DE2350702B2 - Kontaktsystem für Hochspannungs-Leistungsschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kontaktsystem für Hochspannungs-Leistungsschalter der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher bezeichneten Art.

Aus der DE-AS 11 54 548 ist ein elektrischer Schalter bekannt, bei dem elektronegatives, fluorhaltiges Gas, insbesondere SFö, als Lösch- und Isoliermittel verwendet wird. Der bekannte Schalter weist zwei relativ zueinander 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 Elektrode 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 von einem ringförmigen elektrisch leitenden Körper unter Reibschluß zu umfassen, der

ίο seinerseits mit dem zugehörigen Schaltstück elektrisch leitend verbunden 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 die Stromtragfähigkeit und die mechanische Belastbarkeit der Reibschlußverbindung erhöht werden.

Nach der Erfindung wird dies dadurch gelöst, daß als Werkstoff für das elektrisch leitende Kupferrohr eine

so Silber-Kupfer-Legierung mit einem Silberanteil von 0,025 bis 0,25% verwendet ist. Der Vorzugswert für den Silberanteil beträgt 0,1%.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird darüber hinaus aber auch dadurch gelöst, daß als Werkstoff für das elektrisch leitende Kupferrohr eine Kupfer-Zirkonium-Verbindung mit einem Anteil von 0,08 bis 0,3% Zirkonium verwendet ist.

Aus dem Buch »Kupfer- und Kupferlegierungen in der Technik«, Springer Verlag Berlin/Heidelberg/New York 1967, sind sowohl derartige Kupfer-Silber-Legierungen auf den Seiten 191 bis 198 als auch derartige Kupfer-Zirkonium-Legierungen, Seiten 638 bis 647, als hochleitfähige Kupferlegierungen mit verminderter Rekristallisationsneigung bekanntgeworden.

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, desoxidierter Kupfer-

legierung mit dem angegebenen niedrigen Silber- oder Zirkoniumgehalt vorzuziehen.

Durch Anwendung der Erfindung sind die Bereiche der Reibschlußverbindung zwischen dem Graphitkörper 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 Kontidasystems 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 angeordnete, mit Abstand einander gegenüberstehende Schaltstücke 3, 4 auf, die gleichartig ausgebildet sind. Die Schaltstücke 3, 4 bestehen aus je einem elektrisch leitenden Kupferrohr 5, 6. Die Kupferrohre 5, 6 tragen stirnseitig je einen Düsenkörper 7,8 aus Graphit als lichtbogenbeständigen Werkstoff. Die beiden Kupferrohre 5, 6 bestehen aus einer Silber-Kupfer-Legierung mit einem Silberanteil von 0,025 bis 0,25% oder Kupfer-Zirkon-Legierung; 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 Überbrückungsschaltstüekes 12 in Pfeilrichtung 13 gelangt das Überbrückungsschaltstück in die unterhalb der Mittellinie gezeichnete Ausschaltstellung. 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 Kupferrohre 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 Düsenkörper 7, 8 weisen ihrerseits an ihrer Mantelfläehe 10 eine zylindrische Ausnehmung 11 auf, die mit ihrer Mantelfläche für einen Reibschluß mit dem zugehörigen Kupferrohr 5 bzw. 6 bestimmt ist. In diese innere Ausnehmung 9 der Kupferrohre 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.

Die Ausbildung der Kupferrohre 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 Hochspannungs-Leistungsschaltern, insbesondere Druckgasschaltern, beschriebene Kontaktsystem kann selbstverständlich auch

i» bei anderen mit einem gasförmigen Isoliermittel versehenen Hochspannungsschaltgeräten Verwendung finden. So ist es beispielsweise möglich, Lasttrennschalter oder gasgefüllte Funkenstrecken von Überspannungsableitern mit dem Kontaktsystem nach der

J5 Erfindung zu versehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kontaktsystem für Hochspannungs-Leistungsschalter, insbesondere 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 22 30 927.9, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstoff für das elektrisch leitende Kupferrohr (5 bzw. 6) eine Silber-Kupfer-Legierung mit einem Silberanteil von 0,025 bis 0,25% verwendet ist.

2. Kontaktsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Silberanteil 0,1 % beträgt.

3. Kontaktsystem für Hochspannungs-Leistungsschalter, insbesondere 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 22 30 927.9, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkstoff für das elektrisch leitende Kupferrohr (5 bzw. 6) eine Kupfer-Zirkonium-Verbindung mit einem Anteil von 0,08 bis 0,3% Zirkonium verwendet ist.

4. Kontaktsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen geringen zusätzlichen Gehalt eines Desoxydationsmittels für den Werkstoff des elektrisch leitenden Kupferrohres (5 bzw. 6).