DE2215656C3 - Elektrischer Druckgasschalter - Google Patents

Elektrischer Druckgasschalter

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Description

Die Erfindung 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 Kontaktlamellen versehen ist Zur
s Verbesserung der Lichtbogenkommutierung während des Ausschaltvorganges ist im Patent 22 09 287 vorgeschlagen worden, daß das Oberbrückungsschaltstück den Gleitkontaktring unter Zwischenlage einer elektrischen Isolierung trägt und daß der Gleitkontakt-
to ring 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 Schaltleistunb'sn 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.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Druckgasschalter der eingangs genannten Art einen solchen Strömungsschatten zu beseitigen, um so zu einem verbesserten Ausschaltvermögen zu gelangen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen dem Strömun-^kanal zwischen der Blaseinrichtung und den hohlen Schaltstücken zugeordneten Löschgas durch den Bereich zwischen der Stirnseite des Überbrückungsschaltstücks und der Stirnseite des von diesem ständig umschlossenen feststehenden Schaltstücks führenden Nebenweg zugeordnet der in der Einschaltstellung verschlossen ist und im Verlauf der
Ausschaltbewegung selbsttätig freigegeben wird.
Durch die vom Nebenweg im Verlauf der Ausschaltbewegung zum Gleitkontaktring geführte Löschgas-Strömungskomponente werden Ablösegebiete ir der Löschgasströmung vermieden. Durch Anwendung der Erfindung wird in der Trennstre. ke zwischen den beiden feststehenden Schaltstücken ein Strömungsfeld erzeugt das günstige Lösch- und Kühleigenschaften hat und somit bei elektrischen Druckgasschaltern eine Steigerung der Ausschaltleistungen bewirkt
Zwar sind Nebenwege bei Druckgasschaltern an sich bekannt (vergleiche US 24 52 221. GB 8 13 683), jedoch nicht bei Blaskolbenschaltern der genannten Gattung und in der erfindungsgemäßen Anordnung.
Bei einer ersten Ausführungsform des Druckgasschal-
so ters 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 DOsenkörper ein einfacher rotationssymmetrischer Körper, der die Möglichkeit eröffnet, als lichtbogenbeständiges Material beispielsweise 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. to
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 Oberbrückungsschaltstückes 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.
Anhand der Zeichnung sind drei Ausführungsbcispie-Ie eines elektrischen Druckgasschalters nach der Erfindung beschrieben.
Die Fig. I zeigt einen elektrischen Druckgasschalter, zum Teil in einem Längsschnitt in schematischer Darstellung.
Die Fig. 2 zeigt eine Kontaktanordnung für hohe Schaltleistungen in einer zwischen der Ein- und Ausschaltstellung des Schalters eingenommenen Stellung des Coerbrückungsschaltstückes ohne einen Löschgas zum Gleitkontaktring führenden Nebenweg.
In F i g. 3 ist ein der F i g. 2 entsprechendes Kontaktsystem mit einem Nebenweg in einer ersten Ausführungsform schematisch dargestellt
Die F i g. 4 zeigt einen zur F i r. 3 zugehörigen Seitenriß.
In F i g. 5 ist in einer der F i g. 2 entsprechenden zweiten Ausführungsform ein Kontaktsystem mit einem Nebenweg für Löschgas schematisch dargestellt. so
Die F i g. 6 zeigt einen zur F i g. 5 zugehörigen, zur Hälfte gezeichneten Seitenriß.
Die Fig./ zeigt eine dritte Ausführungsform eines Nebenweges für das Löschgas ir einer der F i g. 2 entsprechenden Darstellung.
Der in F i g. 1 dargestellte Hochspannungsschalter für beispielsweise HOkV, in dem Schwefelhexafluorid als Lösch- und Isoliermiltel verwendet wird, ist der Einfachheit halber nur mit den zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Teilen gezeichnet Es fehlen ω ζ, B. Antrieb und Stützisolatoren. Im Innern der beispielsweise aus Porzellan bestehenden Schaltkammer I ist ein metallischer Hohlkörper 2 angeordnet, der ein feststehendes Schaltstück 3 trägt. Dem Schaltstück 3 liegt ein feststehendes Schaltstück Ί gegenüber. Beide SchaltstUckc 3 und 4 sind zur Abführung der Schaltgase hohl ausgebildet und an ihren gegenüberliegenden Stirnseiten dUsenförmig gejtaltet
Die beiden feststehenden Schaltstücke 3 und 4 sind in der Einschaltstellung durch ein Überbrückungsschaltstück 6 verbunden, das rohrförmig ausgeführt ist Im Innern des rohrförmigen Überbrückungsschaltstückes 6 sind federbelastete Lamellen 7 gelagert, die mit vorbestimmtem Kontaktdruck mit ihren Kontaktflächen 8 gegen die feststehenden Schaltstücke 3 und 4 gedrückt sind. Das Oberbrückungsschaltstück 6 trägt einen Gleitkontaktring 9 aus lichtbogenfestem, elektrisch leitendem Material unter Zwischenlage einer elektrischen Isolierung 10. Das rohrförmige Überbrükkungsschaltstück 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 Isolierstoffrohr 20 ist beispielsweise aus einem Stück, z. B. aus faserverstärktem Kunststoff, hergestellt, Oas Isolierstoffrohr 20 wird während der Ausschaltbewegung gemeinsam mit lern Überbriik kungsschaltstück 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 5 bar 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 Überbriickungsst haltstückes 6 und der Gleitkontaktring 9 vom feststehenden Schaltstück 3 ab, so daß mit der galvanischen Trennung ein k tislaßquerschnitt entsteht Durch diesen strömt das bis dahin komprimierte Schwefelhexafluorid in die von den beiden feststehenden Schaltstücken 3 und 4 gehalterten Abströmdüsen Za und 4a. Der Lichtbogen wird dabei vom Gleitkontaktring 9 auf die am Schaltstück 4 vorgesehene Abströmdüse Aa 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, wi" die F i g. 2 zeigt, im Wlauf der Ausschaltbewegung zwischen dem Überbrijckungsschaltstück 6 und dem Düsenkörper 4a des feststehenden Schaltstückes 4 eine Wirbelablösung innerhalb der Löschmittelströmut.g ergeben, die den gezogenen Lichtbogen im Bereich des Gleitkontaktringes unter Umständen nicht ausreichend bespült und dar dort vorhandene erhitzte und ionisierte Löschgas nur verzögert abführt.
Wie die F i g. 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
r.inschaltstelhing des ÜberbrUckungsschaltstückes 6 für eine Löschgasströmung verschlossen ist und im Verlauf der Ausschaltbewegung selbsttätig freigegeben wird. Die Löschgasströmung 41 wird in Strömungsrichtung hinter dem Gleitkontaktring 9 verzweigt, so daß ein Teil 41a durch das Innere der Düse Aa abströmt, während der Teil 416 durch den Nebenweg 40 geführt wird, der in Bohrungen 42 im Schaltstück 4 endet.
Bei dem in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Nebenweg 50 von Ausnehmungen im Dusenkörper 4a des feststehenden Schaltstückes 4 gebildet, durch den Löschgas zum Gleitkontaktring 9 geführt wird. Auch hierbei ist der Nebenweg 50 in der F.inschaltstellung des ÜberbrUckungsschaltstückes 6 verschlossen und im Verlauf der Ausschaltbewegung selbsttätig freigegeben.
Es sind mehrere über den Umfang verteilt angeordne
te Ausnehmungen (Nebenwege 40 bzw. 50) vorgesehen, um eine gleichmäßig über den Umfang verteilte Löschgasströmung für den Gleitkontaktring 9 zu erzielen.
Bei dem in Fig.7 gezeichneten Ausfuhrungsbeispiel ist der Nebenweg (60) von mindestens einer quer zur Achse des ÜberbrUckungsschaltstückes 6 verlaufenden, die Isolierung 10 und den Gleitkontaktring 9 durchsetzenden Bohrung gebildet. Dieser durch die Bohrung
ίο gebildete Nebenweg 60 ist bis zum Anheben de: Gleitkontaktringes 9 vom Düsenkörper 3a des feststehenden Schaltstückes 3 versperrt und wird im weiterer Verlauf der Ausschaltbewegung des Überbrückungs· schaltstückes selbsttätig freigegeben. Für cinr über der Umfang des Gleitkontaktringes gleichmäßig verteilte Löschmittelströmung sind vorteilhaft mehrere über der Umfang verteil! angeordnete Bohrungen vorgesehen.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Elektrischer Druckgasschalter mit einer aus Kolben und Zylinder bestehenden Blaseinrichtung, mit zwei feststehenden düsenförmigen Schaltstükken 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, und bei dem der Gleitkontaktring und die Kontaktlamellen bei deren Trennung von dem einen feststehenden Schaltstück elektrisch miteinander verbunden sind, gekennzeichnet durch einen dem Strömungskanal zwischen der Blaseinrichtung (20,24) und den hohlen Schaltstücken (3,4) zugeordneten Löschgas durch den Bereich zwischen der Stirnseite des ÜberbrückungsschaltstQcks (6) und der Stin«seite des von diesem ständig umschlossenen feststehenden Schaltstücks (4) führenden Nebenweg (40, 50, 60), der in der Einschaltstellung verschlossen ist und im Verlauf der Ausschallbewegung selbsttätig freigegeben wird.
2. Elektrischer Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenweg (40, SO) im Bereich der Trennstrecke zwischen beiden feststehenden Schaltstücken (3,4) beginnt und hinter dem Düsenkörper (Aa) des einen Schaltstückes (4) endet.
3. Elektrischer Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenweg (40,50) von dem Außenmantel des einen düsenförmigen Schaltstückes (4) und ckm dieses Schaltstück umgebenden Überbrückungssciialtstück (6) begrenzt ist
4. Elektrischer Druckgasschalter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Nebenweges (40) von mindestens einer hinter dem Düsenkörper (4a) angeordneten, durchgehenden, radial gerichteten Ausnehmung (4a) im hohlen Schaltstück (4) gebildet ist.
5. Elektrischer Druckgasschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenweg (50) durch mindestens eine parallel zur Schallstückachse verlaufende Ausnehmung im Düsenkörper (4a;des Schaltstückes (4) gebildet ist.
6. Elektrischer Druckgasschalter nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Ausnehmungen.
7. Elektrischer Druckgasschalter nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenweg (60) von mindestens einer quer zur Achse des Überbrükkungsschaltstückes (6) verlaufenden, die Isolierung (10) und den Gleitkontaktring (9) durchsetzenden Bohrung gebildet ist
8. Elektrischer Druckgasschalter nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Bohrungen.
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