DE2304646A1

DE2304646A1 - Quenching discs - of fibre layers with epoxy resin

Info

Publication number: DE2304646A1
Application number: DE19732304646
Authority: DE
Inventors: Richard Thaler; Hansruedi Dipl Ing Dr Zahner
Original assignee: Sprecher und Schuh AG
Current assignee: Rockwell Automation Switzerland GmbH
Priority date: 1972-05-19
Filing date: 1973-01-31
Publication date: 1973-11-29
Also published as: CH570032A5; ES410695A1; ATA388473A; AT337823B

Abstract

Designed for the quenching chamber of an electric fluid switch, the quench discs are composed of layers of glass, cellulose, polyester or polyamide fibres with a cycloaliphatic epoxy resin where at least one epoxy gp. has an ester bond with the cycloaliphatic ring. The purpose is to provide a disc material with the required electrical and mechanical resistance and which does not develop conductive particles on its surface which would reduce its efficiency after an arc.

Description

Löschkammer für elektrische Flüssigkeitsschalter Die Erfindung betrifft eine Löschkammer für elektrische Flüssigkeitsschalter mit Löschkammerscheiben.Arcing Chamber for Electric Liquid Switches The invention relates to an extinguishing chamber for electrical liquid switches with extinguishing chamber disks.

Elektrische Flüssigkeitsschalter mit einer Löschflüssigkeit, wie z.B. Oel, werden zur Unterbrechung von durch Hochspannungsleitungen fliessenden elektrischen Strömen verwendet. Von einem elektrischen Flüssigkeitsschalter erwartet man, dass er im Störungsfalle die über eine Hochspannungsleitung zum Störungsort strömende Kurzschlussleistung unterbrechen kann. Mit zunehmender Leistungsfähigkeit eines elektrischen Hochspannungsnetzes nimmt auch a erim Störungsfalle auftretende und durch den Schalter zu unterbrechende Kurzschlusstrom zu.Electric liquid switches with an extinguishing liquid, e.g. Oil, are used to interrupt electrical power flowing through high-voltage lines Stream used. An electric liquid switch is expected to In the event of a malfunction, it is the one flowing over a high-voltage line to the location of the malfunction Short circuit power can interrupt. With increasing performance one electrical high-voltage network also takes a er in the event of a fault and short-circuit current to be interrupted by the switch.

Elektrische Flüssigkeitsschalter, insbesondere die flüssigkeitsarmen Leistungsschalter, enthalten mindestens eine Löschkammer, in welcher der bei der Trennung der elektrischen Kontakte entstehende Lichtbogen gelöscht wird. Eine Löschkammer besteht aus einem Isolierrohr und aus den in diesem Isolierrohr mit Zwischenräumen gestapelten und befestigten Löschkammerscheiben. Die Löschkammerscheiben können für Quer- und/oder Längsblasung des Lichtbogens ausgebildet sein. Das Isolierrohr kommt mit dem zu unterbrechenden Lichtbogen nicht direkt in Berührung. Die notwendige elektrische und mechanische Festigkeit des Isolierrohres lässt sich mit den bekannten Isoliermaterialien gut erreichen.Electric liquid switches, especially the low-liquid ones Circuit breakers contain at least one arcing chamber in which the Separation of the electrical contacts resulting arc is extinguished. An extinguishing chamber consists of an insulating tube and the insulating tube with spaces in between stacked and attached extinguishing chamber panes. The extinguishing chamber disks can be designed for transverse and / or longitudinal blowing of the arc. The insulating tube does not come into direct contact with the arc to be interrupted. The necessary electrical and mechanical strength of the insulating tube let yourself can easily be achieved with the known insulating materials.

Der zu unterbrechende Lichtbogen wird in den Oeffnungen der Löschkammerscheiben und zwischen ihnen mit dem Löschmittel beblasen und gelöscht. Die Löschkammerscheiben werden dabei dem Lichtbogen direkt ausgesetzt. Die Löschkammerscheiben müssen während der Brenndauer des Lichtbogens der thermischen Beanspruchung und den Druckstössen widerstehen, also sie müssen eine hohe mechanische Festigkeit bei hohen Temperaturen aufweisen.The arc to be interrupted is in the openings of the quenching chamber disks and between them blown and extinguished with the extinguishing agent. The extinguishing chamber panes are directly exposed to the arc. The extinguishing chamber disks must be used during the burning time of the arc, the thermal stress and the pressure surges resist, so they must have high mechanical strength at high temperatures exhibit.

Nach der Löschung des Lichtbogens erscheint an den Klemmen des Schalters die wiederkehrende Spannung. Die Löschkammerscheiben müssen nun nach der thermischen und mechanischen Beanspruchung eine ausreichende elektrische Isolierfähigkeit aufweisen.After the arc has been extinguished, appears on the terminals of the switch the recurring tension. The extinguishing chamber discs must now after the thermal and mechanical stress have sufficient electrical insulation.

Für die Löschkammerscheiben elektrischer Flüssigkeitsschalter hat man bereits zahlreiche Materialien ausprobiert und benützt.Has an electric liquid switch for the extinguishing chamber panes numerous materials have already been tried out and used.

Pie wichtigsten Materialien waren Schichtstoffe, wobei als Trägermaterialien Papier, Gewebe, Natur- und Kunstfasern verwendet wurden.Pie main materials were laminates, being used as carrier materials Paper, fabric, natural and synthetic fibers were used.

Der meist verwendete Schichtstoff ist ein mit Phenol- oder Kresolharz gebundenes Hartpapier. Dieser Schichtstoff weist eine hohe mechanische Festigkeit bei hohen Temperaturen auf. Die Kriechstrom- und die Lichtbogenfestigkeit ist aber relativ niedrig. Das Material verköhlt allmählich bei hohen Temperaturen und verliert die anfänglich gute dielektrische Festigkeit. Mit grosser Ueberraschung hat man bei diesem Material festgestellt, dass die Lichtbogenfestigkeit der Oberfläche sehr stark ortsabhängig ist. Man hat an der Oberfläche einer Platte SteXeuungen bis zu 90 % um den Mittelwert festgestellt. Die Versuche wurden an verschiedenen Mustern und verschiedenen Fabrikaten durchgeführt, wobei die Messresultate praktisch gleich blieben. Die nicht konstante Lichtbogenfestigkeit des Löschkammerscheiben-Materials bewirkt eine relativ grosse Streuung der Abschaltleistung von Schaltern. Man hat aus-diesem Grunde bei ölarmen Leistungsschaltern mit aus Phenolharz-Hartpapier bestehenden Löschkammer scheiben die gewünschte Abschaltleistung nicht erreichen können.The most commonly used laminate is one with phenolic or cresol resin bound hard paper. This laminate has a high mechanical strength at high temperatures. However, the leakage current and arc resistance is relatively low. The material gradually charring at high temperatures and loses the initially good dielectric strength. With great surprise one has With this material found that the arc resistance of the surface is very high is highly location-dependent. On the surface of a plate there are controls up to 90% found around the mean. The tests were carried out on different patterns and different makes, whereby the measurement results are practically the same stayed. The inconsistent arc resistance of the arcing chamber washer material causes a relatively large spread of the breaking capacity of switches. One has For this reason, with low-oil circuit breakers made of phenolic resin hard paper Arcing chamber panes do not achieve the desired breaking capacity can.

Als Bindemittel für Papierschichtstoffe hat man auch Harnstoff-und Melaminharze ausprobiert. Die Kriechstromfestigkeit dieses Materials-ist besser als diejenige von Phenol- oder Kresolharz-Hartpapier. Dieser Schichtstoff spaltet sich aber leicht und ist bei hohen Temperaturen wenig widerstandsfähig. Die dielektrisch Eigenschaften bei hohen Temperaturen sind auch nicht besonders gut.Urea and urea are also used as binders for paper laminates Tried melamine resins. The tracking resistance of this material is better than that of phenolic or cresol resin hard paper. This laminate splits but light and is not very resistant at high temperatures. The dielectric Properties at high temperatures are not particularly good either.

Es ist bekannt, für Schichtstoffe ein Epoxydharz als Bindemittel zu verwenden. Epoxydharz-Hartpapiere sind homogen und haben sehr gute mechanische Eigenschaften. Epoxydharz-Hartpapiere haben aber ähnliche Nachteile wie Phenol- oder Kresolhar-z-Hartpapiere. Die Lichtbogenfestigkeit an der Oberfläche einer Isolierplatte ist auch ortsabhängig. Aus diesem Grunde sind Epoxydharz-Hartpapiere auch ungeeignet für die Herstellung von Löschkammerscheiben.It is known to use an epoxy resin as a binder for laminates use. Epoxy resin hard papers are homogeneous and have very good mechanical properties. Epoxy resin hard papers have similar disadvantages as phenolic or cresol resin hard papers. The arc resistance on the surface of an insulating plate is also location-dependent. For this reason, epoxy resin hard papers are also unsuitable for production of extinguishing chamber panes.

Giessharz-Löschkammerscheiben weisen im allgemeinen gute dielektrische Eigenschaften auf-, sind aber wegen ihrer geringen mechanischen Festigkeit als Löschkammerscheibe-Material auch ungeeignet.Cast resin arcing chamber disks generally have good dielectric properties Properties on, but are due to their low mechanical strength as an arcing chamber disc material also unsuitable.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Material für Löschkammerscheiben in elektrischen Flüssigkeitsschaltern mit hoher und ortsunabhängiger Lichtbogenfestigkeit und mit genügender mechanischer und elektrischer Festigkeit zu finden.The object of the invention is to provide a material for arcing chamber disks in electrical liquid switches with high and location-independent arc resistance and to be found with sufficient mechanical and electrical strength.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Löschkammerscheiben aus einem Schichtstoff mit mehreren Lagen von Faserbahnen und einem cycloaliphatischen Epoxydharz, in welchem mindestens eine Epoxydgruppe über eine Esterbindung an den cycloaliphatischen Ring gebunden ist, bestehen.The problem posed is achieved in that the arcing chamber disks made of a laminate with several layers of fiber webs and a cycloaliphatic Epoxy resin in which at least one epoxy group has an ester bond to the cycloaliphatic ring is bound, exist.

Die Faserbahnen bestehen vorzugsweise aus Zellulose.The fiber webs are preferably made of cellulose.

Im folgenden wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Löschkammer im Längsschnitt, und Fig. 2 eine Löschkammer in der Draufsicht.An exemplary embodiment is described below with reference to the accompanying drawing the invention described in more detail. They show: FIG. 1 an extinguishing chamber in longitudinal section, and FIG. 2 shows an extinguishing chamber in plan view.

In Fig. 1 ist eine Löschkammer für einen ölarmen Leistungsschalter dargestellt. Sie besteht aus dem äusseren Isolierrohr 1, aus den in dieses äussere Isolierrohr 1 eingeklebten Löschkammerschei ben 2 und Distanzringen 3. Die Löschkammerscheiben 2 sind für Längsblasung ausgebildet. Das Isolierrohr 1 wird im nicht dargestellten Schalter befestigt. Bei geschlossenem Leistungsschalter liegt der die beiden Kontakte des Schalters verbindende Schaltstift in den inneren Löchern 4 der Löschkammerscheiben 2. Bei Unterbrechung wird der Schaltstift aus der Löschkammer herausgezogen, wodurch in der Achse der Löschkammer durch die Löcher 4 der Löschkammerscheiben 2 ein Lichtbogen gezündet wird. Durch die verdampfende Löschflüssigkeit entstehen zwischen den Löschkammerscheiben 2 sehr hohe Drücke. Die Löschkammerscheiben 2 müssen bei der hohen thermischen Beanspruchung des Lichtbogens den mechanischen Beanspruchungen gewachsen sein.In Fig. 1 is an arcing chamber for a low-oil circuit breaker shown. It consists of the outer insulating tube 1, from the in this outer Insulating tube 1 glued-in extinguishing chamber disks 2 and spacer rings 3. The extinguishing chamber disks 2 are designed for longitudinal blowing. The insulating tube 1 is not shown Switch attached. When the circuit breaker is closed, the two contacts are in contact of the switch connecting switching pin in the inner holes 4 of the arcing chamber disks 2. In the event of an interruption, the switch pin is pulled out of the arcing chamber, whereby in the axis of the quenching chamber through the holes 4 of the quenching chamber disks 2 an arc is ignited. The vaporizing extinguishing liquid creates between the extinguishing chamber panes 2 very high pressures. The quenching chamber disks 2 must with the high thermal stress of the arc must be able to withstand the mechanical stresses.

Nach Löschung des Lichtbogens müssen die Oberflächen der Löschkammerscheiben 2 die elektrische Isolation für die wiederkehrende Spannung sichern. Das Material der Löschkammerscheiben weist eine hohe ortsunabhängige Lichtbogenfestigkeit auf, das heisst, nach der Lichtbogenbeanspruchung sind an der Oberfläche keine elektrisch leitendenStellen vorhanden.After the arc has been extinguished, the surfaces of the arcing chamber disks 2 Secure the electrical insulation for the recurring voltage. The material the arcing chamber disks have a high location-independent arc resistance, This means that after the arc exposure, there are no electrical surfaces on the surface management positions available.

Die Löschkammerscheiben 2 bestehen aus einem Schichtstoff mit mehreren Lagen von Zellulosefaserbahnen und einem cycloaliphatischen Epoxydharz, in welchem mindestens eine Epoxydgruppe über eine Esterbindung an den cycloaliphatischen Ring gebunden ist.The extinguishing chamber disks 2 consist of a laminate with several Layers of cellulose fiber webs and a cycloaliphatic epoxy resin in which at least one epoxy group via an ester bond to the cycloaliphatic ring is bound.

Als Beispiel von einem cycloaliphatischen Epoxydharz, in welchem mindestens eine Epoxydgruppe über eine Esterbindung an den cycloaliphatischen Ring gebunden ist, sei die Verbindung nachstehender Formel genannt: Der Schichtstoff mit mehreren Lagen von Zellulose-, Polyester-, Polyamid- oder Glasfaserbahnen einzeln oder gemischt, und mit dem cycloaliphatischen Epoxydharz, in welchem mindestens eine Epoxydgruppe über eine Esterbindung an den cycloaliphatischen Ring gebunden ist, weist eine hohe und ortsunabhängige Lichtbogenfestigkeit und eine für die Löschkammerscheiben elektrischer Flüssigkeitsschalter ausreichende mechanische und elektrische Festigkeit auf.As an example of a cycloaliphatic epoxy resin in which at least one epoxy group is bonded to the cycloaliphatic ring via an ester bond, the compound of the following formula may be mentioned: The laminate with several layers of cellulose, polyester, polyamide or glass fiber webs, individually or mixed, and with the cycloaliphatic epoxy resin, in which at least one epoxy group is bonded to the cycloaliphatic ring via an ester bond, has a high and location-independent arc resistance and one for the extinguishing chamber panes of electrical liquid switches have sufficient mechanical and electrical strength.

Claims

Patent entitlement:

13 / quenching chamber for electric liquid switches with quenching chamber discs, characterized in that the quenching chamber disks (2) are made of a laminate with several layers of fiber webs and a cycloaliphatic epoxy resin in which at least one epoxy group via an ester bond to the cycloaliphatic ring is bound to exist.

2. extinguishing chamber according to claim 1, characterized in that Fiber webs are made from cellulose.

3: extinguishing chamber according to claim 1 or 2, characterized in that Fiber webs consist of polyester.

4. extinguishing chamber according to one of claims 1 to 3, characterized in that that fiber webs are made of polyamide.

5. extinguishing chamber according to one of claims 1 to 4, characterized in that that fiber webs are made of glass.