DE2221631A1 - Elektrisches hochspannungsgeraet - Google Patents
Elektrisches hochspannungsgeraetInfo
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
- H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
- H01H33/7015—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts
- H01H33/7038—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts characterised by a conducting tubular gas flow enhancing nozzle
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Description
Elektrisches Hochspannungsgerät
Aus der DT-AS 1 154 548 ist ein elektrischer Schalter mit einem elektronegativen, f^orhaltigen Gas als Lösch- und Isoliermittel
und relativ zueinander beweglichen Schaltstücken bekannt, zwischen denen beim Ausschalten ein Lichtbogen gezogen
wird. Um die Zerstörung der Schaltstücke und die Bildung von Zersetzungsprodukten unter der Einwirkung .des
Lichtbogens klein zu halten, sind dabei die Schaltstücke aus Kohlenstoff, vorzugsweise aus Graphit gefertigt. Die
aus Graphit bestehenden Schaltstücke sind massiv ausgebildet und in topfförmigen Elektroden eingesetzt, wobei die Wände
der topfförmigen Elektroden zumindest · teilweise in mantelseitig an den Schaltstücken vorgesehene Hinterschneidungen
eingreifen. Damit läßt sich eine sichere mechanische und elektrische Verbindung erzielen.
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Hochspannungsgerät,
insbesondere Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem gasförmigen Isoliermittel und Kontaktstücken, die stirnseitig
Lichtbogenelektroden aus' Graphit tragen. Erfindungsgemäß sind die Lichtbogenelektroden ringförmig ausgebildet und mit einem
umlaufenden U-Profil versehen, zwischen dessen U-Schenkeln
ein Stützkörper angeordnet ist.
Durch Anwendung der Erfindung lassen sich düsenförmig gestaltete
Graphitelektroden für Kontaktstücke schaffen, die zur Abfuhr von Schaltgasen hohl ausgebildet sind. Die ringförmigen
Lichtbogenelektroden, die nicht nur mit ihren Stirnseiten, sondern auch f·mit ihren inneren Mantelflächen zur
Führung des Lichtbogens bestimmt sind, sollen aus einem Grsphitmaterial bestehen, das günstige Abbranderscheinungen
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zeigt. Zugleich ist dieses Material aber nur schwierig mechanisch stabil, d.h. bruchsicher zu fassen. Der Einsatz
von düsenförmigen Graphitkörpern in elektrischen Hochspannungs-Leistungsschaltern
ist jedoch wegen der Lichtbogenführungseigenschaften sehr günstig. Die Erfindung hat ferner auch
das Ziel, den zwischen den Lichtbogenelektroden gezogenen Lichtbogen magnetisch derart zu beblasen, daß er in das
Innere der düsenförmig gestalteten Graphitelektroden getrieben wird. Zur magnetischen Beblasung in elektrischen Hochspannungs-Leistungsschaltern
ist es an sich bekannt, den Lichtbogenstrom selbst heranzuziehen und eine Schleifenbildung
zu bewirken (vergl. z.B. DT-PS 1 212 617). Ein derartiges U-Profil beeinträchtigt jedoch die ohnehin ungünstigen
mechanischen Eigenschaften von düsenförmigen Graphitkörpern.
Die Erfindung sieht daher vor, einen Stützkörper zwischen den U-Schenkeln der ringförmigen Lichtbogenelektroden anzuordnen,
der die beiden Schenkel und damit den Düsenkörper als ganzes versteift.
Der besondere Vorteil der Ausführungsform nach der Erfindung besteht darin, daß die steifen und mechanisch stabilen aus
Graphit bestehenden Lichtbogenelektroden mit Ausnehmungen versehen werden können, um zu einer günstigeren magnetischen
Lichtbogenbeeinflussung zu gelangen. Durch schräg zur Stirnseite geschlitzte Lichtbogenelektroden ist es nämlich möglich,
den Lichtbogen zu einer Rotation um die Achse der ringförmigen Lichtbogenelektrode zu veranlassen.
Bei einer ersten Ausführungsform nach der Erfindung ist der
Stützkörper ringförmig ausgebildet; er besteht aus einem Gießharz, insbesondere aus einem Epoxidharz. Bei einem etwas
anderen Ausführungsbeispiel besteht der Stützkörper aus Keramik.
Für erhöhte mechanische Beanspruchungen, insbesondere für eine Halterung der Lichtbogenelektrode, die einen festen
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Sitz durch Reibschluß erhält, kann mit dem Stützkörper eine metallische Bewehrung verbunden sein. Dabei 1st vorteilhaft
der radial außen umlaufende U-Schenkel der Lichtbogenelektrode zwischen dem Stützkörper, insbesondere zwischen der
metallischen Bewehrung und einer äußeren tragenden Fassung des Kontaktstückes verspannt. Der- Stützkörper kann somit
bevorzugt als Widerlager11 für eine Reibschlußhalterung dienen.
In allen Fällen weist das Material des Stützkörpers in einem Temperaturbereich zwischen etwa -4O0C und +1500C bevorzugt
annähernd den gleichen Ausdehnungskoeffizienten wie das Graphitmaterial der Lichtbogenelektrode auf. Im.Falle der
Verwendung von Gießharz kann der Ausdehnungskoeffizient durch Füllstoff mit beispielsweise körniger, schuppiger oder
fadenförmiger Struktur dem Ausdehnungskoeffizienten des Graphitmaterials angepaßt sein. Als Material für die Bewehrung
sind Metalle zu bevorzugen, die im interessierenden Temperaturintervall einen dem Graphit entsprechenden Ausdehnungskoeffizienten
haben. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Metall mit 36% Nickel, Rest Eisen erwiesen. Ferner ist mit
Vorteil auch ein Metall mit 28% Nickel, 18% Kobalt, Rest Eisen zu verwenden.
Anhand der Zeichnung sind Ausführungsbeispieüe eines elektrischen
Hochspannungsgerätes nach der Erfindung beschrieben.
In Fig. 1 ist ein als Leistungsschalter ausgebildetes elektrisches
Hochspannungsgerät nach der Erfindung schematisch gezeichnet.
Die Fig. 2 zeigt ein Kontaktstück des Leistungsschalters
nach Fig. 1 mit einer Lichtbogenelektrode aus Graphit.
Die Fig. 3 zeigt in einer der Fig. 2 entsprechenden Darstellung ein Kontaktstück mit einer etwas anders ausgebildeten
Graphitelektrode.
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In Fig. 4 ist in einer weiteren Ausführungsform eine mit einem Kontaktstück verbundene Graphitelektrode in einer den
Fig. 2 und 3 entsprechenden Darstellung schematisch gezeichnet.
Der in Fig.« 1 dargestellte Leistungsschalter weist eine beispielsweise
aus Porzellan bestehende Schaltkammer 10 auf, die ein gasförmiges Isoliermittel, z.B. Schwefelhexafluorid,
aufnimmtc Im Innern 12 der Schaltkammer 10 sind zwei Kontaktstücke
1 angeordnet, die an ihren freien einander zugewandten Stirnseiten über je einen elektrisch leitenden Körper 4 eine
zur Führung des Lichtbogens bestimmte Graphitelektrode 6 tragen. Die Graphitelektrode ist ringförmig, z.B. düsenförmig,
gestaltet und dient zur Abfuhr der während der Lichtbogenbrenndauer entstehenden heißen Schaltgase. Diese Schaltgase
werden durch das Innere der hohl ausgebildeten Kontaktstücke 1 weitergeführt. Im dargestellten Äusführungsbeispiel
befindet sich der Schalter in der rechts der Mittellinie gezeichneten Position in der Einschaltstellung und in
der"links der Mittellinie gezeichneten Position in der Ausschaltstellung.
In der Einschaltstellung sind die beiden Kontaktstücke 1 durch ein Überbrückungsschaltstück 11 miteinander
elektrisch leitend verbunden. In der Ausachaltstellung
ist die zwischen den beiden Kontaktstücken 1 gebildete Trennstrecke vom Überbrückungsschaltstück 11 freigegeben,
das zuvor in Pfeilrichtung 13 bewegt wurde.
In Fig. 2 ist ein Kontaktstück 1 für den Hochspannungs-Leistungsschalter
nach Fig. 1 in einer vergrößerten Darstellung schematisch gezeichnet, das zur Abfuhr der während
des Schaltvorganges entstehenden Schaltgase hohl ausgebildet ist. Das verwendete gasförmige Isoliermittel, insbesondere
Schwefelhexafluorid, dient im Falle der Ausbildung als Hochspannungs-Leistungsschalter
in der Regel gleichzeitig als Löschmittel. Dieses Löschmittel wird unter einem vorbestimmten
Druck von beispielsweise 10 bar zur Trennstrecke
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_ ty _
geleitet, wenn der Schalter in die Ausschaltetellung überführt
wird, und von dort' über die düsenförmigen Graphitelektroden
und hohlen Kontaktstücke abgeführt»
Das Kontaktstück 1- trägt an seiner Stirnseite 2 ein Gewinde 3 zur Aufnahme eines elektrisch leitenden,,rohrförmigen
Fassungskörpers 4, der seinerseits die Graphitelektrode 6 haltert. Die Graphitelektrode 6 ist ringförmig ausgebildet
und mit einem umlaufenden U-Profil versehen0 Zwischen den
Schenkeln 7,8 des U-Profils ist ein Stützkörper 9 angeordnet„
der ebenfalls ringförmig ausgebildet ist. Der Stützkörper kann aus einem Gießharz oder aus Keramik oder beiden bestehen.
Die Fertigung der aus Graphit bestehenden Lichtbogenelektrode 6 kann beispielsweise so vorgenommen werden,, daß in den
Graphitkörper eine umlaufende innere Ringnut eingegeben wird, die in einem nachfolgenden Verfahrensschritt durch ein
Gießharz vergossen wird«, Das Gießharz ist mit Füllstoffen
fasriger, schuppiger oder körniger Struktur versehen^ die einen dem Ausdehnungskoeffzienten des Graphits entsprechenden
Ausdehnungskoeffizienten für den Stützkörper bewirken«.
In Fig. 3 ist in einer ähnlichen Darstellung wie in FigG 2
das Kontaktstück 1 mit dem Fassungskörper 4 dargestellt, der die Graphitelektrode 6 unter Reibschluß haltert. Bei diesem
Ausführungsbeispiel ist mit dem Stützkörper 9 aus Gießharz eine metallische "Bewehrung 14 verbunden* derart, daß der
radial außen umlaufende U-Schenkel 8 der Lichtbogenelektrode
6 zwischen der Bewehrung 14 und dem Fassungskörper 4 verspannt ist. Damit ist sichergestellt, daß das Material der
Lichtbogenelektrode 6 im interessierenden Temperaturintervall zwischen -4O0C und +1500C nur auf Druck beansprucht
wird. Die Bewehrung 14 ist ringförmig ausgebildet und vorteilhaft
mit dem Stützkörper 9 vergossen« Der Stützkörper 9,
insbesondere die Bewehrung 14, dient im dargestellten Ausführungsbeispiel als' Widerlager für eine vom Fassungskörper
4 gebildete Rei-bschlußhalterung«,
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Als Material für die Bewehrung 14 hat sich ein Metall als vorteilhaft erwiesen, das in einem Temperaturbereich zwischen
-40°C und +1500C etwa den gleichen Ausdehnungskoeffizienten
wie das Material der Lichtbogenelektrode aufweist. Sofern als Material für die Bewehrung ein Metall mit 36% Nickel,
Rest Eisen gewählt wird,ist die dargestellte Ausführungsform bis zu einer Temperatur von etwa +2000C hinsichtlich
der auf die Graphitelektrode 6 wirkenden Reibschlußkräfte f
stabil. Erst oberhalb einer Tei
die Reibschlußkräfte geringer.
die Reibschlußkräfte geringer.
stabil« Erst oberhalb einer Temperatur von +2000C werden
Für erhöhte Beanspruchungen, insbesondere für einen Temperaturbereich
bis über 40O0C hat sich ein Material für den
elektrisch leitenden Fassungskörper 4 als vorteilhaft erwiesen, das aus Metall mit 28 % Nickel, 18# Kobalt, Rest
Eisen besteht. Ein derartiges Metall hat bis zu +4000C eine
relative Ausdehnung, die weitgehend der des Graphits entspricht.
Durch Anwendung der Erfindung ist die Lichtbogenelektrode aus Graphit trotz ihrer ringförmigen Gestalt so stabil und
bruchsicher, daß zusätzlich in die Lichtbogenelektrode schräg zur Stirnseite verlaufende Schlitze und Ausnehmungen eingegeben
werden können* Dies ist in Fig. 4 dargestellt, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind»
Schräg zur Stirnseite 15 der Lichtbogenelektrode 6 verlaufen Schlitze 16, die gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet
sein können. Die beispielsweise durch Sägen erzielten Schlitze 16 können in einem nachfolgenden Arbeitsgang mit
einem Gießharz vergossen werdens das in seiner Zusammensetzung
dem Gießharz des Stützkörpers entspricht. Es ist auch möglich, die Ausnehmungen 16 gemeinsam mit dem zwischen den Schenkeln
7 und 8 des U-Profils zu vergießen.
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Anstelle der schräg verlaufenden Schlitze 16 können auch parallel zur Achse der Lichtbogenelektrode verlaufende
Schlitze vorgesehen werden» In diesem Fall ergeben sich keine zusätzlichen, eine Rotation des Lichtbogens um die
Lichtbogenelektrodenachse bewirkende magnetische Komponente. Die angestrebte günstigere magnetische Lichtbogenbeeinflussung
durch Schleifenbildung bleibt jedoch voll erhalten,
8 Patentansprüche
4 Figuren
4 Figuren
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Claims (8)
1./Elektrisches Hochspannungsgerät, insbesondere HochspannungsjEeistungsschalter,
mit einem gasförmigen;Isoliermittel.mad;
Kontaktstückeii, die stirnseitig Lichtbogene.lektroden aus ;<
Graphit tragen, dadurch gekennzeichnet, daß die. Lichtbogens
elektroden (6) ringförmig ausgebildet und mit einem umlaufenden
U-Profil versehen sind, zwischen dessen U-Schenkeln
(7,8) ein Stützkörper (9) angeordnet ist.
2. Elektrisches Hochspannungsgerät nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lichtbogenelektroden (6) schräg zur Stirnseite (15) geschlitzt sind.
3. ElektrischesHochspannungsgerät, nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Stützkörper (9) ringförmig ausgebildet ist und aus einem Gießharz besteht.
4. Elektrisches Hochspannungsgerät nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Stützkörper (9) aus Keramik besteht.
5. Elektrisches Hochspannungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Stützkörper (9)
eine metallische Bewehrung (14) verbunden ist.
6. Elektrisches Hochspannungsgerät nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der radial außen umlaufende
U-Schenkel (8) der Lichtbogenelektrode (9) zwischen dem Stützkörper (9,14) und einer äußeren, tragenden Fassung (4)
des Kontaktstückes (1) verspannt ist.
7. Elektrisches Hochspannungsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (9,14) als Widerlager
für eine Reibschlußhalterung dient.
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8. Elektrisches Hochspannungsgerät nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Material des Stützkörpers (9) in einem Temperaturbereich zwishen -400C und +1500C etwa den
gleichen Ausdehnungskoeffizienten wie das Material der Lichtbogenelektrode (6) aufweist. ,
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Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722221631 DE2221631A1 (de) | 1972-04-28 | 1972-04-28 | Elektrisches hochspannungsgeraet |
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IT2315373A IT983971B (it) | 1972-04-28 | 1973-04-19 | Apparecchio elettrico ad alta tensione specie interruttore di potenza ad alta tensione |
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FR (1) | FR2181830A1 (de) |
IT (1) | IT983971B (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2626245A1 (de) * | 1976-06-10 | 1977-12-15 | Siemens Ag | Kontaktanordnung fuer druckgasschalter |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS539475Y2 (de) * | 1972-04-16 | 1978-03-13 |
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1972
- 1972-04-28 DE DE19722221631 patent/DE2221631A1/de active Pending
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1973
- 1973-03-09 CH CH350673A patent/CH547005A/de not_active IP Right Cessation
- 1973-03-16 FR FR7309603A patent/FR2181830A1/fr not_active Withdrawn
- 1973-04-19 IT IT2315373A patent/IT983971B/it active
- 1973-04-28 JP JP4896873A patent/JPS4954866A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2626245A1 (de) * | 1976-06-10 | 1977-12-15 | Siemens Ag | Kontaktanordnung fuer druckgasschalter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
IT983971B (it) | 1974-11-11 |
CH547005A (de) | 1974-03-15 |
FR2181830A1 (de) | 1973-12-07 |
JPS4954866A (de) | 1974-05-28 |
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