DE2234067C3 - Kontaktsystem für druckgasisolierte Hochspannungsschaltgeräte - Google Patents
Kontaktsystem für druckgasisolierte HochspannungsschaltgeräteInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kontaktsystem für druckgasisolierte Hochspannungsschaltgeräte, insbesondere Leistungsschalter, mit zwei in der Einschaltstellung verbundenen hohlen, metallischen Kontaktstücken,
die an ihren in der Ausschaltstellung die Trennstrecke bildenden Stirnseiten metallische, ringförmige Körper
aus lichtbogenbeständigem, vergleichsweise schlechter leitendem Material tragen.
Aus der CH-PS 4 13 960 ist eine Kontaktanordnung dieser Art 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 jedoch die Stromtragfähigkeit der Schaltstücke begrenzen und erfordern außerdem eine aufwendige Fertigung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem
Kontaktsystem der eingangs genannten Art zusätzlich zu der zu Beginn der galvanischen Trennung der
Kontakte einsetzenden Druckgasbeblasung eine in die 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 düsenförmige Graphitelektrode umfassen, die mit dem
Kontaktstück elektrisch leitend verbunden ist
Bei der Erfindung werden die unterschiedlichen Leitfähigkeiten des in der Rege! aus Kupfer bestehenden Kontaktstückes, des vergleichsweise schlechter
leitenden Ringkörpers und der Graphitelektrode
ausgenutzt für eine den Lichtbogen in das Innere1 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
ι15 bestrebt ist, um den Spannungsabfall innerhalb der
Graphitelektrode klein zu halten, auf dem jeweils kürzesten Weg zu dem umfassenden hohlen Kontaktstück zu fließen.
bekannt (DE-AS 11 54 548). Düsenförmige Graphitelektroden für den gleichen Zweck sind aus der DE-OS
19 13 973 bekannt
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Verbindung der Graphitelektrode mit
dem Kontaktstück im Bereich der Stirnseite vorgesehen. Durch die elektrisch leitende Verbindung zwischen
der Graphitelekta.de und dem Kontaktstück im Bereich der Stirnseite des Kontaktstückes ergibt sich eine
Steigerung der Schleifenbildung. Dies kann dadurch
weiter begünstigt werden, daß die Graphitelektrode bis
auf den stirnseitigen Bereich unter Zwischenlage einer Isolierstoffschicht vom Kontaktstück getragen ist so
daß also nur im stirnseitigen Bereich eine elektrische Verbindung zwischen Graphitelektrode und Kontakt
stück besteht Als Isolierstoffmaterial kommt hierbei
insbesondere Polytetrafluorethylen in Betracht
Das Kontaktstück besteht bei einer bevorzugten Ausführungsform aus einem Kupferrohr und ist mit
einem Ringkörper aus Wolfram!«, pfer versehen. 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 ist
Bei einer etwas anderen Ausführungsform 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 Überbrückungsschalt-
stück außenseitig elektrisch leitend verbunden sind, der Vorteil, daß die über die Außenfläche der Kontaktstükke gleitenden Flächen der Kontaktfinger des Überbrükkungsschaltstückes vor Verunreinigungen durch Graphitmaterial geschützt sind. Dabei ist sichergestellt, daß
trotz des relativ hohen spezifischen Widerstands von Graphit vergrößerte Übergangswiderstände zwischen
den Kontaktfingern und den feststehenden Kontakt· stücken 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.
In F i g, 1 ist ein Hochspannungs-Leistungsschalter als druckgasisoliertes Hochspannungsschaltgerät in einem
Schnitt schematisch dargestellt
Die Fig.2 bis 4 zeigen schematisch eine erste
Ausführungsform der hohlen Kontaktstücke des Leistungsschalters
in einem Halbschnitt
Die Fig.5 zeigt schematisch eine etwas andere Ausführungsform eines hohlen Kontaktstückes in einem
Halbschnitt
Die Fig.6 zeigt schematisch in einer der F ig. 2
entsprechenden Darstellung eine etwas abgewandelte Ausführungsform eines hohlen Kontaktstückes in einem
Halbschnitt
Die Fig.7 zeigt in einer der Fig.5 entsprechenden
schematischen Darstellung einen Halbschnitt einer weiteren Ausführungsform eines hohlen Kontaktstükkes.
Der Hochspannungs-Leistungsschalter nach Fig. 1
ist als Druckgasschalter aufgebaut Er weist wie die F i g. { 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 Überbrückungsschaltstükkes
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 Trennstrecke 6 freigibt. Die Schaltstücke 3, 4 sind zur Abfuhr von Schaltgasen
hohl ausgebildet
In den Fig.2 bis 4 ist der vordere Teil eines Schaltstückes 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 lichtbogenbeständigem 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
Fig.3 zu entnehmen ist Auf diese Weise wird der
Lichtbogen 12 in eine aus F i g. 4 entnehmbare Position getrieben, in der er günstig gelöscht werden kann.
Die F i g. 5 zeigt eine etwas andere Ausfübrungsform des Schaltstückes 3, 4, bei der die Graphitelektrode 11
unter Zwischenlage einer beispielsweise aus Polytetrafluorethylen bestehenden Isolierstoffschicht 13 vom
Kontaktstück 9 getragen ist Dadurch, daß in diesem Ausführungsbeispiel die Graphitelektrode 11 nur
stirnseitig mit dem Kontaktstück 9 elektrisch leitend verbunden ist, kann in der der F i g. 4 entsprechenden
Phase des Lichtbogenverlaufes d'<*. 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
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 Bezugszeichen versehen. Die Lichtbogenführung beim Ausführungsbeispiel
nach Fig.6 entspricht der Lichtbogenführung beim Kontaktstück nach den F i g. 2 bis 4.
In F i g. 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 Γ i g. 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.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Kontaktsystem für druckgasisolierte Hochspannungsschaltgeräte, insbesondere Leistungsschalter,
mit zwei in der Einschaltstellung verbundenen hohlen, metallischen Kontaktstücken, die an ihren in
der Ausschallstellung die Trennstrecke bildenden Stirnseiten metallische, ringförmige Körper aus
lichtbogenbeständigem, vergleichsweise schlechter leitendem 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
Z Kontaktsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Graphitelektrode (11) mit dem Kontaktstück (9) im Bereich
der Stirnseite (5) vorgesehen ist
3. Kontaktsystem 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 (F i g. 5).
4. Kontaktsystem 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. Kontaktsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupferrohr (9) und der
Ringkörper (10) innenseitig mit einem Stahlrohr (14) verbunden sind, das die Graphitelektrode (11) trägt
(F ig. 6).
6. Kontaktsystem nach einem der. Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktstück (9)
aus einem Stahlrohr (14) mit einer äußeren Kupferschicht besteht
Priority Applications (3)
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