DE2234067C3

DE2234067C3 - Kontaktsystem für druckgasisolierte Hochspannungsschaltgeräte

Info

Publication number: DE2234067C3
Application number: DE2234067A
Authority: DE
Inventors: Heinz-Helmut Dr.-Ing. 1000 Berlin Schramm
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-07-07
Filing date: 1972-07-07
Publication date: 1982-06-16
Also published as: DE2234067A1; US3895201A; JPS5414755B2; DE2234067B2; JPS4944266A

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.

Graphitelektroden in Leistungsschaltern sind an sich

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

Patentansprüche:

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