DE2209287C3 - Elektrischer Druckgasschalter - Google Patents

Description

vird das komprimierte Lösch- und Isoliergas so ange aufgespart, bis der Lichtbogen eine für eine günstige Beeinflussung genügende Länge aufweist.

Zusätzlich ergibt sich durch Anordnung einer Verlängerung an der Isolierung der Vorteil, daß auch deine induktive Ströme sicher abgeschaltet werden können. Bei Abschaltung derartiger induktiver Ströme besteht nämlich bei starker Lichtbogenbeblasung die Gefahr, daß der wegen des geringen Stromes nur schwach ausgebildete Lichtbogen vor dem ie Stromnulldiirchgang abgerissen wird, was zu unzulässigen Oberspannungen führt. Durch den Schieberkörper wird die Beblasung über einen Ringspalt in dem kurzen Anfangsber-ich der Schaltbewegung, in der Lichtbogen kleiner induktiver Ströme vorzeitig unterbrochen werden könnten, gedrosselt, so daß das unerwünschte Abreißen des Lichtbogens verhindert wird.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die Verlängerung zum freien Ende hin zur Führung der Lösch- ao gasströmung düsenförmig erweitert ist. Auf diese Weise wird die von der Blaseinrichtung erzeugte Löschgasströmung nicht nur in radialer Richtung im Bereich des Lichtbogens getrieben; es ergibt sich auch eine wesentliche axiale Gasströmungskomponente, die den Lichtbogen in die Mitte der düsenförmigen Schaltstücke hineintreibt.

Der sich durch die Verlängerung und ihre gegebenenfalls vorgesehene düsenförmige Erweiterung ergebende Vorteil besteht weiterhin darin, daß durch die Abdeckung der vorderen Kante des Gleitkontaktringes der Lichtbogen zu einer Schleifenbildung veranlaßt wird. Dabei wird die Tendenz ausgenutzt, daß der Lichtbogen rechtwinklig aus seiner Fußpunktfläche austritt. Die durch die Schleifenbildung entstehenden elektrodynamischen Kräfte haben die gleiche Richtung wie die Kräfte, die die Gasströmung auf den Bogci. ausübt. Diese Kräfte treiben den Bogen zur Schaltstückmitte hin.

Durch Anwendung der Erfindung ist es möglich, die Gasströmung verzögert freizugeben, so daß sich eine Vorlaufzeit des Kontaktsystems einstellt.

An Hand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines elektrischen Druckgasschalters nach der Erfindung beschrieben und die Wirkungsweise erläutcrt. In

Fig. 1 ist ein elektrischer Druckgasschalter, zum Teil in einem Längsschnitt, dargestellt; die

F i g. 2 bis 7 zeigen die Kontaktanordnung des elektrischen Druckgasschalters nach Fig. 1 in unterschicdlichen Stellungen während des Ausschaltvorganges; in

Fig. 8 ist tine weitere Kontaktanordnung für einen Schalter nach Fig. 1 als Einzelheit schematisch dargestellt; die

Fig. 9 zeigt schematisch eine Weiterbildung der Kontaktanordnung nach F i g. 8.

Der in Fig. I dargestellte Hochspannungsschalter für beispielsweise 11OkV₁ in dem Schwefelhexafluorid als Lösch- und Isoliermittel verwendet wird, ist der Einfachheit halber nur mit den zum Verständnis erforderlichen Teilen ohne die auf Erdpotential liegenden Schalterteile, den Antrieb und die Stützisolatorcn gezeichnet. Der als Druckgasschalter aut'gcbautc elektrische Sei ,alter weist eine z. R. aus Porzcllan bestehende Schaltkammcr 1 auf, die an ihrem oberen Ende ein ni'/lit weiter dargestelltes Anschlußstück trägt. An diesem Anschlußstück ist ein in das Innere der Schaltkammcrl ragender metallischer Hohlkörper 2 befestigt, der ein feststehendes Schaltstück 3 trägt. Dem Schaltstück 3 liegt ein feststehendes Schaltstück 4 gegenüber. Beide Schaltstücke 3 und 4 sind zur Abführung der Schaltgase hohl ausgebildet und an ihren gegenüberliegenden Stirnseiten düsenförmig gestaltet.

Die beiden feststehenden Schaltstücke 3 und 4 sind in der Einschaltstellung durch ein Überbrüclcungsschaftstück verbunden, das eine rohrförmige Hülse 6 aufweist. Im Innern der rohrförmigen Hülse 6 sind federbelastete Kontaktlamellen 7 gelagert, die mit vorbestimmtem Kontaktdruck mit ihren Kontaktflächen 8 gegen die feststehenden Schaltstücke 3 und 4 gedrückt sind. Die rohrförmige Hülse 6 trägt einen Gleitkontaktring 9 aus lichtboge.nfestem, elektrisch leitendem Material unter Zwischenlage einer elektrischen Isolierung 10.

Die rohrförmige Hülse 6 ist in einen Koppelkörper 18 eingeschraubt, der über Befestigungselemente 19 mit einem Rohr 20 aus Isolierst. Λ verbanden ist, das einen Blaszylinder bildet.

Der Blaszylinder trägt auf seiner Stirnseite 21 einen Düsenkörper, der das feststehende Schaltstück 3 umgibt. Das Rohr 20 ist beispielsweise aus einem Stück, z. B aus faserverstärktem Kunsstoff, hergestellt. Das Rohr 20 wird während der Ausschaltbewegung gemeinsam mit dem Überbrückungsschaltstück 6 über einen relativ feststehenden Kolben 24 gezogen, so daß eine Löschmittelströmung bereitgestellt wird. Am Koppelkörper 18 greifen Zugstangen 12 an, die an einem Bolzen 13 gelenkig gelagert sind. Mit den Zugstangen 12 ist ein nicht näher dargestelltes Antriebsglied gekoppelt, das den Schalter aus der rechts der Mittellinie gezeichneten Einschaltstellung in die links dargestellte Ausschaltstellung bewegt.

Die Schaltkammer 1 ist vollständig mit Schwefelhexafluorid unter einem Druck von beispielsweise 4 Atmosphären gefüllt. Beim Ausschalten bewegt sich die rohrförmige Hülse 6 zusammen mit dem Rohr 20 von oben nach unten. Dabei wird das innerhalb des Rohres 20 vorhandene Schwefelhexafluorid komprimiert, weil es beim Beginn der Ausschaltbewegung noch nicht abströmen kann. Erst wenn das Rohr 20 etwa die Hälfte seines Hubes zurückgelegt hat, gleiten die Kontaktlamellen 7 und der Gleitkontaktrhig 9 vom feststehenden Schaltstück 3 ab, so daß mit der galvanischen Trennung ein Auslaßquerschnitt entsteht. Durch diesen strömt das bis dahin komprimierte Schwefelhexafluorid in die von den| bfiden feststehenden Schaltstücken 3 und 4 gebilde ten Abströmdüsen. Der Lichtbogen wird dabei vo Gleitkontaktring 9 auf die am Schaltstück 4 vorgesc hcnen Abbrandelektroden aus lichtbogenfestem Ma tcrial kommuticrt und durch die günstigen Stm mungsverhä'.nisse, die an den Düsen vorliegen, ge löscht

In der Ausschaltstcllung ist die Trennstrecke zwi sehen den Schaltstücken 3 und 4 frei. Es herrscht nu eine geringe Feldstärke, weil dii Schaltstücke al großflächige Elektroden ein gleichmäßiges Feld ergc| hen.

Die F i g. 2 zeigt in einem Ausschnitt die festst henden Schallstücke 3 und 4 und das noch im Ei griff befindliche Ubcrbrückungsschaltstiick. Dab stützen sieh die Kontaktlamcllcn 7 unter dem Druc ihrer Federn 17 mit ihren Kontaktflächen 8 an de

Außcnmantelfläche des feststehenden Schaltstückcs 3 Weiterbildung der Erfindung die Isolierung 1· eine

ab. Der Strom fließt über einen mit der gestrichelten Verlängerung 31 besitzen, die dem Gleitkontakt-

Linic bezeichneten Weg. Im Verlauf der Ausschalt- ring 9 als Schieberkörper vorgelagert ist und das freie

bewegung gelangt die rohrfürmige Hülse 6 in die aus Ende des Übcrbrückungsschaltstückes bildet. Die

H i g. 3 ersichtliche Lage, bei der die Kontaktlamel- 5 Verlängerung 31 umgibt das Übcrbrückungsschalt-

len 7 noch nicht vom Schaltstück 3 getrennt sind, sich stück 3 in der gezeichneten Lage mit geringem Spalt,

jedoch mit vorspringenden Ansätzen 16 an einem so daß sich bei kleinen Lichtbogen 30, die beim Ab-

stirnseitigen vorspringenden Rand 15 des Gleitkon- schalten geringer induktiver Ströme auftreten, zu-

takkinges 9 abstützen. Der Rand 15 bildet einen An- nächst nach dem Trennen des Glcitkontaktringes9

schlag für die Kontaktlamellen 7. Der Strom fließt in io vom Schaltstück 3 noch keine oder nur eine geringe

der in F i g. 3 gezeichneten Stellung der Kontakte Gasströmung ergibt (Spaltdichtung). Erst wenn der

vom Schaltstück 3 über den Gleitkontaktring zu den die Gasströmung drosselnde Schieberkörper 31 die

Kontaktlamellcn 7 und von dort zum Schaltstück 4. Gasströmung freigibt, setzt die Beblasung des Ltcht-

Im weiteren Verlauf der Ausschaltbewegung fließt bogens 30 ein, so daß die Gefahr des Abreißens vor der Strom, wie der Fig.4 zu entnehmen ist, nur 15 dem Stromnulldurchgang und damit die Gefahr aufnoch über den Gleitkontaktring 9, der vom Über- tretender Überspannungen weitgehend beseitigt ist.
brückungsschaltstück über die elektrische Isolierung Die Verlängerung 31 kann vorteilhaft mit einer 10 getragen ist. Damit ergibt sich ein eindeutiger konischen Düsenöffnung 32 versehen sein, die zur Strompfad, der zu keiner unerwünschten dynami- Führung der Löschgasströmung 33 dient. Die konischen Beeinflussung des Kontaktsystems führen 20 sehe Düsenöffnung bewirkt zusätzlich zu der radialen kann. Strömungskomponente eine Gasströmung in axialer

In der aus F i g. 5 ersichtlichen Lage des Über- Richtung, die den Lichtbogen 30 in die Mitte der brückungsschaltstückes 6 ist nach erfolgter Trennung Schaltstücke 3,4 treibt. Diese Wirkung der Konides Gleitkontaktringes 9 am Schaltstück 3 ein Licht- sehen Düsenöffnung kann, wie in den F i g. 2 bis 9 bogen 30 gezogen, dessen einer Fußpunkt am Schalt- 25 dargestellt ist, durch eine unsymmetrische Düsenanstück3 und dessen anderer Fußpunkt am Gleitkon- ordnunjr der beiden Schaltstücke 3 und 4 unterstützt taktring 9 ansetzt. Die Anordnung des Gleitkontakt- werden, bei der die Düse des Schaltstückes 4 einen ringes 9 und der ihn tragenden elektrischen Isolie- größeren Durchmesser als die des Schaltstückes 3 rung 10 ist dabei zusätzlich so getroffen, daß der aufweist.

Lichtbogen 30 seinen Fußpunkt vom Gleitkontakt- 30 Die Verlängerung 31 bringt weiterhin den Vorteil ring 9 nicht beispielsweise auf die äußere Mantelseite mit sich, daß die Blaseinrichtung gegenüber der therder rohrförmigen Hülse 6 verlagern kann. Die Isolie- mischen Lichtbogenstrahlung besser geschützt wird, rung 10 bildet damit eine Barriere für den Lichlbo- In einigen Fällen kann man an Stelle des für Hochgen zur Verhinderung einer Auswanderbewegung. leistungsschalter verwendeten Polytetrafluorethylen?

Die F i g. 6 zeigt eine Stellung des Überbrückungs- 35 ein in anderen Schaltern bisher mit gutem Erfolg an-

schaltstückes 6, bei der der Lichtbogen 30 vom Gleit- gewendetes Gießharz einsetzen. Die Verlängerung 31

kontaktring 9 auf das Schaltstück 4 kommutiert. In deckt die Stirnseite des Gleitkontaktkörpers 9 ab, se

der in F i g. 7 dargestellten Kontaktanordnung brennt daß der Lichtbogen gezwungen wird, eine Schleife

der Lichtbogen zwischen beiden feststehenden zum feststehenden Schaltstück 3 zu bilden. Die dabe

Schaltstücken 3 und 4. Im übrigen sind in den F i g. 2 40 entstehenden elektrodynamischen Kräfte treiben der

bis 7 gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen verse- Lichtbogen in erwünschter Weise gemeinsam mit dei

hen. Gasströmung 33 in die Mitte der Schaltstücke:

Wie aus F i g. 8 zu ersehen ist. kann in einer und 4.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 ter. Im Kontaktsystem dieses Schalters ist der Gleit- Patentansprüchc: kontaktring mit der rohrförmigen Hülse leitend ver bunden, so daß sich eine Stromverzweigung in zwei

1. Elektrischer Druckgasschalter mit einer aus parallele Hauptpfade, zum einen durch alle Kontakt-Kolben und Zylinder bestehenden Blaseinrich- 5 lamellen und zum anderen durch die Hülse ergibt, tung, mit zwei feststehenden düsenförmigen Dies kann insbesondere bei hohen Strömen zu einer Schaltstucken und einem diese in der Einschalt- nachteiligen Beeinflussung der Kontaktanordnung stellung verbindenden rohrförmigen Überbrük- führen.

kungsschaltstück, das aus im Innern einer rohr- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde;, einen förmigen Hülse federnd gelagerten Kontaktlamel- io Druckgasschalter der eingangs genannten Art so lea und einem stirnseitig gefaßten Gleitkontakt- weiterzubilden, daß bei hohen Strömen keine ungünring aus lichtbogenbeständigem Material besteht, stige dynamische Beeinflussung des Kontaktsystems, dadurch gekennzeichnet, daß die rohr- insbesondere kein Abheben der Kontaktlamellen auf förmige Hülse (β) den Gleitkontaktring (9) unter Ca Gjeitkontaktringseite, durch eine Stromverzwei-Zwischenlage einer elektrischen Isolierung (10) 15 gung in parallele Pfade auftreten kann,
tragt und daß der Gleitkontaktring (9) in der Ein- Nach der Erfindung wird dies dadurch gelöst, daß schaltstellung von den Kontaktlamellen (7) galva- die rohrförmige Hülse den Gleitkontaktring unter nisch getrennt und bei der Ausschaltbewegung Zwischenlage einer elektrischen Isolierung irägt und unmittelbar w Trennung der Kontaktlamellen daß der Gleitkontaktring in der Einschaltstellung von (7) von dem aoch mit ihm leitend verbundenen, 20 den Kontaktlamellen galvanisch getrennt und bei der feststehenden Schaltstück (3) galvanisch mit den Ausschaltbewegung unmittelbar vor Trennung der Kontaktlamellen (7) verbunden ist Kontaktlamellen von dem noch mit ihm leitend ver-

2. Elektrischer Druckgasschalter nach An- bundenen, feststehenden Schaltstück galvanisch mit spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleit- den Kontaktlamellen verbunden ist.

kontaktring (9) auf seiner den Kontaktlamellen 35 Damit ist sichergestellt, daß die Kontaktlamellen (7) zugewandten Stirnseite einen vorspringenden beim Abheben voct feststehenden Schaltstück mit Rand (15) aufweist, der einen Anschlag für die dem vom Überbriickungsschaltstück isoliert getragefederbelasteten Kontaktlamellen (7) bildet nen Gleitkontaktring in Eingriff gelangen, so daß

3. Elektrischer Druckgasschalter nach An- sich kein Lichtbogen zwischen dem feststehenden spruch 1 oder I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die 3° Schaltstück und den Kontaktlamellen ergeben kann, elektrische Isolierung (tO) auf der freien Stirn- Damit ist auch die Gefahr verringert, daß die Konseite des Überbrückungsschaitstückcs (6) eine taktlamellen durch Lichtbogenfußpunktbildung beVerlängerung (31) besitzt, die >n der Einschalt- schädigt werden können.

stellung dichtend am feststehenden Schaltstück Bei einer aus der deutschen Auslegeschrift

(3) anliegt. 35 1207 991 bekannten Ausführungsform ist das die

4. Elektrischer Druckgasschalter nach An- feststehenden Schaltstücke in der Einschaltstellung spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver- verbindende Übergangsschaltstück so ausgebildet, längerung (31) zum freien Ende hin zur Führung daß es nebea den federnd gelag&sten Kontaktlamelder Löschgasströmung (33) düsenförmig erwei- len keinen Gleitkontaktring enthält, der auf dem tert ist. 40 einen feststehenden Schaltstück gleitet. Vielmehr ist

das Überbriickungsschaltstück an seiner freien Stirn-

seite dem feststehenden Schaltstück mit radialem Abstand zugeordnet, so daß im Verlauf der Ausschaltbewegung bei Ablauf der Kontaktlamellen vom fest-45 stehenden Schaltstück der Lichtbogen an den Kon-

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen taktlamellen ansetzt, was im Interesse einer großen Druckgasschalter mit einer aus Kolben und Zylinder Lebensdauer und sicheren Kontaktgabe bei späteren bestehenden Blaseinrichtung, mit zwei feststehenden Schaltfotgen unerwünscht ist.

düsenförmigen Schaltstucken und einem diese in der Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des

Einschaltstellung verbindenden rohrförmigen Über- 50 elektrischen Druckgasschalters nach der Erfindung brückungsschaltstück, das aus im Innern einer rohr- weist der Gleitkontaktring auf seiner den Kontaktlaförmigen Hülse federnd gelagerten Kontaktlamellen melien zugewandten Stirnseite einen vorspringenden und einem s ti inseitig gefaßten Gleitkontaktring aus Rand auf, der einen Anschlag für die federbelasteten lichtbogenbeständigem Material besteht Kontaktlamellen bildet. Aus der deutschen Auslcge-

Ein derartiger Schalter ist aus der deutschen Of- 55 schrift 1 207 991 ist es an sich bekannt, die Hülse mit fenlegungsschrift 1913 973 bekannt Der bekannte vorspringenden Rändern als Anschlag für die feder-Schalter weist ein Überbriickungsschaltstück auf, mit belasteten Kontaktlamellen zu versehen,
dem der Zylinder der Blaseinrichtung starr gekoppelt In Weiterbildung des Erfindurtgsgcdankens besitzt

ist, so daß er im VeHauf der Ausschaltbewegung in die elektrische Isolierung auf der freien Stirnseite des die gleiche Richtung wie das Überbrückungsschalt- So Überbrückungsschaltstückes eine Verlängerung, die stück bewegt wird. Der Zylinder arbeitet mit dem re- in der Einschaltstellung dichtend am feststehenden lativ feststehenden Kolben der Blaseinrichtung zu- Schaltstück anliegt. Die Verlängerung bildet einen »ammen, so daß während der Ausschaltbewegung Schieberkörper, der das Schaltstück mit einem Pasdas gasförmige Löschmittel, insbesondere Schwefel- sungsspiel umgeben kann und die Trennstrecke zwihexafluorid (SF₆), in den Bereich der Trennstrecke 65 sehen dem feststehenden Schaltstück für das von der zwischen den beiden feststehenden düsenförmigen Blaseinrichtung komprimierte Löschgas erst nach Schaltstucken getrieben wird. Der bekannte elcktri- einer gewissen Vorlaufzcit des Kontaktsystems auf sehe Schalter arbeitet als sogenannter Eindruckschal- den bereits gezogenen Lichtbogen freigibt. Dadurch