DE2140284A1

DE2140284A1 - Elektrischer druckgasschalter

Info

Publication number: DE2140284A1
Application number: DE2140284A
Authority: DE
Inventors: Karl Martschini; Eckhard Dr Pflaum; Heinz-H Dr Schramm; Ernst Dr Slamecka
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-08-06
Filing date: 1971-08-06
Publication date: 1973-02-15
Also published as: JPS4825867A; US3824360A; JPS5418740B2

Description

Aus der DT-OS 1 913 969 ist ein elektrischer Schalter bekannt, in dessen Schaltgefäß ein feststehendes Schaltstück, ein bewegliches Schaltstück und eine mit diesem verbundener Blaseinrichtung für ein unter einem bestimmten Druck stehendes gasförmiges Löschmittel angeordnet ist. Bei dem bekannten Druckgasschalter wird ein mit dem beweglichen Schaltstück verbundener Blaszylinder gegenüber einem feststehenden Kolben bewegt. Ausgehend von der Einschaltstellung der Schaltstücke, in der das feststehende Schaltstück die Düsenöffnung des Blaszylinders zu einem wesentlichen Teil seiner Länge durchdringt, sind beim Beginn der Ausschaltbewegung die Schaltstücke zunächst noch geschlossen; es ergibt sich dabei eine Vorkompression des vom Blaszylinder umschlossenen Gases, so daß der beim nachfolgenden Trennen der Schaltstücke entstehende Ausschaltlichtbogen sofort durch das vorkomprimierte Gas beblasen und daher schnell gelöscht wird. Der zur Erzielung einer derartigen Vorkompression benötigte Raum innerhalb des Schaltgefäßes, der sich aus dem Hub des Blaszylinders bis zum Trennen der Schaltstücke und der wirksamen Querschnittsfläche des Blaszylinders ergibt^ soll für die Sicherstellung des vorbestimmten Vorkompressionsdruckes möglichst groß sein. Andererseits erstrebt man z.B» im Hinblick auf Materialersparnis möglichst geringe Abmessungen der das Schaltgefäß begrenzenden Schaltkammer.

Die Erfindung zielt auf eine verbesserte Raumausnutzung des Aufbaus eines elektrischen Druckgasschalters ab_s in dessen Schaltgefäß ein feststehendes Schaltstück_ρ ein bewegliches Schaltstück und eine mit diesem verbundene Blaseinrichtung angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist ein in an

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sich bekannter Weise als Blarltolben ausgebildeter und mit dem beweglichen Schaltstück verbundener Düsenkörper und ein am feststehenden Schaltstück verschiebbar geführter, federbelasteter Abschirmkörper vorgesehen, der vom Düsenkörper gegen die Kraft seiner Feder aus seiner Ausschaltsteliung verschiebbar ist. Der für den Düsenkörper zur Erzielung der Vorkompression in der Einschaltstellung bereitstehende Raum nimmt dabei den Abschirmkörper zur Vergleichmäßigung des elektrischen Feldes in der Trennstrecke zwischen den Schaltstücken auf, wobei der Abschirmkörper nur dann in diesen Raum gelangt, wenn er zur Feldbeeinflussung wirksam werden soll. Abschirmkörper, die das elektrische Feld in der Trennstrecke vergleichmäßigen, sind an sich bekannt, beanspruchen aber bei den bekannten Schaltern, wie z.B. nach der DT-AS 1 055 643, vergleichsweise viel Raum.

Der federbelastete Abschirmkörper beim Druckgasschalter nach der Erfindung bietet darüber hinaus die Möglichkeit einer verbesserten Abdichtung des Düsenkörpers gegenüber dem feststehenden Schaltstück, so daß die Wirkung der Vorkompression gesteigert werden kann. Der Abschirmkörper folgt dem Düsenkörper unter der Kraft der auf den Abschirmkörper wirkenden Feder und legt sich daher mit seiner freien Stirnseite an den Randbereich der Düsenöffnung dichtend an.

Mit besonderem Vorteil deckt der Abschirmkörper in der Ausschaltstellung eine zum Eingriff mit dem beweglichen Schaltstück bestimmte Kontaktfläche ab. Diese Kontaktfläche wird also dadurch dem Einfluß des Schaltlichtfocgens entzogen«

Bei einem elektrischen Druckgasschalter nach der Erfindung mit einem zur Abfuhr von Schaltgasen hohl ausgebildeten, feststehenden Schaltstück ergibt sich ein Yo.teil, wsnn die Düse des Düsenkörpers in Ihrem engsten Bereich eine Länge aufweist ₈ die etwa dem O₈5 fels i-fachen des Durchmessers des-

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feststehenden Sclialtstückes beträgt. Der Durchmesser des feststehenden Schaltstückes stimmt bis auf ein zur Bewegung des Düsenkörpers notwendiges Spiel mit dein Durchmesser der Düse überein. Die vergleichsweise große Länge der Düse .ermöglicht eine intensive Beblasung des /iusschaltlichtbogens vom Trennen der Schaltstücke an bis zum Abheben der Düse vom feststehenden Schaltstück; die zeitliche Dauer der Beblasung in diesem Bewegungsintervall ist der Länge der Düse proportional, Während dieses Bewegungsintervalles v/erden die Schaltgase durch das hohle, als Abströmrohr ausgebildete feststehende Schaltstück abgeführt. Die Abströmung der Schaltgase kann begünstigt v/erden, wenn auch dar bewegliche Schaltstück als Abströmrohr für Schaltgase hohl ausgeführt ist.

Bei einer Gasströnsung_s die radial gegen den Lichtbogen geführt und von dort axial weitergeleitet wird» können sich Stellen schwacher Beblasung ergeben= Diese können durch eine axiale Strömungskomponente der Gasströmung aus dem kritischen Bereich der Trennstrecke verlagert werden. Zu diesem Zweck verwendet man vorteilhaft im Düsenkörper vorgesehene geeignete Kanäle, Der Strömungswinkel der Kanäle im Bereich der Einmündung in die Düse beträgt bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel zwischen 20 und 5O₉ bezogen auf die Düsenkörperachse. "

Beim Druckgasschalter nach der Erfindung umschließt der Düsenkörper das feststehende Schaltstück_s wobei es die Düse durchsetzt. Gemeinsam mit dem Abschirmkörper ₃ der sich vorteilhaft unter Federkraft gegen den Düsenkörper in der Einschaltstellung legt, ergibt sich die für die Blaseinrichtung günstige Abdichtung_s die jedoch auch In dem den Abschirmkörper umgebenden Raum während der Ausschaltbewegung bis zum Ähhehen des Düseulcörpers vom Abschirmkörper wirkt. Um einen nachteiligen Unterdruck in diesen Raum zu vermeide^ isx er -

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in der Einschaltstellung mit dem Inneren des feststehenden
Schaltstückes durch eine Öffnung verbunden; damit werden unerwünschte Druckdifferenzen ausgeglichen.

Die Ausnutzung des vom Schaltgefäß eines elektrischen Druckgasschalters nach der Erfindung eingenommenen Raumes läßt
sich verbessern, wenn, wie bei einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen ist, das Schaltgefäß zumindest teilweise
als Blaskolbenzylinder dient.

Zur verbesserten Ausbildung des elektrischen Feldes der
Trennistrecke zwischen den Schaltstücken kann der Düsenkörper mat einer elektrisch leitenden Einlage versehen sein.

Die Ausnutzung des vom Schaltgefäß beanspruchten Raumes läßt sich durch Vergrößerung des nutzbaren Kompressionsraumes
weiter verbessern. Bei einem elektrischen Druckgasschalter
nach der Erfindung mit mehreren am beweglichen Schaltstück
angeordneten, federbelasteten Lamellen zur Stromübertragung und einem diese Lamellen umgebenden Rohr ist daher das Rohr als Träger für den Blaskolben ausgebildet. Damit ergibt sich eine Verkürzung der Kanäle und eine Verringerung der axialen Länge des Düsenkörpers,

Weitere Vorteile und Einzelheiten des elektrischen Druckgasschalters nach der Erfindung sind anhand der Zeichnung mit
einem Ausführungsbeispiel beschrieben.

In der Figur ist in einer schematisch vereinfachten Darstellung der Querschnitt des Löschsystems eines Hochspannungsleistungsschalters gezeichnet, das rechts der Mittellinie die Einschaltstellung und links der Mittellinie die Ausschaltstellung einnimmt. Ein zum Schalter gehörendes geerdetes Metallgehäuse, das das als Löschmittel verwendete Schwefelhexafluorid (SF-)

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mit einem Druck von beispielsweise 8 at sowie den Antrieb des beweglichen Schaltstückes gemeinsam mit dem als Blaskolben dienenden Düsenkörper aufnimmt, ist der Einfachheit halber nicht gezeichnet. Das gleiche Löschsystem kann auch für Freiluftschalter konventioneller Bauart verwendet werden. Die für diesen Fall noch erforderliche Befestigung des Löschsystems am Stützer des Schalters und der Antrieb des beweglichen Schaltstückes ist zeichnerisch nicht dargestellt.

Der als elektrischer Druckgasschalter aufgebaute Hochspannungsleistungsschalter weist ein Schaltgefäß 1 auf, das über einen Träger 2 ein feststehendes Schaltstück 3 sowie ein bewegliches Schaltstück 4 und einen damit verbundenen Blaskolben 5 aufnimmt. Der Blaskolben 5 ist als Düsenkörper ausgebildet und enthält eine dem äußeren Durchmesser des feststehenden Schaltstückes 3 angepaßte Düse 6.

Am feststehenden Schaltstück 3 ist ein Abschirmkörper 7 verschiebbar geführt, der von einer Feder 8 belastet ist. Der Abschirmkörper 7 ist vom Düsenkörper 5 gegen die Kraft der Feder 8 aus seiner Ausschaltstellung verschiebbar. In der Ausschaltstellung deckt der Abschirmkörper 7 eine zum Eingriff mit dem beweglichen Schaltstück 4 bestimmte Kontaktfläche 9 ab; in der Einschaltstellung berührt die freie Stirnseite des Abschirmkörpers 7 den Randbereich der Düse 6 "und dichtet damit den Kompressionsraum 10 gut ab.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel dient das Schaltgefäß zumindest teilweise als Zylinder für den Blaskolben 5. Damit wird der zur Erzeugung einer Gasströmung vorgesehene Kompressionsraum 10 im wesentlichen vom Schaltgefäß 1, dem beweglichen Schaltstück 4 und einer Schaltstückführung 11 begrenzt. Sowohl das bewegliche Schaltstück 4 als auch das feststehende Schaltstück 3 ist zur Abfuhr von Cchalt^acen hohl ausgebildet. Die das feststehende Schaltstück 3 in der

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Einschaltstellung umfassende Düse 6 weist eine Länge auf, die etwa dem Durchmesser des beweglichen Schaltstückes entspricht. Dadurch ergibt sich eine intensivere Beblasung des Ausschaltlichtbogens bis zum Abheben der Düse vom feststehenden Schaltstück 3. Bis zum Abheben des Düsenkörpers 5 vom feststehenden Schaltstück 3 folgt der Abschirmkörper 7 dem Düsenkörper 5 federbelastet nach. Der Abschirmkörper 7 dient zur Vergleichmäßigung des elektrischen Feldes in der Trennstrecke. Er besteht aus einem Isolierstoff und kann auf seiner Innenseite 12 mit einem elektrisch leitenden Belag versehen sein.

Der Düsenkörper 5 enthält Kanäle 13, die das Löschgas, insbesondere SFg, aus dem Raum 10 unter einem eine axiale Strömungskomponente bewirkenden Strömungswinkel, vorzugsweise bezogen auf die Düsenkörperachse, führen. Diese Gasführungskanäle sind über den Umfang des Rohres 18 gleichmäßig verteilt.

Um während der Aus schal tbewegung eine diese hemmende Druckdifferenz in dem den Abschirmkörper 7 enthaltenden Raum 14 des Schaltgefäßes 1 zu vermeiden, ist der Träger 2 mit einer Öffnung 15 versehen, die den Raum 14 mi^Üem Inneren des feststehenden Schaltstückes 3 verbindet.

Zur Vergleichmäßigung des elektrischen Feldes in der Trennstrecke kann der Düsenkörper 5 mit einer elektrisch leitenden Einlage 16 versehen sein. Der Düsenkörper 5 ist an seiner dem feststehenden Schaltstück 3 zugewandten Stirnseite konkav geformt und bildet mit dieser Stirnseite eine die Blaskolbenzylinderwände abdeckenden Schirm, der bevorzugt als Staub- und Lichtbogenschutz wirkt. Die konkav geformte Stirnseite des Düsenkörpers 5 entspricht der Formgebung der Außenfläche des Abschirmkörpers 7, so daß sich ein die Gasströmung günstig beeinflussender Ringkanal ge^on Ende der Ausschaltbewegung ergibt.

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Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind am beweglichen Schaltstück 4 federbelastete Lamellen 17 zur Stromübertragung angeordnet, die von einem Rohr 18 umgeben sind. Zur Vergrößerung des wirksamen Kompressionsraumes 10 kann das Rohr 18 als Träger für den Blaskolben 5 herangezogen werden.

Beim Druckgasschalter nach der Erfindung ist durch den verschiebbaren Abschirmkörper, der nur im Bedarfsfall - nämlich in der Ausschaltstellung - eine großflächige und damit den Feldverlauf in der Trennstrecke verbessernde Elektrode bildet^ der für eine Vorkompression erforderliche Raumbedraf gering gehalten» Gleichzeitig wird die Wirkung der Vorkompression durch die im Zusammenwirken des Düsenkörpers mit dem Abschirmkörper erzielte Abdichtung gesteigert=

11 Ansprüche
1 Figur

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Claims

2140204 VPA 71/3766 Patentansprüche

1./Elektrischer Druckgasschalter, in dessen Schaltgefäß ""ein feststehendes Schaltstück, ein bewegliches Schaltstück und eine mit diesem verbundene Blaseinrichtung angeordnet, ist, gekennzeichnet durch einen in an sich bekannter Weise als Blaskolben (5) ausgebildeten und mit dem beweglichen Schaltstück (4) verbundenen Düsenkörper und einen am feststehenden Schaltstück (3) verschiebbar geführten, federbelasteten Abschirmkörper (7)» der vom Düsenkörper (5) gegen die Kraft seiner Feder (8) aus der Ausschaltstellung verschiebbar ist.

2. Elektrischer Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschirmkörper in der Ausschaltstellung eine zum Eingriff mit dem beweglichen Schaltstück (4) bestimmte Kontaktfläche (9) abdeckt.

3. Elektrischer Druckgasschalter nach Anspruch 1 mit einem zur Abfuhr von Schaltgasen hohl ausgebildeten, fe -^stehenden Schaltstück, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (6) des Düsenkörpers (5) eine Länge aufweist, die etwa das 0,5- bis 1-fache des Durchmessers des feststehenden Schaltstückes (3) beträgt. '

4. Elektrischer Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Schaltstück (4) als Abströmrohr für Schaltgase hohl ausgeführt ist.

5. Elektrischer Druckgasschalter nach einem der .Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (5) Kanäle (13) enthält, die das Löschgas unter einem eine axiale Strömungskomponente bewirkenden Strömungswinkel der Düse (6) zuführen.

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6. Elektrischer Druckgasschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungswinkel der Kanäle (13) im Bereich der Einmündung in die Düse (6) zwischen 20 und 50°, bezogen auf die Düsenkörperachse, beträgt.

7. Elektrischer Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der den Abschirmkörper (7) umgebende Raum (14) des Schaltgefäßes (1) in der Einschaltstellung mit dem Inneren des feststehenden Schaltstückes (3) durch eine Öffnung (15) verbunden ist.

8. Elektrischer Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltgefäß (1) zumindest teilweise als Blaskolbenzylinder dient.

9. Elektrischer Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper(5) mit einer elektrisch leitenderyfeinlage (16) versehen ist.

10. Elektrischer Druckgasschalter nach einem der Ansprüche bis 9 mit mehreren, am beweglichen Schaltstück angeordneten, federbelasteten Lamellen und einem diese umgebenden Rohr, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (18) als Träger für den Blaskolben (5) ausgebildet ist.

11. Elektrischer Druckgasschalter nach einem der Ansprüche bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (5) an seiner dem feststehenden Schaltstück (3) zugewandten Stirnseite konkav geformt ist.

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