DE2350702C3 - Kontaktsystem für Hochspannungs-Leistungsschalter - Google Patents
Kontaktsystem für Hochspannungs-LeistungsschalterInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Kontakisystem 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 SFe, 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 soil die Graphitelektrode mechanisch stabil
und bruchsicher unter Reibschtuß 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
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 übei tragen zu können. Der Einsatz von Kupferrohren als Fassung für Graphitelektroden bringt aber deshalb Schwierigkeiten mit sich,
Es ist erwünscht, das die Graphitelektrode tragende Schaltstück aus einem elektrisch gut leitenden Material, insbesondere Kupfer, zu fertigen, um hohe Nennströme ohne größere Erwärmung übei tragen 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 verfertigtem 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
Silber-Kupfer-Legierung mit einem Silberanteii 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 03% 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 hochleiifähige 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-
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legierung mit dem angegebenen niedrigen Silber- oder Zirkoniumgehalt vorzuziehen.
Durch Anwerbung der Erfindung sind die Bereiche
der Reibschlußverbindung zwischen dem Graphitkörper und dem elektrisch leitenden Rohr mechanisch
stabiler, weil die Rekristallisationstemporatur 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 7eigt las Kontaktsystem eines elektrischen Hochspannungs-Leistungsschalter, der als Druckgasschalter
ausgebildet ist. Im Innenraum 1 einer beispielsweise aus Porzellan bestehenden Schaltkammer
2 ist als Lösch- und Isoiiermittel Schwefelhexafluorid eingefüllt Die Schaltkammer ist rohrförmig gestaltet
und weist zwei feststehend zentrisch angeordnete, mit Abstand einander gegenübersteher. Je Schaltstücke 3,4
,auf, die gleichartig ausgebildet sind. Die Schaltstücke3, τα
fj4 bestehen aus je einem elektrisch leitenden!vupferrohr
JfS, 6. Die Kupferrohre 5, 6 tragen stirnseitig je einen rSDüsenkörper 7,8 aus Graphit als lichtbogenbeständigen
Werkstoff. Die beiden Kupferrohre 5, 6 bestehen aus J:iner Silber-Kupfer-Legierung mit einem Silberanteil
^on 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. 3d
Bei einer Bewegung des Überbrückungsschaltstückes ■412 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 getneben und im Stromnulldurciigang
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 Mantelfläche 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
Graphitköfper 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 gev/ähdeistet eine größere Flächenpressung im gefaßten
Ende des Düsenkörpers, weil hier der ausgenommene Rohrbereich vom angrenzenden Rohrteil unterstützt
wird.
Das im Zusammenhang mit Hochspännungs-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 Überspannungsableitern
mit dem Kontaktsystem nach der Erfindung zu versehen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Kontakisystem für Hochrpannungs-Leistungsschalter,
insbesondere Druckgasschalter, mit mindestens einem hohlen du unförmigen Schaltstück,
das in der Ausschaltste'lung die vom Druckgas bespülte Trenns*rccke 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 2230927.9, dadurch gekennzeichnet,
daß als 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 Hochspannu gs-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 2230927.9, dadurch gekennzeichnet,
daß als Werkstoff für das elektrisch leitende Kupferrohr (5 bzw. 6) eine Kupfer-Zirkonium-Verbindung
mit einem Anteil von 0,08 bis 03% Zirkonium verwendet ist.
4. Kontaktsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen geringen zusätzlichen
Gehalt eines Desoxidationsmittels für den Werkstoff des elektrisch leitenden Kupferrohres (5 bzw.
6).
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