DE2234067A1

DE2234067A1 - Druckgasisoliertes hochspannungsschaltgeraet

Info

Publication number: DE2234067A1
Application number: DE2234067A
Authority: DE
Inventors: Heinzhelmut Dr Ing Schramm; Ernst Dr Slamecka
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-07-07
Filing date: 1972-07-07
Publication date: 1974-01-17
Also published as: US3895201A; JPS5414755B2; DE2234067C3; DE2234067B2; JPS4944266A

Description

SIXlTüFS AKTI^MGDSELLSCHAFT - Erlangen, 7· Juli 1972

Berlin und I-iünchc-n iverner-von-Siemens-Str. 50

Unser Zeichen:

VPA 72/3763 223Λ0Β7 Hae/Un ^ZOIUO/

Druckgas! so^

Aus der DT-AS 1 088 580 ist ein Hochspannungs-Leistungsschalter bekannt, bei dem der zwischen den Abbrennringen zweier Schaltstücke gezogene Lichtbogen unter dem Einfluß magnetischer Kräfte innerhalb eines gasförmigen Mediums bewegt wird. Das durch zwei vom Lichtbogenstrom durchflossene Spulen erzeugte Magnetfeld unterstützt dabei die Löschung des Lichtbogens im Stromnulldurchgang des Wechselstromes.

Bei Hochspannungsschaltgeräten, insbesondere Hochspannungs-Hochleistungsschaltern, die für Ströme von beispielsweise 60 kA ausgelegt sind, sind die räumlichen Abmessungen der Schaltkammer von den stromtragenden Teilen bestimmt. Sofern Magnetblasspulen wie beim Schalter der aus der DT-AS 1 088 580 bekannten Art eingesetzt werden, ergibt sich ein erhöhter Raumbedarf, der in einigen Fällen unerwünscht ist.

Aus der CH-PS 419 690 ist eine Kontaktanordnung für Druckgasschalter bekannt, deren Leistungsschaltstelle aus zwei gleichachsigen, im festen Abstand zueinander angeordneten und mit Schlitzen versehenen Düsenrohren besteht. Durch die radialen Schlitze in den düsenförmigen Schaltkontakten wird auf den Lichtbogen zusätzlich zu einer während des Ausschaltvorganges einsetzenden Gasströmung eine magnetische Kraft ausgeübt, die den Lichtbogen in das Innere der hohlen Schaltstücke treibt.'.

Die Schlitze in den Düsenrohrstirnseiten können die Stromtragfähigkeit der Schaltstücke in nachteiliger Weise begrenzen und erfordern eine aufwendige Fertigung.

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Die Erfindung bezieht sich auf ein druckgasisoliertes Hochspannungsschaltgerät, insbesondere einen Hochspannungs-Leistungsschalter, mit zwei in der Einschaltstellung verbundenen hohlen Kontaktstücken, die an ihren in der Ausschaltstellung die Trennstelle bildenden Stirnseiten metallische, ringförmige Körper aus lichtbogenbeständigem Material tragen. Bei einer derartigen Ausführungsform soll der zwischen den Ringkörpern gezogene Lichtbogen zu Beginn der galvanischen Trennung vom Druckgas beblasen v/erden,derart, daß er in das Innere der Kontaktstücke getrieben wird.

Der Erfindung liegt dieiAufgabe zugrunde, zusätzlich zu der Druckgasbeblasung eine in das Innere der Schaltstücke gerichtete Kraft durch eine magnetische Beblasung des Lichtbogens mit einfachen Mitteln zu erzeugen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Kontaktstück und der Ringkörper eine ringförmige Graphitelektrode umfassen, die mit dem Kontaktstück elektrisch leitend verbunden ist. Bei der Erfindung v/erden die unterschiedlichen Leitfähigkeiten des in der Regel aus Kupfer bestehenden Kontaktstückes und der Graphitelektrode ausgenutzt für eine den Lichtbogen in das Innere der Kontaktstücke treibende Stromschleife. Diese Stromschleife entsteht durch den an der Graphitelektrode ansetzenden Lichtbogen, der in Richtung auf die Elektrodenachse getrieben wird, weil der Strom bestrebt ist, um den Spannungsabfall innerhalb der Graphitelektrode klein zu halten, auf • dem jeweils kürzesten Weg zu dem umfassenden hohlen Kontakt- stück zu fließen.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Graphitelektrode im Bereich der Stirnseite mit dem Kontaktstück verbunden. Durch die galvanische Verbindung zwischen der Graphitelektrode im Bereich der Stirnseite des Kontaktstückes ergibt sich eine Steigerung der Schleifenbildung. Dies kann dadurch .weiter begünstigt werden, daß die Graphitelektrode bis auf den

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stirnseitigen Bereich unter Zwischenlage einer Isolierstoffschicht vomKontaktstück getragen ist. Als Isolierstoffmaterial kommt hierbei insbesondere Polytetrafluoräthylen in Betracht.

Das Kontaktstück kann bei einer bevorzugten Ausführungsform aus einem Kupferrohr bestehen und mit einem Ringkörper aus Wolfrainkupfer versehen sein. Dabei kann das Kupferrohr und der Ringkörper vorteilhaft innenseitig mit einem Stahlrohr •verbunden sein, das die Graphitelektrode trägt. Das Stahlrohr bildet dabei eine Fassung für die Graphitelektrode, was aus mechanischen Gründen vorteilhaft sein kann.

Bei einer etwas anderen Ausführungsforra besteht das Kontaktstück aus einem Stahlrohr mit einer äußeren Kupferschicht.

Da das Kontaktstück und der Ringkörper die düsenförmige Graphitelektrode umfaßt und somit die Graphitelektrode aus der Stirnseite des hohlen Kontaktstückes nicht vorspringt, ergibt sich bei Hochspannungs-Leistungsschaltern, bei denen die hohlen Kontaktstücke feststehend angeordnet und in der Einschaltstellung durch ein bewegliches Überbrückungsschaltstück außenseitig elektrisch leitend verbunden sind, der Vorteil, daß die über die Außenfläche der Kontaktstücke gleitenden Flächen der Kontaktfinger des UberbrUckungsschaltstUckes vor Verunreinigungen durch Graphitmaterial geschützt sind. Dabei ist sichergestellt, daß durch den relativ hohen spezifischen Widerstand -von Graphit vergrößerte Übergangswiderstände zwischen den Kontaktfingern und den feststehenden Kontaktstücken mit Sicherheit vermieden sind, so daß die Nennstrom- und Kurzzeit-Stromtragfähigkeit des Schalters durch Graphitablagerungen nicht beeinträchtigt wird.

An Hand der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele eines druckgasisolierten Hochspannungsschaltgerätes nach der Erfindung beschrieben.

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In Pig. 1 ist ein Hochspannungs-Leistungsschalter als druckgasisoliertesHochspannungsschaltgerät in einem Schnitt schematisch dargestellt.

Die Figuren 2 bi.s 4 zeigen schematisch eine erste Ausführungsform der hohlen Kontaktstücke des Leistungsschalters in einem Halbschnitt.

Die Figur 5 zeigt schematisch eine etwas andere Ausführungsform eines hohlen Kontaktstückes in einem Halbschnitt.

Die Figur 6 zeigt schematisch in einer der Figur 2 entsprechenden Darstellung eine etwas abgev/andelte Ausführungsform eines hohlen Kontaktstückes in einem Halbschnitt.

Die Figur 7 zeigt in einer der Figur 5 entsprechenden schematischen Darstellung einen Halbschnitt einer weiteren.Ausführungsform eines hohlen KontaktStückes.

Der Hochspannungs-Leistungsschalter nach Fig. 1 ist als Druckgasschalter aufgebaut. Er weist, wie die Figur 1 in einem Schnitt schematisch zeigt, eine Schaltkammer 1 auf, die z.B. aus einem Porzellanrohr hergestellt sein kann. Im Innenraum 2 ist ein Gas als Lösch- und Isoliermittel, insbesondere Schwefelhexafluorid, eingefüllt. Im Innenraum 2.stehen sich zwei auf einer gemeinsamen Achse angeordnete Schaltstücke 3 und 4 gegenüber, die mit ihren Stirnseiten 5 eine Trennstrecke 6 bilden. In der rechts der Mittellinie 7 bezeichneten Einschaltposition sind die beiden Schaltstücke 3 und 4 mittels eines Uberbrückungsschaltstückes 8 elektrisch leitend miteinander verbunden, während der Schalter sich in der links der Mittellinie 7 gezeichneten Position in der Ausschaltstellung befindet. Der Schalter nimmt dabei eine Stellung ein, in der das Überbrückungsschaltstück 8 die Trennstrecke6 freigibt. Die SchaltstUcke 3» 4 sind zur Abfuhr von Tchaltgasen hohl ausgebildet.

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In den Figuren 2 bis 4 ist der Teil eines ßchaltstückes 3 bzw. 4 in einem Halbschnitt schematisch dargestellt. Das. Schaltstück 3 bzw. 4 besteht aus einem hohlen Kontaktstück 9, das im Bereich der Stirnseite 5 mit einem metallischen» ringförmigen Körper 10 aus lichtbogenbestandigem Material, wie z.B. Wolframkupfer, ausgestattet ist. Das Kontaktstück 9 und der Ringkörper 10 umfassen eine düsenförmige Graphitelektrode 11, die zur' Abfuhr der heißen, beim Ausschaltvorgang entstehenden Schaltgase und zur Führung des Lichtbogens 12 bestimmt ist. Der an der Graphitelektrode 11 stirnseitig ansetzende Lichtbogen wird zwangsläufig durch den hohen Unterschied in der spezifischen Leitfähigkeit zwischen dem aus Kupfer bestehenden Kontaktstück 9 und dem Graphit der Elektrode 11 zu einer Schleifenbildung veranlaßt, die unter der Wirkung des entstehenden magnetischen Feldes eine Kraft auf. den Lichtbogen nach innen ausübt. Durch die Wanderung des Lichtbogenfußpunktes in das Innere der Graphitelektrode 11 ändert sich auch der Stromverlauf in der Graphitelektrode,, so daß die Schleife eine ausgeprägtere Kontur erhält, wie der Figur 3 zu entnehmen ist. Auf diese V/eise wird der Lichtbogen 12 in eine aus Fig. 4 entnehmbare Position getrieben, in der er günstig gelöscht werden kann.

Die Figur 5 zeigt eine etwas andere Ausführungsform des Schaltstückes 3, 4, bei der die Graphitelektrode 11 unter Zwischenlage einer beispielsweise aus Polytetrafluorethylen beistehenden Isolierstoff schicht 13 vom Kontaktstück 9 getragen ist. Dadurch, daß in diesem Ausführungsbeispiel die Graphitelektrode 11 nur stirnseitig mit dem Kontaktstück 9 in galvanischem Kontakt steht, kann in der der Figur 4 entsprechenden Phase, des Lichtbogenverlaufes die Schleifenwirkung des Stromes und damit die magnetische Beblasung erhöht werden.

In den vorgenannten Ausführungsbeispielen besteht das Kontaktstück 9 aus Kupferrohr, das mit einem Ringkörper 10 aus Wolframkupfer versehen ist.

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In einigen Fällen kann es günstig sein, die Graphitelektrode 11 vor dem Einsetzen in das Kontaktstück 9 mit einem Stahlrohr 14 als Fassung zu umgeben. Das die Graphitelektrode 11 tragende und vorzugsweise unter Reibschluß umfassende Stahlrohr 14 kann in das Kontaktstück 9 eingepreßt sein. Im übrigen sind gleiche Teile mit gleichen Eezugszeichen versehen. Die Lichtbogenführung beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 entspricht der Lichtbogenführung beim Kontaktstück nach den Figuren 2 bis 4.

In Fig. 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schaltstückes 3 bzw. 4 in einem Halbschnitt schematisch dargestellt, bei dem die Graphitelektrode unter Zwischenlage einer Isolierstoffschicht. 13 von einem Stahlrohr 14 unter Reibschluß umfaßt wird, das seinerseits mit dem aus Kupfer bestehenden Kontaktstück 9 verbunden ist. Die Lichtbogenführung und die Ausbildung der während der Lichtbogenbrenndauer sich ausbildenden Stromfäden im Schaltstück 3, 4 entspricht der Ausführungsform nach Fig. 5.

Es ist ferner möglich, daß das Kontaktstück aus einem Stahlrohr besteht und mit einer äußeren Kupferschicht versehen ist. Die Kupferschicht bei diesem Ausführungsbeispiel ersetzt das Kupferrohr 9, wobei als Träger für den aus Wolframkupfer bestehenden Ringkörper 10 das Stahlrohr verwendet wird.

7 Figuren
6 Ansprüche

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Claims

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Patentansprüche '

J^/Druckgasisoliertes Hochspannungsschaltgerät, insbesondere Leistungsschalter, mit zwei in der Einschaltstellung verbundenen hohlen Kontaktstücken, die an ihren in der Ausschaltstellung die Trennstrecke bildenden Stirnseiten metallische, ringförmige Körper aus lichtbogenbeständigem Material tragen, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktstück (9) und der Ringkörper (10) eine düsenförmige Graphitelektrode (11) umfassen, die mit dem Kontaktstück (9) elektrisch leitend verbunden ist.
2. Druckgasisoliertes Hochspannungsschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Graphitelektrode (11) im Bereich der Stirnseite (5) mit dem Kontaktstück (9) verbunden ist.
3. Druckgasisoliertes Hochspannungsschaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Graphitelektrode (11) bis auf den stirnseitigen Bereich (5) unter Zwischenlage einer Isolierstoffschicht (13) vom Kontaktstück (9) getragen ist.
4. Druckgasisoliertes Hochspannungsschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktstück (9) aus einem Kupferrohr besteht und mit einem Ringkörper (10) aus Wolframkupfer versehen ist.
5. Druckgasisoliertes Hochspannungsschaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupferrohr (9) und der Ringkörper (10) innenseitig mit einem Stahlrohr (14) verbunden ist, das die Graphitelektrode (11)" trägt.
6. Druckgasisoliertes Hochspannungsschaltgerät nach einem

der Ansprüche 1 bis 3,. dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktstück (9) aus einem Stahlrohr mit einer äußeren Kupferschicht besteht. . , ■

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