DE2350702A1

DE2350702A1 - Kontaktsystem fuer hochspannungs- leistungsschalter

Info

Publication number: DE2350702A1
Application number: DE19732350702
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Ing Huhse
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-06-20
Filing date: 1973-10-05
Publication date: 1975-04-10
Also published as: CH564841A5; GB1468589A; US4032737A; FR2189847B1; FR2246955A2; DE2350702C3; US3835274A; FR2189847A1; FR2246955B2; DE2230927A1; DE2350702B2; DE2230927B2; CH554594A

Description

Kontaktsystem für Hochspannungs-Leistungsschalter Zusatz zu Patent ... (Anmeldung P 22 30 927-9)

Aus der DT-AS 1 154 548 ist ein elektrischer Schalter bekannt, bei dem elektronegatives, fluorhaltiges Gas, insbesondere SFg, als Lösch- und Isoliermittel verwendet wird. Der bekannte Schalter weist zwei relativfcueinander bewegliche Schaltstücke auf, zwischen denen beim Ausschalten ein Lichtbogen gezogen wird. Die Schaltstücke bestehen aus Kohlenstoff, vorzugsweise Graphit, um die Zerstörung der Schaltstücke und die Bildung von Zersetzungsprodukten während der Einwirkungszeit des Lichtbogens gering zu halten. Die" aus Graphit bestehenden Schaltstücke sind massiv ausgebildet und in topfförmigen Elektroden eingesetzt, wobei die Wände der topfförmigen Elektroden zumindest teilweise in mantelseitige Hinterschneidungen der Schaltstücke eingreifen, damit eine sichere mechanische und elektrische Verbindung erzielt wird.

Bei Hochspannungs-Leistungsschaltern, insbesondere Druckgasschaltern, ist es vorteilhaft, die Schaltstücke hohl und zur Abfuhr der während des Ausschaltvorganges entstehenden Lichtbogengase auszubilden. Die hohlen Kontaktstücke tragen die Lichtbogenelektroden an ihren Stirnseiten, die nach einem Vorschlag ringförmig ausgebildet und mit einem umlaufenden U-Profil versehen sind, zwischen dessen U-Schenkeln ein Stützkörper angeordnet ist. Durch Anwendung des Vorschlags soll die Graphitelektrode mechanisch stabil und bruchsicher unter Reibschluß gefaßt werden.

Ferner ist vorgeschlagen worden, die ringförmige und zur Abfuhr von Schaltgasen düsenförmig ausgebildete Graphitelektrode

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von einem ringförmigen elektrisch leitenden Körper unter Reibschluß zu umfassen, der seinerseits mit dem zugehörigen Schaltstück elektrisch leitend verbinden ist. Der bei diesem Vorschlag die Elektrode halternde Zwischenkörper kann hinsichtlich der Ströme und der stofflichen Zusammensetzung so gewählt werden, daß sich günstige Ausdehnungskoeffizienten im Vergleich zur Graphitelektrode ergeben, die durch den Lichtbogen eine hohe Wärmebeanspruchung aufzunehmen hat.

Die beiden vorgenannten Vorschläge haben Preßpassungen zur Voraussetzung, bei denen die Graphitdüse als Einsatzteil gegenüber dem umfassenden metallischen Ringkörper unterkühlt wird, während der umfassende Ringkörper auf eine hohe Temperatur gebracht wird.

Es ist erwünscht, das die Graphitelektrode tragende Schaltstück aus einem elektrisch gut leitenden Material, insbesondere Kupfer, zu fertigen, um hohe Nennströme ohne größere Erwärmung übertragen zu können. Der Einsatz von Kupferrohren als Fassung für Graphitelektroden bringt aber deshalb Schwierigkeiten mit sich, weil bei den erforderlichen Übermaßen der Reibschlußhalterung die Festigkeit des Kupfers überschritten werden kann. Eine derartige Schrumpfverbindung ist daher für den vorliegenden Fall nicht anwendbar.

Im Hauptpatent ist zur Lösung des Problems,bei einem Kontaktsystem für Hochspannungs-Leistungsschalter die Werkstoffe Graphit und Kupfer sicher miteinander zu verbinden, vorgeschlagen worden, den aus Graphit bestehenden Düsenkörper in das aus kalt verfestigtem Kupfer gefertigte Rohr kalt einzupressen, so daß der Düsenkörper vom Rohr unter Reibschluß umfaßt ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kontaktsysteme für Hochspannungs-Leistungsschalter, insbesondere Druckgasschalter, nach dem Hauptpatent so weiterzubilden, daß

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die Stromtragfähigkeit und die mechanische Belastbarkeit der' Reibschlußverbindung erhöht werden.

Nach der Erfindung wird dies dadurch gelöst, daß als Werkstoff für das elektrisch leitende Küpferrohr ein niedrig legiertes Kupfer verwendet ist. Mit besonderem Vorteil findet eine Silber-Kupfer-Legierung Verwendung, deren Silberanteil zwischen 0,025 und 0,25 %, vorzugsweise 0,1 % beträgt.

Als niedrig legiertes Kupfer kommt jedoch auch eine Kupfer-Zirkonium- Verbindung mit einem Anteil von 0,08 bis 0,3 % Zirkonium in Betracht.

Sofern das leitende Kupferrohr im Verlauf der Fertigung mit anderen Schalterteilen weich oder hart verlötet'werden soll, ist eine mit Phosphor oder anderen geeigneten Mitteln, z.B. Lithium desoxidierte Kupferlegierung mit dem angegebenen niedrigen Silber- oder Zirkoniumgehalt vorzuziehen.

Durch Anwendung der Erfindung sind die Bereiche der Reibschlußverbindung zwischen dem Graphitkorper und dem elektrisch leitenden Rohr mechanisch stabiler, weil die Rekristallisationstemperatur des niedrig legierten Kupfers günstig erhöht ist. Außerdem ist die Leitfähigkeit des Kupfermaterials bei gestiegenen mechanischen Eigenschaften sehr gut.

Anhand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Kontaktsystems nach der Erfindung beschrieben.

Die Figur zeigt das Kontaktsystem eines elektrischen Hochspannungs-Leistungsschalters, der als Druckgasschalter ausgebildet ist. Im Innenraum 1 einer beispielsweise aus Porzellan bestehenden Schaltkammer 2 ist als Lösch- und Isoliermittel Schwefelhexafluorid eingefüllt. Die Schaltkammer ist rohrförmig gestaltet und weist zwei feststehend zentrisch angeordne-

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te, mit Abstand einander gegenüberstehende Schaltstücke 3, 4 auf, die gleichartig ausgebildet sind. Die Schaltstücke 3, 4 bestehen aus Je einem elektrisch leitenden Rohr 5, 6. Die Rohre 5, 6 tragen stirnseitig je einen Düsenkörper 7, 8 aus Graphit als lichtbogenbeständigen Werkstoff. Die beiden Rohre 5, 6 können aus einer Silber-Kupfer-Legierung mit einem Silberanteil von 0,025 bis 0,25 % oder Kupfer-Zirkon-Legierung bestehen? vorzugsweise beträgt der Silberanteil 0,1 %. Die beiden Rohre sind in der oberhalb der Mittellinie dargestellten Einschaltstellung von einem Überbrückungsschaltstück 12 elektrisch leitend überbrückt.

Bei einer Bewegung des Überbrückungsschaltstückes 12 in Pfeilrichtung 13 gelangt das Überbrückungsschaltstück in die unterhalb der Mittellinie gezeichnete Ausschaltstellüng. Dabei wird zwischen den Graphitdüsenkörpern 7 und 8 ein Lichtbogen gezogen, der von einer im Innenraum 1 der Schaltkammer 2 eingeleiteten Gasströmung in das Innere der hohlen düsenförmigen Schaltstücke 3 und 4 getrieben und im Stromnulldurchgang des Wechselstromes gelöscht wird.

Die beiden Schaltstückrohre 5 und 6 sind kalt verfestigt. Sie weisen im Bereich der Stirnseiten je eine innere zylindrische Ausnehmung auf, deren radiales Maß etwa die Hälfte der Wandstärke a der Rohre 3, 4 bildet. Die DUsenkörper 7, 8 weisen ihrerseits an ihrer Mantelfläche 10 eine zylindrische Ausnehmung 11 auf, die mit ihrer Mantelfläche für einen Reibschluß mit dem zugehörigen Rohr 5 bzw. 6 bestimmt ist. In diese innere Ausnehmung 9 der Rohre 5 und 6 werden die aus Graphit bestehenden Düsenkörper 7 und 8 kalt eingepreßt, wobei ein Teil des Düsenkörpers 7, 8 vorsteht. Während des Einpressens können sich im Graphitkörper an der Mantelfläche 11 Riefen bilden, deren Material z.B. in Staubform anfällt und zur Schmierung beim Einpressen dienen kann.

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Die Ausbildung der Rohre 5, 6 mit einer Ausnehmung 9 entlastet den Düsenkörper 7, 8 im bruchgefährdeten Bereich des ungefaßten Endes und gewährleistet eine größere Flächenpressung im gefaßten Ende des Düsenkörpers, weil hier der ausgenommene Rohrbereich vom angrenzenden Rohrteil unterstützt wird.

Das im Zusammenhang mit Hobhspannungs-Leistungsschaltern, insbesondere Druckgasschaltern, beschriebene Kontaktsystem kann selbstverständlich auch bei anderen mit einem gasförmigen Isoliermittel versehenen Hochspannungsschaltgeräten Verwendung finden. So ist es beispielsweise möglich, Lasttrennschalter oder gasgefüllte Funkenstrecken von Uberspannungsableitern mit dem Kontaktsystem nach der Erfindung zu versehen.

1 Figur ' ·

5 Ansprüche

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Claims

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Patentansprüche

1 JfKontaktsystem für Hochspannungs-Leistungsschalter, insbeere Druckgasschalter, mit mindestens einem hohlen düsenförmigen Schaltstück, das in der Ausschaltstellung die vom Druckgas bespülte Trennstrecke begrenzt und aus einem elektrisch leitenden Rohr und einem vom Rohr stirnseitig getragenen Düsenkörper aus Graphit besteht, wobei der Düsenkörper in das aus kalt verfestigtem Kupfer gefertigte Rohr kalt eingepreßt und von diesem unter Reibschluß umfaßt ist, nach Patent (Anmeldung P 22 30 927.9)ι dadurch gekennzeichnet, daß als Werkstoff für das elektrisch leitende Kupferrohr (5f 6) ein niedrig legiertes Kupfer verwendet ist.
2. Kontaktsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Silber-Kupfer-Legierung mit einem Silberanteil von 0,025 bis 0,25 %.
3. Kontaktsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Silberanteil 0,1 % beträgt.
4. Kontaktsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Kupfer-Zirkonium-Verbindung mit einem Anteil von 0,08 bis 0,3 % Zirkonium.
5. Kontaktsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch einen geringen zusätzlichen Gehalt eines Desoxydationsmittels für das niedrig legierte Kupfer.

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