DE2249934A1

DE2249934A1 - Fluessigkeitsarmer leistungsschalter

Info

Publication number: DE2249934A1
Application number: DE19722249934
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Daus
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1972-10-12
Filing date: 1972-10-12
Publication date: 1974-04-25
Also published as: FR2203157A1; IT995690B; FR2203157B3; CH554068A; NL7313765A

Description

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BROVVN, BOVERl & CIE ■ AKTIENGESELLSCHAFT i' :") ü";") V ■ *

MANNHEIM BROWN OCv. ί >

Mannheim, den 10. Okt. 1972 PAT-Dr.Sc/'Ft/Pz Mp.-Nr. 604/72

Flüssigkeitsarmer leistungsschalter

Die Erfindung besieht sich auf einen flüssigkeitsarmen leistungsschalter mit mindestens einer mit Stützern an einem Gestell oder einer Schalttafel vertikal angebrachten Polsäule, wobei eine einen Flüssigkeitskreislauf infolge von Thermosyphonwirkung erzeugende Verbindung zwischen der Flüssigkeit oberhalb und unterhalb der Schalterteile außerhalb der Polsäule vorgesehen ist.

In elektrischen Leistungsschaltern verursacht der durch den ' Schalter fließende elektrische Strom eine Erwärmung durch Joulesche Verluste in den stromführenden Teilen und durch Wirbelstromverluste in den benachbarten Eisenteilen. Diese Wärme abzuführen bereitet große Schwierigkeiten. Es sind daher schon eine Reihe von Schaltern bekannt geworden, bei denen der Wärmeabfuhr besondere Aufmerksamkeit gewidmet wird. Sp zeigt die DT-PS 1 129 211 einen Leistungsschalter für eine gekapselte Schaltanlage bei welchem im inneren einer aus Gießharzmaterial bestehenden Isolierhülle ein doppelwandiger Windkessel für die Schaltgase vorgesehen ist, dessen Ring- oder Zwischenraum ein umlaufendes Kühlmittel enthält. Eühl- und !löschmittel sind dabei streng getrennt. Außerhalb der Gießharzumhüllung.befindet sich ein Wärmetauscher durch welchen das Kühlmittel gtrömt und so gekühlt wird.

Diesem Schalter haftet jedoch der Nachteil an, daß er wegen des doppelwandigen Windkessels recht kompliziert ausgebildet ist. Darüber hinaus ist auch die Kühlwirkung relativ gering, weil die im Schalterinnern an den Strombahnen entstehende Wärme erst von der löschflüssigkeit aufgenommen und an die Innenseite

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des Windkessels abgegeben bzw. übertragen werden muß, bevor die eigentliche Kühlung stattfindet. :

Es ist weiterhin ein Schalter bekannt geworden (DAS 1 665 976), welcher eine zwei metallische Endteile aufweisende Polsäule besitzt und mit Einrichtungen für eine Thermosyphonwirkung versehen ist. Dabei fließt die löschflüssigkeit durch die Schalterkammer von unten nach oben. Als Rückschluß dient ein außerhalb der Schaltkammer die metallischen Endteile verbindendes, im Verhältnis zu dem Schalterkammerquerschnitt dünnes Isolierstoffrohr. Das von den Schalterteilen, d. h. von den Strombahnteilen erwärmte Öl fließt nach oben und durch das Isolierstoffrohr wieder nach unten, von wo es wiederum nach oben steigt. Dabei dienen allein die Endteile als Wärmetauscher. Die Kühlung ist gering, da die Oberfläche der Endteile nicht ailau groß gewählt werden kann. Die als Wärmetauscher dienenden Endteile liegen an Spannung, da sie mit den Strombahnteilen in Verbindung stehen. Dies ist nachteilig, da eine besondere und auch forcierte Kühlung mittels Kühlmedien nicht möglich ist. Vielmehr wird die Kühlung nur durch Wärmestrahlung erreicht, was naturgemäß nicht allzu wesentlich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen leistungsschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, der die Nachteile der bekannten Schalter vermeidet. Insbesondere soll «lie Kühlung weiter verbessert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch feigst,, dal die Verbindung außerhalb der Polspule als Wgrmetftueeher ausgebildet ist.

Dabei weisen vorteilhaft die die eingela© f©l§iult tragenden Stutzer aus isoliermaterial de eine"aaefe· «ulea abfetehlessene längsausnehmung auf,· welche mit der Flüssigkeit ober* uad unterhalb der Schalterteile in Verbindung stehe», die Iimenllingsbohrungen der Stützer Sind mit dem Wärmetauscher

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BAD OFHGIN^AL

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Vorteilhaft ist als Wärmetauscher mindestens ein Kühlrohr vorgesehen. .

In weiterer Ausführung ist vorteilhaft jedes der Kühlrohre aus Metall hergestellt und weist an der Außenfläche Kühlrippen auf.

Zusätzlich können bei drei Schalterpolen die Kühlrohre aller drei Pole miteinander verbunden sein.

In der Innenbohrung im unteren Stützer ist ein Rückschlagventil vorgesehen, welches ein Rückströmen der Flüssigkeit unterhalb der Schalterteile in den Wärmetauscher verhindert.

In weiterer Ausbildung kann in den Ölkreislauf eine Pumpe ein- j gesetzt sein, welche die Flüssigkeit durch die Polsäule und '■ den Wärmetauscher treibt. ;

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Zusätzlich kann ein am Wärmetauscher Luft vorbeiblasender Ventilator vorgesehen sein, der die Wärmeabfuhr am Wärmetauscher [ verbessert. :

Die Vorteile der Ausführung mit dem Wärmetauscher bestehen einmal darin, daß durch die Verbindung des Wärmetauschers mit der Flüssigkeit über die Isolierstützen eine zusätzliche Kühlung des Wärmetauschers mit einem Ventilator vorgesehen werden kann, ohne daß Schwierigkeiten auf Grund von Kriechströmen wegen Verschmutzung der Außenflächen der Kühlrohre zu befürchten sind. Auch kann der gleiche Aufbau der Polsäulen, Fahrgestell und Schalterantrieb mit verschiedenen Nennströmen betrieben werden, je nachdem ob der Schalter ohne Kühlung, mit zusätzlicher Thermosyphonkühlung im Wärmetauscher oder durch eine mit einem Ventilator forcierte Kühlung angewandt wird. An Hand der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden. Die Figur zeigt eine Polsäule 1 eines dreipoligen flüssigkeitsarmen Leistungsschalters mit einem Wärmetauscher im Schnitt.

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Die Polsäule 1 verläuft senkrecht und ist mit zwei Stützisolatoren 2 oben und unten an einem Gestell 3 befestigt. Auf dem Gestell 3 ist der nicht wieder dargestellte Antrieb angeordnet, der mittels isolierender Schaltstangen 4 den beweglichen Schaltstift 5 über ein nicht gezeigtes Hebelsystem in dem unteren i

Polende la antreibt. j

Die Schaltelemente der dargestellten Polsäule 1 sind von einem Isolierstoffrohr 6 umgeben, ebenso wie die für die eine Lösung des Lichtbogens bei einer Schalthandlung erforderliche Strömung sorgenden Isolierteile 7. Diese Isolierteile sind in an sich : bekannter Weise aufgebaut.

An der oberen Seite der Polsäule 1 ist ein Anschlußstück 8 vorgesehen, welches mit einem Tragteil für die feststehenden ; Schaltstücke 10 verbunden ist und damit die Strombahn von Anschlußstück zu dem Schaltstück schließt. Dabei weist das feste Schaltstück 10 eine Innenbohrung auf, in welche das bewegliche Schaltstück 5 eingreift, wobei die Außenflächen des beweglichen Schaltstückes 5 mit den Innenflächen des festen Schaltstückes in Berührung kommt. Das feste Schaltstück ist mit dem Tragteil

9 über ein Formstück 9a verbunden, welches das feste Schaltstück eigentlich trägt. Zur Erzielung einer Führung des festen Schaltstückes innerhalb des Formstückes und zur Erreichung einer schwimmenden Lagerung sind Federn 10b vorgesehen. Innerhalb des Tragteiles 9 ist eine durch eine als Rückschlagventil dienende Kugel 9b verschließbare öffnung 9c vorgesehen. Die Verbindungsstelle zwischen Formstück 9a und dem festen Schaltstück

10 erfolgt über ein mit Schlitzen 9d versehenes Halteelement 9e. Die Schlitze 9d gestatten der Flüssigkeit den Durchtritt in die Öffnung 9C.

Der bewegliche Schaltstift 5 ist durch Führungsrollen 11 geführt, welche stromtragend sind, und mit einem Führungsgestänge 12 und einem Zwischenstück 11a verbunden, welches selbst wiederum mit einem unteren Anschlußstück 13 in Verbindung steht.

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OWQlNAt INSPECTED

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Die Stützisolatoren 2 weisen in ihrer Mitte eine nach außen abgeschlossene Längsausnehmung 2a auf, die über Bohrungen 14 '. im Innenzylinder der Polsäule 1 mit dem Öl bzw. der Flüssigkeit ober- und unterhalb der Schalterteile in Verbindung stehen. Außerhalb des Gestelles 3 ist ein als Wärmetauscher dienendes Kühlrohr 15 vorgesehen, welches mit den Innenbohrungen 2a in ' den Stützern 2 oben und unten verbunden ist. ;

Die Befestigung von Stützern und Polsäule erfolgt über ein Zwischenrohrstück 16, welches ein Innenrohrstück 17 teilweise umfaßt. Der Stützisolator bzw. der Stützer selbst wiederum umgreift ebenfalls das Innenrohrstück 17. ■ ·

Innerhalb des Zwischenstückes 16 an dem unteren Stützer befindet sich ein mit einem Sitz für eine Kugel 18 versehenes Rohrelement 19 mit einer Öffnung 20, wobei die Kugel 18 als Rückschlagventil dient. ;

Die Wirkungsweise der Anordnung soll im folgenden erläutert werden. Die an den stromführenden Teilen der Polsäule erwärmte löschflüssigkeit, hier also das Öl, steigt teilweise innerhalb und außerhalb des hohlen Schaltstiftes auf, umströmt die oberen Schaltstücke und fließt über den oberen Stützer zum Kühler bzw. Wärmetauscher. Dort wird die Löschflüssigkeit abgekühlt und strömt auf Grund der Thermosyphonwirkung über den unteren Stüt.r- ^r zur Polsäule zurück. Die Strömungsrichtung ist durch den Pfeil A dargestellt. ^!

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j Durch die Anordnung des Wärmetauschers zwischen den isolieren- ^! den Stützern bzw. den Stutzisolatoren wird erreicht, daß der Wärmetauscher selbst auf Erdpotential liegt, während die anderen Elemente auf Potential liegen. i

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Nicht in der Zeichnung dargestellt, aber noch als zur Erfindung

gehörig sind die folgenden Ausführungen: j

Zur Forcierung der Kühlung kann im Wärmetauscher oder an einer anderen Stelle im ölkreislauf eine Pumpe vorgesehen werden, welche das Öl in der in der Zeichnung mit Pfeil A dargestellten Richtung treibt. Durch die Pumpe wird ein beschleunigter Flüssigkeitsumlauf erreicht, der auch dann noch voll wirksam ist, wenn, aus welchen Gründen auch immer, einer der Schalterpole ausgeschaltet ist. Voraussetzung dabei ist allerdings, daß die Kühlrohre der Wärmetauscher für die einzelnen Polsäulen untereinander in Verbindung stehen.

Zusätzlich kann auch noch ein Ventilator vorgesehen werden, der Kühlluft am Wärmetauscher vorbeibläst. Dazu kann vorteilhaft ein den Luftstrom leitender Kamin vorgesehen werden. Ein Kamin benötigt aber nicht unbedingt einen Ventilator, da bekanntlich allein schon durch eine sogenannte Kaminwirkung ein Luftstrom am Wärmetauscher vorbei erzeugt wird.

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Claims

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Patentansprüche

1. Flüssigkeitsarmer Leistungsschalter mit mindestens einer ^!

mit Stützern an einem Gestell oder einer Schalttafel verti*- kal angebrachten Polsäule, wobei eine einen Flüssigkeits- ; kreislauf infolge von Thermosyphonwirkung erzeugende Ver- '. bindung zwischen der Flüssigkeit oberhalb und unterhalb der Schalterteile außerhalb der Polsäule vorgesehen ist, ; dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung außerhalb der Polsäule (1) als Wärmetauscher (14) ausgebildet ist. j

2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die die einzelne Polsäule (1) tragenden Stützer (2) aus Isoliermaterial je eine nach außen abgeschlossene Längsausnehmung (2a) aufweisen, welche mit der Flüssigkeit oberhalb und unterhalb der Schalterteile in Verbindung stehen, -und daß die inneren Längsausnehmungen (2a) mit dem Wärmetauscher

(14) verbunden sind. " ι

3» Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmetauscher ein Kühlrohr vorgesehen ist.

4. Leistungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlrohr aus Metall gefertigt ist und an seiner Außenfläche Kühlrippen aufweist. ;

5. Leistungsschalter nach den Ansprüchen 1-4 mit drei Polsäulen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrohre miteinander verbunden sind.

6. Leistungsschalter nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Innenlängsausnehmung im unteren Stützer ein Rückschlagventil vorgesehen ist, welches ein Rückstromen der Flüssigkeit in den Wärmetauscher verhindert.

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7. Leistungsschalter nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß in den Flüssigkeitskreislauf durch die Polsäule, die Stützisolatoren und den Wärmetauscher eine Pumpe eingebaut ist.

8. Leistungsschalter nach den Ansprüchen 1 - I₉ dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventilator vorgesehen ist, welcher einen Luftstrom am Wärmetauscher entlang bläst.

9. Leistungsschalter nach den Ansprüchen 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher von einem als Kamin dienenden, senkrecht angeordneten Luftschacht umgeben ist.'

10. Leistungsschalter nach dem Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Wärmetauscher und den Ventilator umgebender Luftschacht vorgesehen ist, welcher den vom Ventilator erzeugten Luftstrom am Wärmetauscher vorbeibläst.

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