DE2221630B2

DE2221630B2 - Kontaktsystem für Hochspannungs-Leistungsschalter

Info

Publication number: DE2221630B2
Application number: DE2221630A
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: 1979-05-23
Also published as: US3925631A; JPS4954867A; FR2181699A1; GB1401111A; JPS564005B2; DE2221630A1; FR2181699B1; IT983973B; CH547006A; SE389761B

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Kontaktsystem für vi Hochspannungs-Leistungsschalter, insbesondere

Druckgasschalter, mit zur Abfuhr von Schaltgasen hohl ausgebildeten Schaltstücken und damit verbundenen, aus Graphit bestehenden düsenförmigen Elektroden, zwischen denen während das Ausschaltvorganges ein Lichtboden gezogen wird.

Aus der DE-OS 19 13 973 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, insbesondere Graphit.

Es ist bekannt, als Material für die Lichtbogenelektro

den 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 DE-AS 11 54 548 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 (SF₆), verwendet wird.

Es hat sich gezeigt, daß bei gleicher Lichtbogenbeanspruchung der Materialverlust von Graphitschaltstükken 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.

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, was die Einarbeitung eines Gewindes zur Verbindung mit dem Schaltstück unmöglich macht Zum anderen ergibt sich wegen der unterschiedlichen großen Leitfähigkeit des Schaltstückmaterials und des Elektrodenmaterials eine Sprungstelle im Bereich der leitenden Verbindung, was sich in einigen Fällen als unvorteilhaft erweisL

Aus der DE-PS 123 712 sind Kohlebürsten für Dynamomaschinen bekannt geworden, bei denen die porige Oberfläche, z. B. durch Eintauchen in eine Metallsalzlösung, mit einem nach innen abnehmenden, die mechanische Widersiandsfestigkeit erhöhenden Metallzusatz versehen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Graphitkörpern des Kontaktsystems der eingangs genannten Art eine verbesserte mechanische Festigkeit zu geben und in den Bereichen, in denen sie mit den Schaltstücken in Berührung gelangen, die Kommutierung des Stromes zu verbessern.

Nach der Erfindung wird dies dadurch gelöst, daß die Elektroden an den für eine elektrisch leitende Verbindung mit den SchaltstUcken bestimmten Stellen einen elektrisch leitenden Zusatz eines oder mehrerer Metalle aufweisen.

Die metallischen Zusätze, die z. B. durch Sintern im Graphitkörper 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.

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-Gleitflache 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 außeruem der bei der Bewegung durch die Kontaktfinger des Oberbrückungsschaltstöckes verursachte Abrieb auf der Elektroden-Gleitfläche vermindert bzw. vermieden.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, bei df.r das Überbrückungsschaltstück rohrförmig gestaltet i'.t und die feststehenden Schaltstücke umgibt, ist die äu'Jere Mantelseite des Graphitkörpers mit dem Meta'lzrsatz versehen. Eine derartige Ausführungsform ist besonders für elektrisch Leistungsschalter mit einer aus Kolben und Zylinder bestehenden Blaseinrichtung zu bevorzugen.

Bei einer etwas anderen Ausführungsform, bei azr 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 Ausschaltbewegung im Bereich des Inneren der Schaltstücke gezogen, was die Löschbedingungen günstigt beeinflußt.

Bei allen Ausführungsformen, die an den Schaltstük- v> ken eine Fassung für die Graphitkörper aufweist, ist der Fassungsbereich der Graphitkörper vorteilhaft für dh galvanische Verbindung mit den Schaltstücken bestimmt.

Anhand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Kontaktsystems für einen Hochspannungs-Leistungsschalter nach der Erfindung beschrieben.

Die F i g. 1 zeigt ein Kontaktsystem eines Leistungsschalters schematisch teilweise im Schnitt.

F i g. 2 zeigt in einer vergrößerten schematischen Darstellung das Kontaktsystem des Leistungsschalters nach Fig. 1.

In Fig.3 ist ein etwas anderes Ausfünrungsbeispiel eines Kontaktsystems nach der Erfindung schematisch dargestellt. 4ί

Der in der Fig. 1 dargestellt«· Hochspannungs-Leistungsschalter weist eine z. B. aus Porzellan bestehende Schaltkammer 1 auf, in deren Innenraum 2 ein gasförmiges Isoliermittel, z. B. Schwefelhexafluorid, unter einem Druck von beispielsweise 5 bar steht. Im Innenraum 2 der Schaltkammer 1 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 Lichtbogene- λ lektroden 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 w> 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 Einschaltstellung sind die beiden Schaltstükke 3, 4 durch ein ÜberbrückungsschaltstUck 8 miteinander elektrisch leitend verbunden. In der Ausschaltstellung ist die zwischen den beiden Srhaltstücken 3 und 4 gebildete Trennstrecke vom Überbnikkungsschaltstück freigegeben, das zuvor in Pfeilrichtung 9 bewegt wurde. Im Verlauf der Bewegung des Überbrückungsschaltstückes 8 in Pfeilrichtung 9 wird das gasförmige Löschmittel unter einem vorbestimmtet. Druck von beispielsweise 10 bar zur Trennstrecke geleitet und von dort durch die hohl ausgebildeten SchaUstücke 3 und 4 abgeführt.

Die Fig.2 zeigt in einem vergrößert gezeichneten Halbschnitt aus Fig. 1 die Lichtbogenelekfode 5 mit dem zugehörigen Schaltstück 3 und dem Überbrükkungsschaltstück 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 auslachend feste Verbindung zwischen dem Graphitkörper unJ dem Schaltstück 3 (z. B. über ein Gewinde) möglich ist Zusätzlich bewirkt der elektrisch leitende, metallische Zuratz eine Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit des Graphitkörp^rs vorwiegend im Bereich der vom Überbrükkungsschaltstück 8 während der Ausschaltbewegung überstrichenen Mantelfläche 13. Diese Mantefläche 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 Postion, in der das Überbrükkungsschaltstück 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 Graphit bestehen. Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Ausführungsform weist feststehende Schaitstücke 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 Schaltstükke gleitet. Das Überbrückungsschaltstück umgibt dabei die feststehenden Schaltstücke 3, 4, wobei die Außenmantelseite der Graphitkörper 5 und 6 mit dem Metallzusatz versehen ist

Bei einem etwas anderen Ausführungsbeispiel, das in F i ^. 3 schematisch dargestellt ist, besitzt das Überbrükkungsschaltstück 8 einen rohrförmigen Abbrennkontakt 8a, der im Innern 16 der hohlen Schaitstücke 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 ve'sehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: !■■; U

1. Kontaktsystem für Hochspannungs-Leistungsschalter, insbesondere Druckgasschalter, mit zur Abfuhr von Schaltgasen hohl ausgebildeten Schaltstücken und damit verbundenen, aus Graphit bestehenden düsenförmigen Elektroden, zwischen denen während des Ausschaltvorganges ein Lichtbogen gezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (5, 6) an den für eine elektrisch leitende Verbindung mit den Überbrükkungsschaltstücken (8, Ha) bestimmten Stellen (13, \3a) einen elektrisch leitenden Zusatz eines oder mehrerer Metalle aufweisen.

2. Kontaktsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlen Schaltstücke (3, 4) feststehend angeordnet und von einem Überbrükkungsschaltstück (8) überbrückbar sind, das im Verlauf der Ausschaltbewegung über die Elektrode (5,6) zumindest eines der feststehenden Schaltstücke (3,4) gleitet (F ig. 2).

3. Kontaktsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Überbrückungsschaltstück (8) überstrichene Flächenbereich (13) der Elektrode (5, 6) die größte Konzentration des Metallzusatzes aufweist

4. Kontaktsystem nach eir.em der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Überbrückungsschaltstück (8) rohrförmig gestaltet ist und die feststehenden Schaltstücke (3,4) umgibt und daß die äußere Mantelseite (13) der Elektrode (5,6) mit dem Metallzusatz versehen ist

5. Kontaktsystem nach ei-sm der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Überbrückungsschaltstück (8) im Innerr, der h >hlen Schaltstücke (3, 4) gleitend geführt ist und die innere Mantelseite der Elektroden (5,6) nur an den Kommutierungsstellen einen Metallzusatz aufweist (Fig. 3).

6. Kontaktsystem nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer an den Schaltstücken (3, 4) vorgesehenen Fassung für die Elektroden (5, 6) der Fassungsbereich der Elektroden (5, 6) für die galvanische Verbindung mit den Schaltstücken (3, 4) bestimmt ist.

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