DE2215656A1 - Elektrischer druckgasschalter - Google Patents

Elektrischer druckgasschalter

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Description

Zusatz zu Patent (Anmeldung P 22 09 287.1)
Das Hauptpatent (Anmeldung P 22 09 287.1) bezieht
sich auf einen elektrischen Druckgasschalter mit einer aus Kolben und Zylinder bestehenden Blaseinrichtung, mit zwei feststehenden düsenförmigen Schaltstücken und mit einem diese Schaltstücke umgebenden und in der Einschaltstellung verbindenden Überbrückungsschaltstück, das mit einem Gleitkontaktring aus lichtbogenbeständigem Material und federbelasteten Knntaktlamellen versehen ist. Zur Verbesserung der Lichtbogenkommutierung während des Ausschaltvorganges wird im Hauptpatent vorgeschlagen, daß das Überbrückungsschaltstück den Gleitkontaktring unter Zwischenlage einer elektrischen Isolierung trägt und daß der Gleitkontaktring und die Kontaktlamellen bei deren Trennung von dem einen feststehenden Schaltstück elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
Das Überbrückungsschaltstück, das das eine feststehende Schaltstück auch während der Ausschaltbewegung umgibt, kann bei Schaltern für hohe Schaltleistungen wegen des geforderten großen Querschnitts zu einer konstruktiven Ausbildung der Kontaktanordnung führen, die die Trennstrecke zwischen den beiden Schaltstücken während der Öffnungsphase zumindest teilweise verdämmt, wodurch sich im Strömungsschatten des Gleitkontaktringes heißes Löschgas ablagern kann. Die Erfindung zielt darauf ab, diesen Strömungsschatten zu beseitigen, um zu einem verbesserten Ausschaltverraögen zu gelangen.
In Weiterbildung des Hauptpatents wird erfindungsgemäß dem Strömungskanal zwischen der Blaseinrichtung und den hohlen
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Schaltstücken ein Löschgas zum Gleitkontaktring führender Nebenweg zugeordnet, der in der Einschaltstellung verschloss sen ist und im Verlauf der Ausschaltbewegung selbsttätig freigegeben wird.
Durch die vom Nebenweg im Verlauf der Ausschaltbewegung zum Gleitkontaktring geführte Löschgasströmungskomponente werden Ablösegebiete in der Löschgasströmung vermieden. Durch Anwendung der Erfindung wird in der Trennstrecke zwischen den beiden feststehenden Schaltstücken ein Strömungsfeld erzeugt, das günstige Lösch- und Kühleigenschaften hat und somit bei elektrischen Druckgasschaltern eine Steigerung der Ausschaltleistungen bewirkt.
Bei einer ersten Ausführungsform des Druckgasschalters nach der Erfindung ist vorgesehen, daß der Nebenweg im Bereich der Trennstrecke zwischen beiden feststehenden Schaltstücken beginnt und hinter dem Düsenkörper des einen Schaltstückes endet. Dabei kann der Nebenweg vom Außenmantel des einen düsenförmigen Schaltstückes und dem dieses Schaltstück umgebenden überbrückungsschaltstück begrenzt sein. Der Ausgang des Nebenweges ist hierbei vorteilhaft von mindestens einer in Strömungsrichtung hinter dem Düsenkörper angeordneten durchgehenden, radial gerichteten Ausnehmung im hohlen Schaltstück gebildet. Es ist jedoch auch möglich, daß der Nebenweg durch mindestens eine parallel zur Schaltstückachse verlaufende Ausnehmung im Düsenkörper des Schaltstückes gebildet ist.
In beiden Fällen können vorteilhaft mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Ausnehmungen vorgesehen werden.
Bei der Ausführungsform mit Ausnehmungen im hohlen Schaltstück ergibt sich für den damit verbundenen Düsenkörper ein einfacher rotationssymmetrischer Körper, der die Möglichkeit eröffnet, als lichtbogenbeständiges Material beispielsweise
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Graphit zu verwenden. Sofern die mit den Ausnehmungen im hohlen Schaltstück verbundene Querschnittsverringerung aus elektrischen Gründen unerwünscht ist, kommen auch Ausnehmungen im Düsenkörper in Betracht, die z.B. durch parallel zur Düsenachse verlaufende Ausfräsungen hergestellt sind.
Bei beiden Ausführungsformen wird die Löschgasströmung in Abströmungsrichtung hinter dem Gleitkontaktring verzweigt, wobei der Hauptströmungszweig durch das Innere der Düse des einen feststehenden Schaltstückes geführt ist und die Strömung des anderen Zweiges den Nebenweg passiert. Die Verzweigung kann dabei so dimensioniert werden, daß die den Lichtbogen in die Mitte der beiden feststehenden Schaltstücke treibende Löschgasströmung nicht oder nur unwesentlich vermindert ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Nebenweg von mindestens einer quer zur Achse des Überbrückungsschaltstückes verlaufenden, die Isolierung und den Gleitkontaktring durchsetzenden Bohrung gebildet. Auch hierbei können mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Bohrungen vorgesehen sein. Bei dieser Ausführungsform des Druckgasschalters nach der Erfindung wird die Löschgasströmung in Abströmungsrichtung vor dem Gleitkontaktring verzweigt und hinter dem Gleitkontaktring wieder vereinigt, was in einigen Fällen Vorteile bietet»
An Hand der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele eines elektrischen Druckgasschalters nach der Erfindung beschrieben.
Die Figur 1 zeigt einen elektrischen Druckgasschalter, zum Teil in einem Längsschnitt in schematischer Darstellung.
Die Figur 2 zeigt eine Kontaktanordnung für hohe Schaltleistungen in einer zwischen der Ein- und Ausschaltstellung des Schalters eingenommenen Stellung des Überbrückungsschaltstückes ohne einen Löschgas zum Gleitkontaktring führenden Nebenweg.
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In Fig. 3 ist ein der Figur 2 entsprechendes Kontaktsystera mit einem Nebenweg in einer ersten Ausführungsform schematisch dargestellt.
Die Figur 4 zeigt einen zur Figur 3 zugehörigen Seitenriß.
In Fig. 5 ist in einer der Figur 2 entsprechenden zweiten Ausführungsform ein Kontaktsystem mit einem Nebenweg für Löschgas schematisch dargestellt.
Die Figur 6.zeigt einen zur Figur 5 zugehörigen, zur HgIfte gezeichneten Seitenriß.
Die Figur 7 zeigt eine dritte Ausführungsform eines Nebenweges für das Löschgas in einer der Figur 2 entsprechenden Darstellung.
Der in Fig. 1 dargestellte Hochspannungsschalter für beispielsweise 110 kV, in dem Schwefelhexafluorid als Lösch- und Isoliermittel verwendet wird, ist der Einfachheit halber nur mit den zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Teilen gezeichnet. Es fehlen z.B. Antrieb und Stützisolatoren. Im Innern der beispielsweise aus Porzellan bestehenden Schaltkammer 1 ist ein metallischer Hohlkörper 2 angeordnet, 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 ÜberbrUckungsschaltstück 6 verbunden, das rohrförmig ausgeführt ist. Im Innern des rohrförmigen überbrückungsschaltstückes 6 sind federbelastete Lamellen 7 gelagert, die mit vorbestimmten! Kontaktdruck mit ihren Kontaktflächen 8 gegen die feststehenden Schaltstücke 3 und 4
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gedrückt sind. Das Überbrückungsschaltstück 6 trägt einen Gleitkontaktring 9 aus lichtbogenfestem, elektrisch leitendem Material unter Zwischenlage einer elektrischen Isolierung 10. Das rohrförmige Überbrückungsschaltstück 6 ist in einen Koppelkörper 18 eingeschraubt, der über Befestigungselemente
19 mit einem Isolierstoffrohr 20 verbunden ist, das einen Blaszylinder bildet.
Der Blaszylinder trägt auf seiner Stirnseite 21 einen Düsenkörper, der das feststehende Schaltstück 3 umgibt. Das Isolierstoff rohr 20 ist beispielsweise aus einem Stück, z.B. aus faserverstärktem Kunststoff, hergestellt. Das Isolierstoffrohr 20 wird während der Ausschaltbewegung gemeinsam mit dem Überbrückungsschaltstück 6 über einen 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 überführt.
Die Schaltkammer 1 ist vollständig mit Schwefelhexafluorid unter einem Druck von beispielsweise 4 at gefüllt. Beim Ausschalten bewegt sich das Schaltstück 6 zusammen mit dem Rohr
20 gegen den feststehenden Kolben 24 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 des Überbrückungsschaltstückes 6 und der Gleitkontaktring 9 vom feststehenden Schaltstück 3 ab, so daß mit der galvanischen Trennung ein AuslaGquerschnitt entsteht. Durch diesen strömt das bis dahin komprimierte Schwefelhexafluorid in die von den beiden feststehenden Schaltstücken 3
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und 4 gehalterten Abströmdüsen 3a und 4a. Der Lichtbogen wird dabei vom Gleitkontaktring 9 auf die am Schaltstück 4 vorgesehene Abströmdüse 4a aus Abbrandmaterial kommutiert und anschließend gelöscht.
In der Ausschaltstellung wird die Feldstärke in der Trennstrecke durch geeignete Form der großflächigen Elektroden 3a und 4a möglichst klein gehalten.
Bei hohen geforderten Schaltleistungen mit einer entsprechend starken Löschgasströmung und vergleichsweise großen Querschnitten des Gleitkontaktringes 9 kann sich, wie die Figur 2 zeigt, im Verlauf der Ausschaltbewegung zwischen dem Überbrückungsschaltstück 6 und dem Düsenkörper 4a des feststehenden Schaltstückes 4 eine Wirbelablösung innerhalb der Lösehmittelströmung ergeben, die den gezogenen Lichtbogen im Bereich des Gleitkontaktringes unter Umständen nicht ausreichend bespült und das dort vorhandene erhitzte und ionisierte Löschgas nur verzögert abführt.
Wie die Figuren 3 und 4 zeigen, ist dem Strömungskanal zwischen der Blaseinrichtung und den hohlen Schaltstücken 3, 4 ein Löschgas zum Gleitkontaktring führender Nebenweg 40 zugeordnet, der in der Einschaltstellung des Uberbrückungsschaltstückes 6 für eine Löschgasströmung verschlossen ist und im Verlauf der Ausschaltbev/egung selbsttätig freigegeben wird. Die Löschgasströmung 41 wird in Strömungsrichtung hinter dem Gleitkontaktring 9 verzweigt, so daß ein Teil 41a durch das Innere der Düse 4a abströmt, während der Teil 41b durch den Nebenweg 40 geführt wird, der in Bohrungen 42 im Schaltstück 4 endet.
Bei dem in den Figuren 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Nebenweg 50 von Ausnehmungen im Düsenkörper 4a des feststehenden Schaltstückes 4 gebildet, durch den Löschgas
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zum Gleitkontaktring 9 geführt wird. Auch hierbei ist der Nebenweg 50 in der Einschaltstellung des Überbrückungsschaltstückes 6 verschlossen und im Verlauf der Ausschaltbewegung selbsttätig freigegeben.
Wie den Figuren 4 und 6 zu entnehmen ist, sind mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Ausnehmungen 40 bzw. 50 vorgesehen, um eine gleichmäßig über den Umfang verteilte Löschgasströmung für den Gleitkontaktring 9 zu erzielen.
Bei dem in Fig. 7 gezeichneten Ausführungsbeispiel ist der Nebenweg von mindestens einer quer zur Achse des Überbrückungsschaltstückes 6 verlaufenden, die Isolierung 10 und-den Gleitkontaktring 9 durchsetzenden Bohrung 60 gebildet. Dieser durch die Bohrung 60 gebildete Nebenweg ist bis zum Abheben des Gleitkontaktringes 9 vom Düsenkörper 3a des feststehenden Schaltstückes 3 versperrt und wird im weiteren Verlauf der Ausschaltbewegung des Überbrückungsschaltstuekes selbsttätig freigegeben. Für eine über den Umfang des Gleitkontaktringes gleichmäßig verteilte Löschmittelströmung sind vorteilhaft mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Bohrungen 60 vorgesehen.
7 Figuren
8 Ansprüche
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Claims (8)

221565G Patentansprüche
1.Elektrischer Druckgasschalter mit einer aus Kolben und Zy-
r bestehenden Blaseinrichtung, mit zwei feststehenden düsenförmigen Schaltstücken zur Abfuhr von Schaltgasen und mit einem diese Schaltstücke umgebenden und in der Einschaltstellung verbindenden Überbrückungsschaltstück, das mit einem Gleitkontaktring aus lichtbogenbeständigem Material und federbelasteten Kontaktlamellen versehen ist und den Gleitkontaktring unter Zwischenlage einer elektrischen Isolierung trägt, wobei der Gleitkontaktring und die Kontaktlamellen bei deren Trennung von dem einen feststehenden Schaltstück elektrisch
miteinander verbunden sind, nach Patent (Anmeldung
P 22 09 287.1), gekennzeichnet durch einen dem Strömungskanal zwischen der Blaseinrichtung und den hohlen Schaltstücken zugeordneten Löschgas führenden Nebenweg, der in der Einschaltstellung verschlossen ist und im Verlaufe der Ausschal tbewegung selbsttätig freigegeben wird.
2. Elektrischer Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenweg im Bereich der Trennstrecke zwischen beiden feststehenden Schaltstücken beginnt und hinter dem Düsenkörper des einen Schaltstückes endet.
3. Elektrischer Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenweg von dem Außenmantel des einen düsenförmigen Schaltstückes und dem dieses Schaltstück umgebenden Überbrückungsschaltstück begrenzt ist.
4. Elektrischer Druckgasschalter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Nebenweges von mindestens einer hinter dem Düsenkörper angeordneten, durchgehenden, radial gerichteten Ausnehmung im hohlen Schaltstück gebildet ist.
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5. Elektrischer Druckgasschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenweg durch mindestens eine parallel zur Schaltstückachse verlaufende Ausnehmung im Düsen körper des Schaltstückes gebildet ist.
6. Elektrischer Druckgasschalter nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Ausnehmungen.
7. Elektrischer Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenweg von mindestens einer quer zur Achse des Uberbrückungsschaltstuekes verlaufenden, die Isolierung und den Gleitkontaktring durchsetzenden Bohrung gebildet ist.
8. Elektrischer Druckgasschalter nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Bohrungen.
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