DE2221630A1

DE2221630A1 - Hochspannungs-leistungsschalter

Info

Publication number: DE2221630A1
Application number: DE19722221630
Authority: DE
Inventors: Helmut Beier; Claus Dr-Ing Kessler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-04-28
Filing date: 1972-04-28
Publication date: 1973-11-15
Also published as: SE389761B; JPS564005B2; CH547006A; FR2181699B1; US3925631A; DE2221630B2; FR2181699A1; JPS4954867A; IT983973B; GB1401111A

Description

Hochspannungs-Leistungsschalter

Aus der DT-OS 1 913 973 ist ein elektrischer Schalter mit einer Blaseinrichtung bekannt, die aus Kolben und Zylinder besteht. Der bekannte elektrische Schalter weist zwei feststehende düsenförmige Schaltstücke auf, zwischen denen während des Ausschaltvorganges ein Lichtbogen gezogen wird* Die Schaltstücke sind dabei zur Abfuhr der während des Ausschaltvorganges entstehenden Schaltgase hohl ausgebildet. Die Lichtbogenelektroden, zwischen denen der Lichtbogen gezogen wird, bestehen dabei aus lichtbogenbeständigem, elektrisch leitendem Material.

Es ist bekannt, als Material für die Lichtbogenelektroden Silberwolfram oder Kupferwolfram zu verwenden, bei denen der Abbrand, der durch Lichtbogeneinwirkung verursacht wird, beträchtlich geringer ist als bei anderen metallischen, elektrisch gut leitenden Werkstoffen. Ferner ist es aus der DT-AS 1 154 548 bekannt, die Schaltstücke eines elektrischen Schalters, von denen beim,Ausschalten ein Lichtbogen gezogen wird, aus Kohlenstoff, insbesondere aus Graphit, herzustellen. Bei derartigen Schaltern sind Graphitschaltstücke insbesondere dann vorteilhaft verwendbar, wenn als Lichtbogenlöschmittel und gegebenenfalls Isoliermittel ein elektronegatives fluorhaltiges Gas, insbesondere Schwefelhexafluorid (SFg) verwendet wird. Es hat sich gezeigt, daß bei gleicher Lichtbogenbeanspruchung der Materialverlust von Graphitschaltstücken wesentlich geringer ist als bei metallischen Schaltstücken, selbst wenn diese aus hochwertigem, lichtbogenfestem Material, wie Silberwolfram oder Kupferwolfram, bestehen. Dies wirkt sich wiederum vorteilhaft auf Art und Menge der unter Lichtbogeneinwirkung entstehenden Zersetzungsprodukte aus.

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Bei elektrischen Leistungsschaltern mit Graphitelektroden ergibt sich nun die Schwierigkeit, daß die als Lichtbogenelektroden eingesetzten Graphitkörper mit den stromtragenden, in der Regel aus Kupfer bestehenden Schaltstücken mechanisch und elektrisch verbunden werden müssen. Dabei ergibt sich zum einen das Problem, daß Graphitkörper eine in der Regel nicht ausreichende mechanische Festigkeit haben, die die Einarbeitung eines Gewindes zur Verbindung mit dem Schaltstück unmöglich machen. Zum anderen ergibt sich wegen der unterschiedlich großen Leitfähigkeit des Schaltstückmaterials und des Elektrodenmaterials eine Sprungstelle im Bereich der leitenden Verbindung, die sich in einigen Fällen als unvorteilhaft erweist.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungs-Leistungsschalter, insbesondere Druckgasschalter, mit zur Abfuhr von Schaltgasen hohl ausgebildeten Schaltstücken und damit verbundenen Elektroden, zwischen denen während des Ausschaltvorganges ein Lichtbogen gezogen wird. Erfindungsgemäß sind die Lichtbogenelektroden von düsenförmig gestalteten Graphitkörpern gebildet, die an Stellen einer galvanischen Verbindung mit den Schaltstücken einen elektrisch leitenden Zusatz eines oder mehrerer Metalle aufweisen. Die metallischen Zusätze, die z. B. durch Sintern im Graphitkäper eingelagert sein können, ergeben eine vergleichsweise höhere mechanische Festigkeit und damit eine Möglichkeit, den Graphitkörper beispielsweise an der Verbindungsstelle für das Schaltstück höher zu beanspruchen. Die metallischen Zusätze bewirken eine Erhöhung der Leitfähigkeit des Graphitkörpers, was sich besonders für eine Ausführungsform als vorteilhaft erweist, bei der die hohlen Schaltstücke feststehend angeordnet und von einem Überbrückungsschaltstück überbrückbar sind, das im Verlauf der Ausschaltbewegung über die Lichtbogenelektrode zumindest eines der feststehenden Schaltstücke gleitet.

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Durch Verwendung von Graphitkörpern, die an den Stellen einer galvanischen Verbindung mit dem Überbrückungsschaltstück einen elektrisch leitenden Zusatz eines oder mehrerer Metalle aufweisen, kann durch eine entsprechende Wahl der Metallzusatzkonzentration die elektrische Leitfähigkeit der Elektroden-Gleitfläche der Leitfähigkeit der Schaltstücke angeglichen werden, so daß damit der Einfluß von Sprungstellen verringert wird. Besonders vorteilhaft weist der vom Überbrückungsschaltstück überstrichene Flächenbereich der Lichtbogenelektrode die größte Konzentration des Metallzusatzes auf. Durch den Metallzusatz wird außerdem der bei der Bewegung durch die Kontaktfinger des Überbrückungsschaltstückes verursachte Abrieb auf der Elektroden-Gleitfläche vermindert bzw. vermieden.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, bei der das Überbrückungsschaltstück rohrförmig gestaltet ist und die feststehenden Sohaltstücke umgibt, ist die äußere Mantelseite des Graphitkörpers mit dem Metallzusatz versehen. Eine derartige Ausführungsform ist besonders für elektrische Leistungsschalter mit einer aus Kolben und Zylinder bestehenden Blaseinrichtung zu bevorzugen.

Bei einer etwas anderen Ausführungsform, bei der das Überbrückungsschaltstück im Innern der hohlen Schaltstücke gleitend geführt ist, weist die innere Mantelseite der Graphitkörper nur zum Teil einen Metallzusatz auf. Bei einer derartigen Ausführungsform des Kontaktsystems wird der Lichtbogen im Verlauf der Äusschaltbewegung im Bereich des Inneren der Schaltstücke gezogen, was die Löschbedingungen günstig beeinflußt.

Bei allen Ausführungsformen, die an den Schaltstücken eine Fassung für die Graphitkörper aufweisen, ist der Fassungsbereich der Graphitkörper vorteilhaft für die galvanische Verbindung mit den Schaltstücken bestimmt.

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Anhand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Hochspannungs-Leistungsschalters nach der Erfindung beschrieben.

Die Figur 1 zeigt einen Hochspannungs-Leistungsschalter schematisch teilweise im Schnitt.

Die Figur 2 zeigt in einer vergrößerten schematischen Darstellung das Kontaktsystem des Leistungsschalters nach Fig.

In Fig. 3 ist ein etwas anderes Ausführungsbeispiel des Hochspannungs-Leistungsschalters nach der Erfindung schematisch dargestellt.

Der in der Figur 1 dargestellte Hochspannungs-Leistungsschalter weist eine z. B. aus Porzellan bestehende Schaltkammer 1 auf, in deren Innenraum 2 ein gasförmiges Isoliermittel, ζ. B. Schwefelhexafluorid, unter einem Druck von beispielsweise 5 bar steht. Im Innenraum 2 der Schaltkammer sind zwei Schaltstücke 3, 4 angeordnet, die an ihren freien, einander zugekehrten Stirnseiten Lichtbogenelektroden 5, 6 tragen, Die Schaltstücke 3, 4 sind zur Abfuhr von Schaltgasen hohl ausgebildet, während die Lichtbogenelektroden 5, 6 von düsenförmig gestalteten Graphitkörpern gebildet sind. Die während der Lichtbogenbrenndauer entstehenden heißen Schaltgase werden durch die düsenförmigen Graphitkörper 5, 6 in das Innere der hohl ausgebildeten Schaltstücke 3, 4 weitergeführt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich der Schalter in der rechts der Mittellinie 7 gezeichneten Position in der Einschaltstellung und in der links der Mittellinie gezeichneten Position in der Ausschaltstellung. In der Sinschaltstellung sind die beiden Schaltstücke 3, 4 durch ein Überbrückungsschaltstück 8 miteinander elektrisch leitend verbunden. In der Ausschaltstellung ist die zwischen den beiden Schaltstücken 3 und 4 gebildete Trennstrecke vom Überbrückungsschaltstück freigegeben, das zuvor in Pfeilrichtung 9 bewegt

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wurde. Im Verlauf der Bewegung des Überbrückungsschaltstückes 8 in Pfeilrichtung 9 wird das gasförmige Löschmittel unter einem vorbestimmten Druck von beispielsweise 10 bar
zur Trennstrecke geleitet und von dort 4urch die hohl ausgebildeten Schaltstücke 3 und 4 abgeführt.

Die Figur 2 zeigt in einem vergrößert gezeichneten Halbschnitt aus Fig. 1 die Lichtbogenelektrode 5 mit dem zugehörigen Schaltstück 3 und dem Uberbrückungsschaltstück 8 in einer Stellung, die sich im Verlauf der.Ausschaltbewegung
ergibt. Der die Lichtbogenelektrode bildende Graphitkörper weist an den Stellen 10 der galvanischen Verbindung mit dem Schaltstück 3 einen elektrisch leitenden Zusatz 11 auf, der aus einem oder mehreren Metallen besteht. Durch die Metallzusätze ist die mechanische Festigkeit des Graphitkörpers 5 so weit gesteigert, daß eine ausreichend feste Verbindung
zwischen dem Graphitkörper und dem Schaltstück 3 (ζ. Β. über ein Gewinde) möglich ist. Zusätzlich bewirkt der elektrisch leitende, metallische Zusatz eine Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit des Graphitkörpers vorwiegend im Bereich der vom Uberbrückungsschaltstück 8 während der Ausschaltbewegung überstrichenen Mantelfläche 13. Diese Mantelfläche weist
vorteilhaft die größte Konzentration des Metallzusatzes auf. An der Stoßstelle 14 ergeben sich dadurch keine Kommutierungsschwierigkeiten. Durch den Metallzusatz wird gleichzeitig der bei der Bewegung durch die Kontaktfinger des Überbrückungsschaltstückes verursachte Abrieb auf der Mantelfläche vermindert bzw. vermieden.

In der dargestellten Position, in der das Uberbrückungsschaltstück 8 vom Graphitkörper 5 bereits galvanisch getrennt ist, wird ein Lichtbogen gezogen, der unter dem Einfluß der einsetzenden Gasströmung in das Innere des Graphitkörpers 5 getrieben wird. Der Fußpunkt des Lichtbogens läuft dabei über die Flächen 15 des Graphitkörpers, die bevorzugt aus reinem

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Graphit bestehen. Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Ausführungsform weist feststehende Schaltstücke 3, 4 auf, die von einem vorzugsweise rohrförmig gestalteten Überbrückungsschaltstück 8 überbrückbar sind, das im Verlauf der Ausschaltbewegung über die Lichtbogenelektrode zumindest eines der feststehenden Schaltstücke gleitet. Das Überbrückungsschaltstück umgibt dabei die feststehenden Schaltstücke 3t 4, wobei die Außenmantelseite der Graphitkörper 5 und 6 mit dem Metallzusatz versehen ist.

Bei einem etwas anderen Ausführungsbeispiel, das in Fig. 3 schematisch dargestellt ist, besitzt das Uberbrückungsschaltstück 8 einen rohrförmigen Abbrennkontakt 8a, der im Innern der hohlen Schaltstücke 3» 4 gleitend geführt ist. Hierbei ist die innere Mantelseite der Graphitkörper 5, 6 zum Teil mit einem Metallzusatz versehen. Auch die an den Schaltstücken 3 und 4 vorgesehenen Fassungen 17 für die Graphitkörper 5, 6 weisen einen Metallzusatz auf, der außer der mechanischen Verbindung vorteilhaft für die galvanische Verbindung mit den Schaltstücken bestimmt ist. Im übrigen sind in Fig. 3 gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

6 Ansprüche
3 Figuren

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Claims

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Patentansprüche

Ί.yHochspannungs-Leistungsschalter, insbesondere Druckgas-"""Schalter, mit zur Abfuhr von Schaltgasen hohl ausgebildeten Schaltstücken und damit verbundenen Elektroden, zwischen denen während des Ausschaltvorganges ein Lichtbogen gezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbogenelektroden von düsenförmig gestalteten Graphitkörpern gebildet sind, die an den Stellen, einer galvanischen Verbindung mit den Schaltstücken einen elektrisch leitenden Zusatz eines oder mehrerer Metalle aufweisen.
2. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlen Schaltstücke feststehend angeordnet und von einem Überbrückungsschaltstück überbrückbar sind, das im Verlauf der Ausschaltbewegung über die Lichtbogenelektrode zumindest eines der feststehenden Schaltstücke gleitet.
3. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet;, daß der vom Überbrückungsschaltstück überstrichene Flächenbereich der Lichtbogenelektrode die größte Konzentration des Metallzusatzes aufweist*
4. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Überbrüekungsschaltstück rohrförmig gestaltet ist und die feststehenden Schaltstücke umgibt und daß die äußere Mantelseite der Graphit-" körper mit dem Metallzusatz versehen ist.
5. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Überbrückungsschaltstück im Innern der hohlen Schalts,tücke gleitend geführt ist und die innere Mantelseite der Graphitkörper nur zum Teil, einen Metallzusatz aufweist.

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6. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüchei bis 5, mit einer an den Schaltstücken vorgesehenen Fassung für die Graphitkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Fassungsbereich der Graphitkörper für die galvanische Verbindung mit den Schaltstücken bestimmt ist.

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