisen erforderlich machen.

Man*könnte natürlich daran denken, die beiden Kreise entsprechend dem erfindungsgemäßen Vorschlag zusammenzufassen, indem man davon ausgeht, unter einem Druckwert stehende Luft zu verwenden, natürlich unter der Voraussetzung, daß es sich dabei um den höheren Druck von 25 kg/cm handelt,

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um dem Bedarf für eine wirksame Bogenlöschung zu genügen« Die durch das Unterbrechungselement erfolgende Selbetausblasung muß natürlich, bei Verwendung von Luft einen solchen Druckwert erreichen, da ansonsten die Bogenlöschung in Frage gestellt werden könnte. Niedrigere Druckwerte bei der Selbstausblasung würden große Luftmengen benötigen, jedoch einen sehr niedrigen Wirkungsgrad zur Folge haben. Der Wirkungsgrad der Selbstausblasung ist jedoch in der Tat proportional dem dabei gegebenen Luftdruck. Eine Selbstausblasung mit unter Niederdruck stehender Luft, insbesondere unter einem Druck von 5 kg/cm kann daher für diesen Zweck nicht in Betracht gezogen werden.

Aus der Zusammenfassung der beiden Luftkreise innerhalb eines Raumes, der unter dem höheren Druck steht, können sich jedoch zwei große Nachteile ergeben. Einmal ein höherer Leistungsbedarf, um das ganze gespeicherte Strömungs- ^ mittel unter dem hohen Druck zu halten, und zum anderen ein höheres Gewicht und folglich auch ein höherer Preis der Einheit, weil alle Teile des Schalters und insbesondere die Wände des das Gas enthaltenden Gehäuses verstärkt ausgeführt werden müssen, der im Falle von zwei getrennten Luftkreisen nur auf die Unterbrechungselemente einwirkt·

Außerdem muß ein weiterer Nachteil berücksichtigt werden, nämlich die Tatsache, daß mit Luft sowohl infolge des

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hohen Druckes, unter dem die Selbstausblasung erfolgen muß, und der Verunreinigung, welche die Luft erleidet, ein Entweichen der Löschströmung zur freien Atmosphäre hin stattfinden muß, da die Abgabe der Luftströmung in einen geschlossenen Kreislauf schwierige technische Probleme im Hinblick auf die Konstruktion des Schalters und die Reinigung des Strömungsmittels nach sich ziehen würde. In jedem Falle wäre diese Lösung, auch dann, wenn sie technisch annehmbar wäre, äußerst aufwendig. Luft ist im Gegensatz zu Schwefelhexafluorid Verunreinigungen ausgesetzt, durch welche ihre dielektrische Festigkeit, d.h. ihre Durchschlagsfestigkeit spürbar herabgesetzt wird, hinzu kommt, daß sie Teilchen von den anderen Werkstoffen der Einheit mit*· reißt und zur Bildung von Oxiden führt, welche durch die

hohen Lichtbogentemperaturen noch begünstigt wird, wodurch wiederum die Menge von RestZersetzungsprodukten gesteigert wird. Schließlich läßt sich Luft sehr leicht ionisieren. Aus diesen Gründen kann Luft nicht in einem Kreislauf gehalten werden und muß ins Freie ausgeschieden werden.

Folglich läßt sich ein Schalter mit Metallgehäuse entspre chend der Erfindung nicht mit Luft als einziges Füllmittel, das auf einem einzigen Druckwert gehalten wird, ausführen. Schwefelhexafluorid dagegen gestattet die Erzielung von Löechleistungen für den Lichtbogen und von Isolationsfestig keiten, die bei Betriebsdrücken in dem Bereich von 3 bis

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ρ
5 kg/cm , d.h. etwa acht- bis sechsmal niedriger sind als der für Löschluft benötigte Druck, gleich hoch oder sogar noch wirksamer sind als die bei Verwendung von Luft erreichbaren Werte. Dadurch werden augenscheinliche konstruktive und betriebliche Vorteile erzielt. Die nicht vorhandene Trennung zwischen dem zur Löschung und dem zur Isolierung dienenden Strömungsmittel, sowie die freie Zirkulation

^w innerhalb des in dem Metallgehäuse befindlichen Schalters und durch die kreisförmigen öffnungen 14 hindurch in anderen, von einem Metallgehäuse umgebenen Vorrichtungen der ,Schaltung, die mit dem Schalter verbunden sind, wären ohne Verwendung der mit Schwefelhexafluorid gefüllte»Unterbreclmngskammer als Element des MHM-Schalters (der von der Anmelderin hergestellt wird) nicht möglich, und dieser Schalter weist wahrhaft außergewöhnliche Eigenschaften und insbesondere eine besonders wirksame Löschleistung, sowie das besondere

W Merkmal auf, daß er aus dem Isolationsmittel nur eine Mindestmenge von Hestzersetzungsprodukten erzeugt, auch bei wiederholten Ausschaltungen und unter höchster Beanspruchung, wobei diese Restzersetzungsprodukte nicht nur in absolut vernachlässigbar kleinen Mengen vorhanden sind, sondern auch den Vorteil aufweisen, daß sie keine Verunreinigungseinwirkung auf das zur Füllung dienende Strömungsmittel haben und folglich dessen dielektrische Eigenschaften in keiner Weise herabsetzen.

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Eine derartige Ausführung mit nur einem einzigen, zum Löschen und zur Isolierung dienenden Strömungsmittel ist dagegen für andere Ausführungen von Schaltern wie z.B. ölarme Schalter nicht möglich, und die beiden Kreise für das zur Löschung und das zur Isolierung dienende Strömungsmittel sind in den bekannten Schaltern gerade aus diesem Grunde voneinander getrennt, nämlich um zu vermeiden, daß Restzersetzungsprodukte, die durch den Unterbrechungslichtbogen in dem Löschströmungsmittel auftreten, das Isolationsströmungsmittel verunreinigen, dessen Wirksamkeit herabsetzen und folglich auch die Isolation des Schalters gefährden können.

Da es außerdem nunmehr nicht mehr erforderlich ist, die Löschströmung ins Freie abzugeben, kann sie in einen unter einem verringerten Druck von etwa 3 bis 5 kg/cm , der wie bereits ausgeführt dem Druck des Strömungsmittels entspricht, das den ganzen Behälter ausfüllt, stehenden Raum abgegeben werden, wobei ein weiterer Nachteil dieser Schalter beseitigt wird, nämlich das Knallgeräusch, das bei jedem öffnen des Schalters durch die Abgabe der Löschströmung ins Freie hervorgerufen wi-rd.

Weitere sekundäre, jedoch durchaus nicht vernachlässigbare Vorteile, die sich aus dieser Erfindung ergeben und so untrennbar mit dieser verknüpft sind, daß sie sich ohne die durch die Erfindung gegebene Lehre nicht erreichen lassen, dürfen ebenfalls nicht übersehen werden. Die zweckmässige

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Anordnung der den Schalter mit Metallgehäuse bildenden Vorrichtungen, der Fortfall getrennter Kreise für die verschiedenen Strömungsmittel und die Verwendung nur eines einzigen Strömungsmittels, der Portfall der zur Isolierung dienenden Strömungsmittel (wie z. B. ein Xsolationsöl) usw. ermöglichen einen sehr kompakten Aufbau von kleinstmöglichen Abmessungen· Dieses Merkmal ist von höchster Wichtigkeit in Anbetracht dessen, daß Schaltvorrichtungen mit Metallgehäuse in geschlos- W senen Räumen angeordnet sind, in denen der zur Verfügung stehende Baum stets sehr begrenzt ist, zumal umbauter Raum in jedem Falle teuer ist, so daß jede Verringerung des für die Schaltvorrichtung benötigten Raumbedarfs zu einer spürbaren Einsparung an in Anlagen'gebundenem Kapital führt.

Infolge der zweckmäßigen Anordnung der den Schalter bildenden Vorrichtungen ist es außerdem möglich, unmittelbare Ausgänge von den feststehenden Kontakten 2 der Unterbrechungskammern oder Unterbrechungselemente h durch die Anschlußklemmen ' 7» welche in Axialrichtung mit den entsprechenden feststehenden Kontakten 2 ausgerichtet sind, vorzusehen, so daß die Möglichkeit der Materialeinsparung besteht, indem beispielsweise kleinere Mengen von Kupferschienen benötigt werden, kleinere Spannungsabfälle auftreten und kleinere Energieverluet· aufgrund der durch den Joule'sehen Effekt bewirkten Wärme-Verluste auftreten usw., während die unterschiedlich· Anordnung der Unterbrechungselemente in den bekannten Schaltern alt

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Metallgehäuse infolge der Notwendigkeit, zwei getrennte Kreise für die dabei verwendeten Strömungsmittel vorzusehen, die Anordnung von gekrümmten, doppelt gekrümmten und vielfach gewundenen Leitern für die Verbindung der Unterbrechungselemente mit den Anschlußklemmen erforderlich macht, durch welche der Schalter mit der Schaltung verbunden ist, zu deren Steuerung er dient·

Schließlich wird durch die Tatsache, daß das in diesem Schalter verwendete Strömungsmittel gasförmig ist und keine Flüssigkeit wie z.B. öl vorhanden ist, die Gefahr eines Überlaufens vermieden und im Bedarfsfall ermöglicht, die Einheit in einer geneigten Lage oder in einem Grenzfall in einer auf dem Kopf stehenden Lage einzubauen, ohne daß diese den geringsten Nachteil nach sich ziehen würde. Außerdem muß angemerkt werden, daß Schwefelhexafluorid nicht entzündbar ist und daher die Schaltvorrichtung durch seine Verwendung gegen Feuer geschützt ist.

Abschließend muß bemerkt werden, daß die Anordnung der verschiedenen inneren Vorrichtungen des hier zur Rede stehenden Schalters in einer solchen Weise ausgeführt ist, daß die Kondensatoren, welche entsprechend den bekannten Richtlinien der Hochspannungs-Schaltertechnik jeder Unterbrechungskammer (oder jedes Unterbrechungselementes) elektrisch parallel geschaltet werden, wenn der Schalter mehr als ein Unterbrechungselement aufweist, in einer solchen Weise eingebaut werden können, daß diese keinen

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-ι

zusätzlichen Raunfoenötigen, wie aus Pig. I ersichtlich ist, in welcher diese Kondensatoren mit dem Bezugszeichen 15 be-

-ungseleraente zeichnet sind. Diese Anordnung der Unterbrech/ 4 und der

entsprechenden Kondensatoren 15» welche im wesentlichen in einer einzigen senkrechten Ebene liegen, die gleichzeitig der senkrechten Symmetrieebene des Schalters entspricht (siehe Fig. 2), gestattet, die Tiefenabmessung, d.h. die seitlichen Abmessungen und folglich die von dem Gehäuse W benötigte Bodenfläche erheblich zu verringern, wodurch die benötigte Stellfläche und der Platzbedarf in der bereits oben ausgeführten Weise verkleinert werden, die im Falle einer Aufstellung in geschlossenen Räumen, für die Schalter mit Metallgehäuse besonders in Frage kommen, so besonders wertvoll sind.

Ein weiterer Grund für die Verkleinerung der Gesamtabmessungen der in einem Metallgehäuse befindlichen Einheit besteht darin, daß Schwefelhexafluorid ein bei weitem höheres Isolationsvermögen als Luft aufweist, und seine Durchschlagsfestigkeit mit der von öl vergleichbar ist. Aus diesem Grunde können die Abstände zwischen den stromführenden Teilen im Vergleich zu den Abständen, die für luftisolierte Schaltvorrichtungen erforderlich sind, verringert werden, wodurch sich wiederum eine größere Kompaktheit und kleinere Gesamtabmessungen ergeben. Die Erfindung, die im vorstehenden beschrieben und anhand der dargestellten Ausführungsbeispie-

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le näher erläutert worden ist, läßt sich offensichtlich weiter abwandeln oder in entsprechender Weise ausführen, ohne dabei den Rahmen des beanspruchten Schutzumfanges zu verlassen.

- Patentansprüche 109844/1080

Claims (1)

1. «
   P a te η t a η s ρ r ü c h e

   I Ho chsp a Timings s chalter mit Metallgehäuse und einer Füllung einem gasförmigen Strömungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß er in einem einzigen luftdicht abgeschlossenen und einen einzigen Raum umschließenden Metallgehäuse oder -kapsel (i), dessen verschiedenen inneren Teile in freier Verbindung miteinander stehen, wenigstens eine Unterbrechungskammer

   W (oder ein Unterbrechungselement) (h) aufweist, der über ein Gestänge (9, 10) mit außerhalb des Metallgehäuses (i) befindlichen Steuervorrichtungen (8, 11, 12) in Verbindung steht, das Unterbrechungselement (k) völlig von einem einzigen gasförmigen Strömungsmittel umgeben ist, das das Metallgehäuse (i) ausfüllt, zur Isolation der verschiedenen stromführenden Teile und zur Ausblasung des Unterbrechungslichtbogens dient und frei innerhalb des ganzen Innenraums des durch das Metallgehäuse (1) gebildeten und keinen Verschluß 1?ind/oder

   fc keine Trennwand aufweisenden einzigen Raums und ggf · durch die Verbindungsöffnungen (i*l·) innerhalb anderen, zu der Anlage gehörenden, mit dem Behälter (i) verbundenen und von einem Metallgehäuse umgebenen Vorrichtungen zirkulieren kann, wobei die Unterbrechungskammer oder da· Unterbrechungselement (4) aus einer Druckgasschalterausführung nit axialer Selbstausblasung unter einem einzigen niedrigen Druck besteht, die im wesentlichen eine Düse oder Mundstück aufweist und zur Verwendung mit dem einzigen gasförmigen Strömungsaittel geeignet ist.

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   2, Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das einzige gasförmige Strömungsmittel aus dem mit Schwefelhexafluorid (SFz-) bezeichneten besteht.

   3· Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schvefelhexafluoridgas (SFg) in dem Metallgehäuse

   (i) unter einem Druck zwischen 3 bis 5 kg/cm steht·

   ■k· Schalter nach einem der Ansprüche 1 - 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechungskammern (oder Unterbrechungs elemente) (4) an hohlen, glockenförmigen Isolatoren (6) gehalten sind, von denen wenigstens ein Teil Verbindungsöffnungen (13) für die freie Zirkulation des gasförmigen Strömungsmittels innerhalb des Metallgehäuses (i) und anderer, mit dem Gehäuse (1) in Verbindung stehender und von einem Metallgehäuse umgebener Schaltvorrichtungen der Anlage aufweist·

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