DE2220897B2 - Elektrischer Druckgasschalter - Google Patents

Description

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Das Hauptpatent bezieht sich auf einen elektrischen Druckgasschalter mit einer aus Kolben und Zylinder bestehenden Blaseinrichtung, mit zwei feststehenden düsenförmigen Schaltstücken und einem diese in der Einschaltstellung verbindenden rohrförmigen Überbrückungsschaltstück, das aus im Innern einer rohrförmigen Hülse federnd gelagerten Kontaktlamellen und einem stirnseitig gefaßten Gleitkontaktring aus lichtbogenbeständigem Material besteht. Zur Verbesserung der Kommutierung des Lichtbogens während der Schaltbewegung wird gemäß dem Hauptpatent Vorgeschlagen, daß die rohrförmige Hülse den Gleitkontaktring unter Zwischenlage einer elektrischen Isolierung trägt und daß der Gleitkontaktring in der Einschaltstellung von den Kontaktlamellen galvanisch getrennt und bei der Ausschaltbewegung unmittelbar vor Trennung der Kontaktlamellen von dem noch mit ihm leitend verbundenen feststehenden Schaltstück galvanisch mit den Kontaktlamellen verbunden ist.

In Weiterbildung des Gegenstandes des Hauptpatents ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die elektrische Isolierung aus einem elastisch nachgiebigen Werkstoff besteht und daß der Gleitkontaktring zumin- ⁶S dest teilweise als Graphitkörper ausgebildet ist, der in der elektrischen Isolierung eingespannt ist.

Durch Anwendung von Graphitkörpern ergeben sich verbesserte Bedingungen während der Lichtbogenbrenndauer, weil die Zerstörung der Schaltstücke und die Bildung von Zersetzungsprodukten unter der Einwirkung des Lichtbogens sehr klein gehalten werden können.

Die Verwendung von Graphitelektroden bei elektrischen Schaltern, die ein fluorhaltiges elektronegatives Gas. insbesondere als Lichtbogenlöschmittel, verwenden, ist aus der DT-AS 11 54 548 bekannt. Die dort im Zusammenhang mit dem Einsatz von Graphitkörpern erwähnten Vorteile werden bei der Erfindung voll beibehalten. Darüber hinaus jedoch ergibt sich wegen der bei der Erfindung vorausgesetzten Konstruktion des elektrischen Druckgasschalters, daß der Graphitkörper ringförmig ausgebildet sein muß. Derartige Graphitringe sind mechanisch und elektrisch schwieriger mit den Schaustücken zu verbinden als kompakte Graphitelektroden. Durch Anwendung der Erfindung ist es möglich, den als Kohlenstoffkörper, insbesondere Graphitkörper, ausgebildeten Gleitkontaktring in der elektrischen Isolierung zu fassen und, weil diese aus einem elastisch nachgiebigen Werkstoff besteht, ohne übermäßige Druckbeanspruchung mit Sicherheit mechanisch zu haltern. Auf diese Weise ist ein besonders einfacher Reibschluß zwischen dem Gleitkontakiring und der ihn tragenden elektrischen Isolierung erzielbar, die über einen weiten Temperaturbereich mechanisch stabil ist. Im interessierenden Temperaturbereich werden die Änderungen der Graphitkörperabmessungen von der Isolierung aufgenommen.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Kohlenstoffkörper in einer metallischen Hülse durch Reibschluß befestigt, die von der elektrischen Isolierung gehaltert ist. Die metallische Hülse kann dabei vorteilhaft mit den Kontaktlamellen koppelbar sein. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht die elektrische Isolierung aus Polytetrafluoräthylen.

An Hand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines elektrischen Druckgasschalters nach der Erfindung beschrieben.

F i g. 1 zeigt einen elektrischen Druckgasschalter schematisch, zum Teil in einem Längsschnitt;

F i g. 2 und 3 zeigen die Kontaktanordnung des elektrischen Druckgasschalters nach F i g. 1 in zwei Ausführungsbeispielen.

Der in F i g. 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 ohne die auf Erdpotential liegenden Schalterteile, den Antrieb und die Stützisolatoren gezeichnet. Der als Druckgasschalter aufgebaute elektrische Schalter weist eine beispielsweise aus Porzellan bestehende Schaltkammer 1 auf, die an ihrem oberen Ende ein nicht weiter dargestelltes Anschlußstück trägt. An diesem Anschlußstück ist ein in das Innere der Schaltkammer 1 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 Überbrückungsschaltstück 6 elektrisch leitend 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 Überbrückungsschaltstück 6 trägt einen GleiiKontaktring 9 aus lichtbogenfestem, elektrisch leitenden Material unter Zwischenlage einer elektrischen Isolierung. Die spezielle Ausbildung der Isolierung und des Gleitkontaktringes wird an Hand der F i g. 2 und 3 weiter unten näher beschrieben.

Das rohrförtnige Oberbrückungsschaltstück 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 Diisenkörper, der das feststehende Schaltstück 3 umgibt. Das Isolierstoffrohr ist beisp.elsweise aus einem Stück, z. B. aus faserverstärktem Kunststoff, hergestellt. Das Isolierstoffrohr 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 der Mittellinie gezeichnete Ausschaltstellung bewegt.

Die Schaltkammer 1 ist vollständig mit Schwefelhexafluorid unter einem Druck von beispielsweise 4 bar gefüllt. Beim Ausschalten bewegt sich das Schahstück 6 zusammen mit dem Rohr 20 von oben nach unten. Dabei wird das innerhalb des Rohrs 20 vorhandene Schwefelhexafluorid komprimiert, weil es beim Beginn der Ausschaltbewegung noch nicht abströmen kann. Erst wenn das Rohr 20 einen bestimmten Hub 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 Auslaßquerschnitt entsteht. Durch diese strömt das bis dahin auf etwa 16 bar komprimierte Schwefelhexafluorid in die von den beiden feststehenden Schaltstücken 3 und 4 gebildeten Abströmdüsen. Der Lichtbogen wird dabei vom Gleitkontaktring 9 auf die am Schaltstück 4 vorgesehene Abbrandelektrode aus lichtbogenfestem Material kommutiert und durch die günstigen Strömungsverhältnisse, die an den Düsen vorliegen, gelöscht.

In der Ausschaltstellung ist die Trennstrecke zwischen den Schaltstücken 3 und 4 frei. Es herrscht nur eine geringe Feldstärke, weil die Schaltstücke als großflächige Elektroden ein gleichmäßiges Feld ergeben.

In F i g. 2 ist das Kontaktsystem für einen elektrischen Druckgasschalter nach Fig. 1 in einem Halbschnitt dargestellt, bei dem gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die elektrische Isolierung 10 besteht aus einem elastisch nachgiebigen Werkstoff, insbesondere aus Polytetrafluorethylen, während der Gleitkontaktring 9 als Kohlenstoffkörper, insbesondere Graphitkörper, ausgebildet ist. Der Graphitkörper 9 ist in der elektrischen Isolierung 10 eingespannt, so daß sich ein Reibschluß zur Halterung des Gleitkontaktringes 9 ergibt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel können auch die die Schaltstücke 3 und 4 stirnseitig begrenzenden Abströmdüsenkörper 3a und 4 aus Kohlenstoff, insbesondere Graphit, bestehen.

In F i g. 3 ist ein etwas anders aufgebautes Kontaktsystem für einen Druckgasschalter nach F i g. 1 schematisch in einem Halbschnitt dargestellt. Dabei ist der Gleitkontaktring 9 nur teilweise als Kohlenstoffkörper, insbesondere Graphitkörper, ausgebildet. Er ist in einer metallischen Hülse 9a durch Reibschluß befestigt, die von der elektrischen Isolierung 10 gehaltert ist. Die Hülse 9a kann durch Flammspritzen auf den äußeren Umfang des Kohlenstoffkörpers aufgebracht werden. Ferner ist es möglich, den Kohlenstoffkörper in die Hülse einzupressen. Die metallische Hülse 9a ist mit besonderem Vorteil mit den Kontaktlamellen 7 koppelbar, so daß sich an der Stelle der elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Gleitkontaktring 9 und den Kontaktlamellen 7 eine Übergangsstelle von geringem Widerstand ergibt.

Durch Anwendung der Erfindung läßt sich ein elektrischer Druckgasschalter fertigen, dessen vom Isolierstoffring getragener Gleitkontaktring aus lichtbogenfestem Material während der Lichtbogenbrenndauer nur einen geringen Abbrand und damit eine entsprechend geringe Zersetzung des gasförmigen Lösch- und Isoliermittels ergibt. Darüber hinaus kann die Ausbildung des Gleitkontaktringes als Kohlenstoffkörper, insbesondere Graphitkörper, wegen der günstigen Schmiereigenschaften zusätzliche Vorteile ergeben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Druckgasschalter mit einer aus Kolben und Zylinder bestehenden Blaseinrichtung. mit zwei feststehenden düsenförmigen Schaltstücken und einem diese in der Einschaltstellung verbindenden rohrförmigen Überbrückungsschaltstück, das aus im Innern einer rohrförmigen Hülse federnd gelagerten Kontaktlamellen und einem stirnseitig gefaßten Gleitkontaktring aus lichtbogenbeständigem Material besteht wobei die rohrförmige Hülse den Gleitkontaktring unter Zwischenlage einer elektrischen Isolierung trägt und wobei der Gleitkontaktring in der Einschaltstellung von den Kontaktlameilen galvanisch getrennt und bei der Ausschaltbewegung unmittelbar vor Trennung der Kontaktlamellen von den noch mit dem leitend verbundenen, feststehenden Schaltstück galvanisch mit den Kontakilamellen verbunden ist, nach Patent 22 09 287, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Isolierung (10) aus einem elastisch nachgiebigen Werkstoff besteht und daß der Gleitkontaktring (9) zumindest teilweise als Graphitkörper ausgebildet ist, der in der elektrischen Isolierung (10) eingespannt ist.

2. Elektrischer Druckgasschalter nach Anspruch

1, dadurch gekennzeichnet, daß der Graphitkörper (9) in einer metallischen Hülse (9a) durch Reibschluß befestigt ist, die von der elektrischen Isolierung (10) gehaltert ist.

3. Elektrischer Druckgasschalter nach Anspruch

2, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Hülse (9a) mit den Kontaktlamellen (7) elektrisch koppelbar ist.

4. Elektrischer Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Isolierung (10) aus Polytetrafluorethylen besteht.