DE2127494A1

DE2127494A1 - Gas pressure switch

Info

Publication number: DE2127494A1
Application number: DE19712127494
Authority: DE
Inventors: Hans-Georg Dr. 4300 Essen-Bredeney; Busch Heinrich 4230 Wesel Müller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-05-28
Filing date: 1971-05-28
Publication date: 1972-12-07
Also published as: US3806681A

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckgasschalter mit einem geschlossenen Gaskreis, in dem ein als Löschmittel dienendes elektronegatives Gas beim Öffnen eines Blasventils von einem Hochdruckbehälter in einen Niederdruckraum strömt. Bei solchen Schaltern, die insbesondere mit Schwefelhexafluorid als Lösch- und Isoliermittel arbeiten, wird das Gas von einem Kompressor in den Hochdruckraum zurückgefördert, damit eine bestimmte Druckdifferenz zwischen Hochdruckbehälter und Niederdruckraum aufrechterhalten bleibt (Zweidruckgasschalter). Die Druckdifferenz mui3te bisher so groß sein, daß sie eine zur Löschung des Lichtbogens geeignete Löschmittelströmung hervorbringen konnte. Da auch der Niederdruck des Gases im Schalter im allgemeinen vorgegeben ist, weil das als Isoliermittel benutzte Gas im Hinblipk auf die Isolationsfähigkeit einen bestimmten Mindestdruck haben muß, ergibt sich der Druck für den Hochdruckbehälter bei modernen Schaltern zu 10 bis 15 at oder mehr. Dieser an sich nicht sehr hohe und technisch gut beherrschbare Druck kann aber deshalb zu Schwierigkeiten führen, weil er in elektronegativen Gasen schon bei Temperaturen in der Nähe des Nullpunktes Kondensation verursacht.The invention relates to a compressed gas switch with a closed Gas circuit in which an electronegative gas, which serves as an extinguishing agent, is released when a blow valve is opened High pressure container flows into a low pressure space. With such switches, which in particular use sulfur hexafluoride as an extinguishing and isolating agents work, the gas is returned to the high-pressure chamber by a compressor, so that a certain The pressure difference between the high-pressure container and the low-pressure chamber is maintained (two-pressure gas switch). The pressure difference Until now it had to be so large that it could produce an extinguishing agent flow suitable for extinguishing the arc. Since the low pressure of the gas in the switch is generally specified, because the gas used as an insulating medium is in the background must have a certain minimum pressure on the insulation capability, the pressure for the high-pressure container results from modern switches to 10 to 15 at or more. However, this pressure, which in itself is not very high and is technically well manageable, can therefore lead to difficulties because in electronegative gases there is condensation at temperatures close to zero caused.

Elektronegative Gase hat man andererseits in sogenannten Blaskolbenschaltern verwendet, in denen es bekanntlich keinen ge-Electronegative gases, on the other hand, are found in so-called blow-piston switches used in which, as is well known, there is no

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schlossenen Gaskreis einer ständig aufrechterhaltenen Druckdifferenz gibt. Das Gas steht dort vielmehr unter einem Druck von wenigen at, so daß die zum Löschen des Lichtbogens erforderliche Strömung mit einer besonderen Purnpeinrichtung erzeugt v/erden muß, die im Schaltaugenblick arbeitet. Solche Blaskolbenschalter sind jedoch bisher nur für kleine Schaltleistungen eingesetzt worden, denn die für das Löschen des Lichtbogens großer Ströme benutzte Druckdifferenz in Zweidruckgasschaltern würdeclosed gas circuit of a constantly maintained pressure difference gives. Rather, the gas there is under a pressure of a few atmospheres, so that the pressure required to extinguish the arc Flow generated with a special pumping device must that works at the moment of switching. However, such blow piston switches have so far only been used for small switching capacities because the pressure difference in two-pressure gas switches used to extinguish the arc of large currents would

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bei der Ausführung als Blaskolbenschalter zu große Pumpeinrichtungen und vor allem zu große Antriebsenergien erfordern.Pump devices that are too large when designed as a blow piston switch and, above all, require drive energies that are too high.

Erstaunlicherweise hat sich aber gezeigt, daß man die Nachteile der beiden vorstehend geschilderten Typen von Druckgasschaltern dadurch überwinden kann, daß erfindungsgeraäß der Hochdruckbehälter das Gas bei einem kleineren Druck als dem Verflüssigungsdruck bei tiefen Betriebstemperaturen und einen Blaskolben enthält, mit dem der Druck im Ausschaltaugenblick in an sich bekannter V/eise erhöht wird.Surprisingly, however, it has been shown that the disadvantages of the two types of compressed gas switch described above can be avoided can thereby overcome that erfindungsgeraäß the high pressure container contains the gas at a lower pressure than the condensing pressure at low operating temperatures and a blow piston, with which the pressure at the moment of switch-off is increased in a manner known per se.

. Der Schalter nach der Erfindung ist ein Zv/eidruckschalter. Sein * Hochdruck ist jedoch kleiner, als auf Grund der Druckdifferenz für die Lichtbogenlöschung an sich erforderlich wäre. Deshalb kommt man ohne Heizung aus. Allenfalls benötigt man bei sehr tiefen Betriebstemperaturen eine schv/ache Heizung, die sich leicht installieren läßt und die Energiebilanz des Schalters nicht wesentlich verändert. Im Ausschaltaugenblick wird dann der Blaskolben als zusätzliche Pumpeinrichtung wirksam. Hierfür kann man jedoch mit kleinen Antriebskräften auskommen, v/eil mit dem Blaskolben nur noch der Fehlbetrag zwischen dem tatsächlich vorhandenen Hochdruck und dem auf Grund der Druckdifferenz für die Löschung des Lichtbogens erforderlichen Hochdruck erzeugt zu werden braucht.. The switch according to the invention is a Zv / eidruckschalter. Its * high pressure is, however, smaller than would be necessary due to the pressure difference for arc extinction. That's why you can get by without heating. At most, at very low operating temperatures, a poor heating system is required that is easy to install and does not significantly change the energy balance of the switch. At the moment of switch-off, the blow piston then acts as an additional pumping device. For this, however, you can get by with small driving forces, v / eil only the shortfall between the actual high pressure and the high pressure required to extinguish the arc due to the pressure difference needs to be generated with the blow piston.

Die Verwendung eines Kompressors und eines zusätzlichen Blaskolbens scheint zwar einen großen Aufwand darzustellen. Der Blaskolben kann jedoch vorteilhaft hydraulisch mit Hilfe eines Hydraulikspeichers betätigt werden, der recht preiswert im Handel erhältlich ist. Außerdem spart man gegenüber bekannten Schaltern nicht nur den Aufwand, den man für die Beheizung treiben muß, sondern auch noch dadurch, daß der Kompressor nur eine geringere Druckdifferenz zu erzeugen braucht.The use of a compressor and an additional blow piston seems to represent a great effort. The blow piston can, however, advantageously hydraulically with the aid of a Hydraulic accumulator are operated, which is quite inexpensive in stores. In addition, you save compared to known ones Switch not only the effort that has to be made for the heating, but also by the fact that the compressor only needs to generate a lower pressure difference.

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Beim Schalter nach der Erfindung kann man vorteilhaft den Antrieb des Blaskolbens mit dem Antrieb des Blasventils steuerungstechnisch koppeln. Damit ist gemeint, daß der Blaskolben nur betätigt werden kann, wenn das Blasventil geöffnet ist, so daß der Blaskolben sofort für eine Gasströmung über den Lichtbogen wirksam werden kann.With the switch according to the invention, one can advantageously control the drive of the blow piston with the drive of the blow valve couple. This means that the blow piston can only be actuated when the blow valve is open, so that the blow piston can take effect immediately for a gas flow over the arc.

Bei einer günstigen Ausführungsform der Erfindung v/eist der Blaskolben ein Rückschlagventil auf, und der Kompressor ist an die dem Blasventil abgekehrte Seite des zum Blaskolben gehörenden Zylinders angeschlossen. Der Blaskolben muß dann stets nur den zur Löschung des Lichtbogens erforderlichen Überdruck herstellen. Ein Unterdruck, der die Bewegung des Blaskolbens hemmt, kann sich dagegen nicht ausbilden.In a favorable embodiment of the invention, the blow piston has a check valve and the compressor is on the side of the cylinder belonging to the blower piston facing away from the blow valve is connected. The blow piston then only has to create the overpressure required to extinguish the arc. A negative pressure that inhibits the movement of the blow piston, on the other hand, cannot train.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei ist der Übersichtlichkeit halber von einem Zweidruckgasschalter für Hochspannung mit Schwefelhexafluorid als Löschmittel nur die Löschkammer mit den wesentlichen zum Gaskreis gehörenden Teilen dargestellt. Der die Löschkammer gegenüber Erde isolierende Stützer und weitere Teile, die den Schalter in eine Schaltanlage einfügen, sind zur Vereinfachung weggelassen.For a more detailed explanation of the invention, reference will be made in the following the drawing describes an embodiment. For the sake of clarity, it is of a two-pressure gas switch for high voltage with sulfur hexafluoride as extinguishing agent, only the extinguishing chamber with the essential parts belonging to the gas circuit is shown. The post isolating the arcing chamber from earth and other parts that insert the switch into a switchgear, are omitted for simplicity.

Der von einem nicht dargestellten Stützisolator getragene Schalterkopf 1 des Schalters umfaßt eine aus Isolierstoff bestehende Löschkammer 2, deren eine Stirnseite von einem metallischen Auffangraum 3 abgeschlossen ist. Mit der anderen Stirnseite sitzt die Löschkammer 2 an einem metallischen Getriebegehäuse 4. Hier ist der eine Leitungsanschluß angebracht, der andere liegt am Auffangraum 3·The switch head carried by a post insulator (not shown) 1 of the switch comprises an extinguishing chamber 2 made of insulating material, one end of which is covered by a metal collecting space 3 is complete. With the other end face, the arcing chamber 2 is seated on a metallic gear housing 4. Here one line connection is attached, the other is at the collecting space 3

Zum Schalterkopf 1 gehört ein Hochdruckbehälter für das Schwefelhexafluorid. Beim Ausführungsbeispiel ist dies der Zylinder 5 einer Blaskolbenpumpeinrichtung 6, deren Blaskolben 7 mit einemThe switch head 1 includes a high-pressure container for the sulfur hexafluoride. In the embodiment, this is the cylinder 5 of a blow piston pump device 6, the blow piston 7 with a

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hydraulischen Antriebskolben 8 versehen ist. Der auf den Blaszylinder 5 aufgesetzte Antriebszylinder 10 des Hydraulikantriebes ist mit .einem nicht dargestellten Hydraulikspeicher verbunden. „ ' .hydraulic drive piston 8 is provided. The one on the blow cylinder 5 attached drive cylinder 10 of the hydraulic drive is connected to .einem hydraulic accumulator, not shown. "'.

Wie man sieht, enthält der Blaskolben 7 ein Rückschlagventil 12, das normalerweise geöffnet ist und nur bei der von oben nach unten verlaufenden Pumpbewegung des Kolbens 7 schließt. Auf der dem Antrieb 10 abgekehrten Seite des Blaskolbens 7 ist ein Blasventil 13 am Zylinder 5 angebracht. Das Blasventil 13 trennt den als Hochdruckbehälter dienenden Blaszylinder 5 W von der Löschkammer 2, die zusammen mit dem Inneren 14 des Getriebegehäuses 4 den Niederdruckraum bildet und "das Schwefelhexafluoridgas bei einem Druck von beispielsweise 2 at enthält.As can be seen, the blowing piston 7 contains a check valve 12 which is normally open and only closes when the piston 7 is pumping from top to bottom. On the side of the blow piston 7 facing away from the drive 10, a blow valve 13 is attached to the cylinder 5. The blowing valve 13 separates the blowing cylinder 5 W serving as a high-pressure container from the extinguishing chamber 2, which together with the interior 14 of the gear housing 4 forms the low-pressure space and "contains the sulfur hexafluoride gas at a pressure of, for example, 2 atm.

In der Löschkammer 2 ist ein feststehendes hohles Schaltstück 15 an der Wand des Auffangraumes 3 befestigt, das mit einem hohlen beweglichen Schaltstück 16 in der Einschaltstellung zusammenwirkt. Zwischen den Schaltstücken 15 und 16 ist eine Isolierstoff düse 17 angeordnet. Sie ist über ein Rohr 18 mit dem Blasventil 13 verbunden.In the quenching chamber 2, a fixed hollow contact piece 15 is attached to the wall of the collecting space 3, which with a hollow movable contact piece 16 cooperates in the switched-on position. There is an insulating material between the contact pieces 15 and 16 nozzle 17 arranged. It is connected to the blow valve 13 via a pipe 18.

An das Getriebegehäuse 4 ist ein Kompressor 20 angeschlossen, der von einem nicht dargestellten Motor betätigt wird. Die Hochdruckseite des Kompressors führt zum Anschlußstutzen 21 des Blaszylinders 5, der auf der dem Blasventil 13 abgekehrten Seite des Blaskolbens 7 liegt. Der Hochdruck des Gases beträgt beispielsweise 8 at, so daß die vom Kompressor 20 hergestellte Druckdifferenz 6 at beträgt. Bei 8 at ist normalerweise keine Beheizung des Schalters erforderlich, sofern dieser in Innenräumen untergebracht ist, in denen die Temperatur nicht niedriger als -10⁰C wird. Der geringe Differenzdruck macht sich ferner deshalb vorteilhaft bemerkbar, weil der Kompressor einfach ausgeführt werden kann, ohne daß Undichtigkeiten zu befürchten sind.A compressor 20, which is actuated by a motor (not shown), is connected to the transmission housing 4. The high pressure side of the compressor leads to the connecting piece 21 of the blowing cylinder 5, which is located on the side of the blowing piston 7 facing away from the blowing valve 13. The high pressure of the gas is, for example, 8 at, so that the pressure difference produced by the compressor 20 is 6 at. At 8 no heating of the switch is usually not required when housed indoors where the temperature is not lower than -10 ⁰ C. The low differential pressure is also advantageously noticeable because the compressor can be designed simply without the fear of leaks.

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Zum Ausschalten wird das Blasventil 13 geöffnet. Gleichzeitig wird durch eine nicht dargestellte elektrische Steuerung der Antriebszylinder 10 des Blaskolbens 7 aus dem Hydraulikspeicher beaufschlagt. Der Blaskolben 7 setzt sich bei geöffnetem Blasventil 13 nach unten in Bewegung. Hierdurch wird das im Hochdruckbehälter (Blaszylinder 5) vorhandene Schwefelhexafluorid über den Druck von 8 at hinaus verdichtet. Die zusätzliche Verdichtung kann ohne Schwierigkeiten so bemessen werden, daß ein Druck von 16 at erreicht wird. Hierzu ist lediglich eine Verringerung des Blasvolumens auf die Hälfte erforderlich. Für die Beblasung des Lichtbogens, der beim Ausschalten zwischen dem feststehenden Schaltstück 15 und dem beweglichen Schaltstück 16 entsteht, steht dann eine Druckdifferenz von 14 at zur Verfügung. Diese Druckdifferenz ist in der Lage, den Lichtbogen auch bei den größten für solche Schalter vorkommenden Strömen mit Sicherheit zu löschen. Daraus ergibt sich, daß der Sehalter nach der Erfindung ohne Heizung auskommt, ohne daß seine Schaltleistung beeinträchtigt ist. Diese vorteilhafte Wirkung wird ausschließlich durch die Verwendung einer an sich bekannten Pumpeinrichtung bei einem Zweidruckgasschalter erreicht, dessen Hochdruck so gering gewählt wird, daß auch bei tiefen Betriebstemperaturen keine Verflüssigung zu befürchten ist.To switch off the blow valve 13 is opened. At the same time, by an electrical control (not shown), the Drive cylinder 10 of the blow piston 7 from the hydraulic accumulator applied. The blow piston 7 settles when the blow valve is open 13 moving downwards. This is what happens in the high pressure tank (Blow cylinder 5) existing sulfur hexafluoride is compressed beyond the pressure of 8 at. The additional Compression can be measured without difficulty so that a pressure of 16 at is achieved. There is only one It is necessary to reduce the blowing volume by half. For blowing out the arc that occurs when switching off between the fixed contact element 15 and the movable contact element 16 is created, a pressure difference of 14 at is then available. This pressure difference is able to control the arc even with the largest currents occurring for such switches to delete with certainty. From this it follows that the Sehalter according to the invention without heating, without its switching performance is impaired. This beneficial effect will achieved exclusively through the use of a pumping device known per se in a two-pressure gas switch, its High pressure is chosen so low that no liquefaction is to be feared even at low operating temperatures.

1 Figur1 figure

3 Ansprüche3 claims

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Claims

- D -

^ 'k /) exhaust gas switch with a closed gas circuit in which an electronegative gas, preferably sulfur hexafluoride, serving as an extinguishing agent when a blow valve is opened A high-pressure container flows into a low-pressure space, from which it is pumped back into the high-pressure space by a compressor is, characterized in that the high pressure container (5) the gas at a lower pressure than the liquefaction pressure at low operating temperatures and a blow piston (7) contains, with which the pressure is increased at the moment of switching off in a manner known per se.

2. Compressed gas switch according to claim 1, characterized in that the drive (8, 10) of the blow piston with the drive of the
Blow valve (13) is coupled in terms of control technology.

3. Compressed gas switch according to claim 1 or 2, characterized in that the blow piston (7) has a check valve (12)
and that the compressor (20) to the blow valve
(13) facing away from the cylinder (5) belonging to the blowing piston (7) is connected.

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