DE2122183A1

DE2122183A1 - Blaskolbenschalter

Info

Publication number: DE2122183A1
Application number: DE19712122183
Authority: DE
Inventors: Friedrich; Schramm Heinz-Helmut Dipl.-Ing.; 1000 Berlin Richter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-04-30
Filing date: 1971-04-30
Publication date: 1972-11-16
Also published as: FR2134376A1; US3739124A; FR2134376B1; IT953795B; CH534954A

Description

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 913 973 ist ein Blaskolbenschalter mit zwei hohlen, als Düsen ausgebildeten feststehenden Elektroden bekannt, die in der Einschaltstellung durch einen beweglichen Schaltstift verbunden sind. Der Schaltstift ist mit einem Blaskolben gekoppelt, der zusammen mit der£ylindrisehen Außenseite des einen Düsenschaltstückes einen komprimierbaren Raum begrenzt. Der Außendurchmesser der Düsenelektroden ist möglichst groß gewählt, um günstige dielektrische Verhältnisse zu erreichen. Dies hat aber zur Folge, daß der am Außenrand der Elektroden entstehende Lichtbogen verhältnismäßig weit wandern muß, um in das Innere der DUsenelektroden zu gelangen, wo die intensivste Beblasung vorliegt.

Bei einem aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 113 969 bekannten anderen Blaskolbenschalter ist einem zylindrischen, hohlen feststehenden Schaltstück mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser ein hohler beweglicher Schaltstift zugeordnet, dessen Innendurchmesser gleich dem Außendurchmesser des feststehenden Schaltstückes ist. Deshalb hat der zwischen Schaltstück und Schaltstift entstehende Ausschaltlichtbogen nur einen kurzen Yfeg zurückzulegen, bis er in das Innere von Schaltstück und Schaltstift kommt, wo die kräftigste Beblasung vorliegt. Da bei diesem Schalter die Außenseite des Blaszylinders aus -Metall besteht und zur Erhöhung der Stromtragfähigkeit mit einer außen auf dem Zylinder aufliegenden zusätzlichen Kontaktanordnung zusammenwirkt, ergibt sich in der Ausschaltstellung eine dielektrisch günstige gleichmäßige Feldverteilung mit großflächigen Elektroden. Allerdings ge-

209847/0388

VPA 71/3730

-Z-

lingt die Kommutierung des Stromes von den Parallelkontakten auf Schaltstück und Schaltstift nur mit einer größeren Kommutierungsspannung. Man muß deshalb durch einen beträchtlichen Vorlauf zwischen Parallekontakten und Schaltstift sicherstellen, daß kein Lichtbogen an den Parallelkontakten entsteht, wo er nicht mehr gelöscht werden könnte. Da außerdem noch der halbe Schaltstifthub für die Vorkompression des " Löschmittels verwendet wird, ergibt sich ein recht langer Gesamthub.

Die Erfindung befaßt sich ebenfalls mit einem Blaskolbenschalter mit einem zur Abfuhr von Schaltgasen hohlen feststehenden Schaltstück und einem beweglichen Schaltstift, der mit einem über einen feststehenden Kolben gleitenden Blas-.zylinder gemeinsam bewegt wirdjund so lang ist, daß die Trennung zwischen feststehendem Schaltstück und beweglichen Schaltstift erst dann erfolgt, wenn das freie Volumen des Blaszylinders auf die Hälfte verringert ist. Ziel der Erfindung ist es, die Löschfähigkeit zu verbessern, mindestens aber beizubehalten und zugleich den Raumbedarf des Schalters zu verringern. Dies alles soll mit einer dielektrisch günstigen Anordnung erreicht werden, weil der neue Schalter besonders für Höchstspannungen, d.h. für 110 kV und darüber, eingesetzt werden soll.

Die erfindungsgemäße Bauweise besteht darin, daß das feststehende Schaltstück in an sich bekannter Weise von einem Rohr mit einem quer zur Schaltstiftachse umgebogenen Rand umgeben ist, daß der Blaszylinder mit einer nach innen gebogenen Stirnfläche auf dem Rohr gleitet und daß der Rand des Rohres und ein vom feststehenden Kolben umschlossener Metallteil sich als Elektroden einer Plattenfunkenstrecke gegenüberstehen, deren Durchmesser doppelt so groß wie der des bev/eglichen Schaltstiftes oder größer ist.

209847/0368

VPA 71/3730

"~ 3 —

Bei der Erfindung sorgt das Rohr mit seinem Rand auf der einen Seite und der vom Kolben umschlossene Metallteil auf der anderen Seite für eine großflächige Elektrodenanordnung mit einer hohen dielektrischen Festigkeit. Der Schaltstift kann dagegen unabhängig davon nach den Erfordernissen der Stromübertragung und der Lichtbogenlöschung bemessen werden. Der Lichtbogen kann also unter der Einwirkung des Gases leicht in das Innere der hohlen Schaltstücke gelangen. Dort kann man durch eine strömungsgünstige Gestaltung für eine besonders intensive Beblasung sorgen. Des weiteren ergibt der relativ große Durchmesser des Rohres ein umfangreiches Blasvolumen, weil der Blaszylinder mit seiner nach innen gebogenen Stirnfläche auf der Außenseite des Rohres ruht.

Zur Verbesserung der Stromtragfähigkeit kann das Rohr mit seinem nach innen umgebogenen Rand das feststehende Schaltstück umgebende, in der Einschaltstellung außen auf dem beweglichen Schaltstift aufliegende Kontaktfinger abdecken, der hohl ausgebildet ist und das feststehende Schaltstück in der Einschaltstellung umgibt. Vorzugsweise ist d" radiale Abstand zwischen dem feststehenden Schaltstück und dem Schaltstift kleiner als der zwischen diesem und dem Rand des Rohres. Der Lichtbogen hat dann keine Veranlassung, am Rand des Rohres Fuß zu fassen und kommutiert schnell auf das feststehende Schaltstück. Der dem Rand gegenüberstehende Hetallteil kann ein im Querschnitt U-förmiger Ringkörper sein, der auf der dem Schaltstift zugekehrten geöffneten Seite einen Isolierstoff einschließt. Unter Umständen kann der Isolierstoff durch Gasabgabe zur Lichtbogenlöschung beitragen. Im allgemeinen sollte der Lichtbogen jedoch erloschen sein, bevor er auf den Isolierstoff einwirken kann.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben.

209847/0368

VPA 71/3730 - 4 - .

In der weitgehend maßstäblichen "Darstellung eines Höchstspannungsleistungsschalters für 110 kV ist nur die Schalteinrichtung gezeigt. Das äußere Gehäuse, das z.B. von eine« geerdeten Metallbehälter gebildet wird, ist der Übersichtlichkeit halber v/eggelassen. Die Schalteinrichtung ist oberhalb der strichpunktiert angedeuteten Hittellinie in der Einschaltstellung, unterhalb dagegen in der Ausschaltstellung gezeichnet.

Mit 1 ist ein aus Aluminium bestehender Schaltstückträger bezeichnet, der zu einem nicht sichtbaren StromanschluS führt und ein Metallrohr 2 mit Schrauben 3 an einem Flansch 4 hält. In das Rohr 2 ist ein metallischer Zwischenkörper 5 eingeschraubt, in dessen zentrische Gewindebohrung 6 ein v/eiteres Metallrohr 7 als feststehendes Schaltstück eingeschraubt ist. Das hohle, feststehende Schaltstück 7 ist an seinem freien Ende mit einem strömungsgünstig geformten Einsatz 8 aus abbrandfestem Material, z.B. einem Wolfram-Verbundwerkstoff, versehen.

Das Schaltstück 7.ist von einem Rohr 9 umgeben, das auf das Zwischenstück 5 aufgeschraubt ist. Das Rohr 9 besitzt an seinem freien Ende einen nach innen abgewinkelten Rand 10. Dadurch entsteht ein abgedeckter Hohlraum, der unter der Wirkung von Federn stehende Kontaktfinger 11 aufnimmt.

Über das feststehende Schaltstück 7 greift in der Einschaltstellung der zugehörige bewegliche Schaltstift 12, der an seiner Vorderseite mit einem abbrandfesten Einsatz 13 ver- · sehen ist. Der Schaltstift 12 verbindet in der Einschaltstellung das feststehende Schaltstück 7 mit einem Gleitschaltstück 14, das von Kontaktlamellen 15 gebildet wird. Die Lamellen werden von Federn 16 und 17 gegen den Schaltstift 12 einerseits und einen feststehenden Ring 20 anderer-

209847/0368

VPA 71/3730

seits gedrückt, der an einem weiteren Schaltstückträger 21 "befestigt ist. Der Schaltstückträger 21 führt zu einem zweiten, nicht dargestellten Stromanschluß.

Mit dem Schaltstift 12 ist über Stangen 22 und einen sternförmigen Führungskörper 23 ein aus Isolierstoff bestehender Blaszylinder 25 verbunden, dessen freie Stirnseite bei 26* im wesentlichen konisch zugespitzt ist, so daß der Rand 27 in der Einschaltstellung auf dem Rohr 2 ruht. Der Blaszylinder 25 wird beim Ausschalten des Schalters über einen feststehenden Kolben 30 gezogen, der aus Isolierstoff besteht. Der Rand 27 gleitet dabei über die im Durchmesser gleichen Rohre 2, 5 und 9.

Der Kolben 30 ist mit einem Ketallflansch 32 verschraubt, der am freien Ende des Schaltstückträgers 21 sitzt. Der Metallflansch 32 steht mit dem Gleitschaltstück 14 in leitender Verbindung. Am Gleitschältstück 14 ist wiederum ein Metallring 34 mit im wesentlichen U-förmigem Querschnitt befestigt, der vom Kolben 30 umschlossen wird und dessen Hohlraum mit einem Kunststoff 35 ausgekleidet ist.

Wie man sieht, bildet die dem feststehenden Schaltstück 7 zugekehrte Seite 36 des Metallringes 34 eine Plattenelektrode, weil sie einen gegenüber dem Abstand zum feststehenden Schaltstück 7 großen Durchmesser auf v/eist. Die zugehörige Gegenelektrode ist ebenfalls eine Plattenelektrode, denn sie wird vom Rand 10 des Rohres 9 gebildet. Der Durchmesser der Platten 10, 36 ist doppelt so groß wie der Schaltstiftdurchmesser.

Der Schalter arbeitet mit Schwefelhexafluorid als Löschmittel. Er ist einfach aufgebaut, denn zur Erzeugung der Löschmittelströmung genügt die Bewegung des Blaszylinders 25 zusammen mit dem Schaltstift 12. Durch die große Eingriffstiefe des Schalt-

- 6 - - ' 209847/0368

VPA 71/3730

- 6

stiftes 12 in das feststehende Schaltstück 7 ist dafür gesorgt, daß das Löschgasvolumen im Blaszylinder 25 auf die Hälfte verringert wird, bevor sich die Schaltstiftspitze ΐ5 vom feststehenden Schaltstück 7 löst. Aus diesem Grunde ergibt sich eine scharfe Beblasung des Ausschaltlichtbogens, sobald die Abströmung des verdichteten Gases durch das Rohr den Schaltstift 13 einerseits und das feststehende Schaltstück 7 andererseits freigegeben wird.

Die Löschgasströmung verläuft im Spalt zwischen den Plattenelektroden 1Ö, 36 radial nach innen und treibt den Lichtbogen auf den Abbrandeinsatz 8. Mithin erreicht der Lichtbogen in kurzer Zeit das Gebiet der intensivsten Beblasung. Mach dem Löschen des Lichtbogens ist eine hohe dielektrische Festigkeit an der Schalteinrichtung vorhanden, weil die Plattenelektroden eine gleichmäßige Feldverteilung zur Folge haben, bei der schon der gezeichnete kleine Abstand in SFg-Ätmosphäre mit einem Überdruck von beispielsweise 2 Atmosphären eine Spannungsfestigkeit von 30 bis 50 kV/cm erreicht.

1 Figur

4 Ansprüche

209847/0368

Claims

VPA 7Ί/3730 - 7 -

'Patentansprüche

Ί./Blaskolbenschalter, insbesondere für Höchstspannung, mit einem zur Abfuhr von Schaltgasen hohlen feststehenden Schaltstück und einem beweglichen Schaltstift, der mit einem Über einen feststehenden Kolben gleitenden Blaszylinder gemeinsam bewegt wird und so lang ist, daß die Trennung zwischen feststehendem Schaltstück und beweglichem Schaltstift erst dann erfolgt, wenn das freie Volumen des Blaszylinders auf die Hälfte verringert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das feststehende Schaltstück (7) in an sich bekannter Weise von einem Rohr (9) mit einem quer zur Schaltstiftachse umgebogenen Rand (10) umgeben ist, daß der Blaszylinder (25) mit einer nach innen gebogenen Stirnfläche (27) auf dem Rohr (9) gleitet, und daß der Rand (10) des Rohres und ein vom feststehenden Kolben (30) umschlossener Hetallteil (34) sich als Elektroden einer Plattenfunkenstrecke gegenüberstehen, deren Durchmesser doppelt so groß wie der des beweglichen Schaltstiftes (12) oder größer ist.
2. Blaskolbenschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (9) mit seinem nach innen umgebogenen Rand (10) das feststehende Schaltstück (7) umgebende, in der Einschaltstellung außen auf dem beweglichen Schaltstift (12) aufliegende Kontaktfinger (11) abdeckt, der hohl ausgebildet ist und das feststehende Schaltstück (7) in der Einschaltstellung umfaßt.
3. Blaskolbenschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Abstand zwischen dem feststehenden Schaltstück (7) und dem beweglichen Schaltstift (12) kleiner als der zwischen dem Schaltstift (12) und dem Rand (10) des Rohres (9) ist.

209847/0368

VPA 71/3730 - 8 -
4. Blaskolbenschalter nach Anspruch 1, 2. oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallteil (34) ein im Querschnitt U-föraiger Ringkörper ist, der auf der dem Schaltstift zugekehrten geöffneten Seite einen Isolierstoff (35) einschließt.

209847/0-3 68