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Elektrischer Druckgasschalter Die Erfindung bezieht sich auf einen
elektrischen Druckgasschalter mit einer Schaltstücke aufweisenden Schaltkammer und
einer darin angeordneten, aus Kolben und Zylinder bestehenden, die Schaltstücke
enthaltenden Blaseinrichtung, die während des Ausschaltvorganges Löschgas verdichtet
und beim Trennen der Schaltstücke eine Löschgasströmung zur Beblasung des entstehenden
Lichtbogens in Gang setzt und deren Kompressionsraum in der Einschaltstellung der
Schaltstücke mit dem übrigen Gasraum der Schaltkammer über Durchtrittsöffnungen
in einer Verbindung steht, die bei Beginn des Ausschaltvorganges selbsttätig unterbrochen
wird.
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Aus der DT-OS 2 209 287 ist ein elektrischer Schalter mit einer aus
Kolben und Zylinder bestehenden Blaseinrichtung bekannt, die innerhalb einer Schaltkammer
konzentrisch angeordnet ist. Die Blaseinrichtung umfaßt zwei feststehende düsenförmige
Schaltstücke und ein Uberbrückungsschaltstück, das die feststehenden Schaltstücke
in der Einschaltstellung verbindet. Mit dem Uberbrückungsschaltstück ist der Zylinder
der Blaseinrichtung starr gekoppelt, so daß er im Verlauf der Ausschaltbewegung
in die gleiche Richtung wie das Uberbrückungsschaltstück bewegt wird. Der Zylinder
arbeitet mit dem relativ feststehenden Kolben der Blaseinrichtung derart zusammen,
daß während der Ausschaltbewegung das gasförmige Löschmittel, insbesondere Schwefelhexafluorid
(SF6), in den Bereich der Trennstrecke zwischen den beiden feststehenden düsenförmigen
Schaltstücken getrieben wird. Der bekannte elektrische Schalter arbeitet damit als
sogenannter Eindruckschalter.
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In der Einschaltstellung befindet sich der Zylinder gegenüber dem
Kolben in seiner maximal ausgezogenen Zylinderstellung, um einen möglichst großen
wirksamen Hub zur Verdichtung des Löschmittels zu erzielen. Beim bekannten Schalter
sind in dieser Kolbenstellung im Bereich der Zylinderstirnseite Bohrungen im feststehenden
Ablaufschaltstück vorgesehen, die ein Nachfüllen des Kompressionsraumes im Anschluß
an eine Einschaltung ermöglicht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Druckgasschalter
der eingangs genannten Art anzugeben, der ohne Änderung der wirksamen Querschnitte
der elektrischen Schaltstücke mit höheren Nennströmen betrieben werden kann, ohne
daß im Innern der Blaseinrichtung eine unerwünscht große Erwärmung stattfindet.
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Nach der Erfindung wird dies dadurch gelöst, daß die Durchtrittsöffnungen
zwischen der Blaseinrichtung und dem übrigen Gasraum der Schaltkammer an in Wirkrichtung
der Schwerkraft gegenüberliegenden, äußeren Stellen der Blaseinrichtung und nahe
dem feststehenden Teil der Blaseinrichtung angeordnet sind. Damit kann sich unter
dem Einfluß der Schwerkraft eine Konvektionsströmung im Innern der Blaseinrichtung
ausbilden, die eine übermäßige Erwärmung bei erhöhter Nennstrombelastung des Schalters
verhindert.
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Bei einem elektrischen Druckgasschalter mit einem beweglichen Blaszylinder,
der über einen relativ feststehenden Kolben gezogen wird und dessen Zylinderachse
horizontal angeordnet ist, sind die Durchtrittsöffnungen vorteilhaft in der Blaszylinderwand
angeordnet und vom Kolben steuerbar. Dabei kann es zur Erzielung mehrerer Einbaulagen
vorteilhaft sein, wenn die Durchtrittsöffnungen in einer transversal zur Zylinderachse
verlaufenden Ebene gleichmäßig über den Umfang des Zylinders
verteilt
und bei ausgezogener Zylinderstellung dem Kolben unmittelbar benachbart angeordnet
sind.
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Anhand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung
beschrieben und die Wirkungsweise erläutert.
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In der Figur ist ein Hochspannungsschalter für beispielsweise 110
kV schematisch im Schnitt dargestellt, in dem Schwefelhexafluorid als Lösch- und
Isoliermittel verwendet wird. Der Einfachheit halber sind nur die zum Verständnis
der Erfindung erforderlichen Teile ohne die auf Erdpotential liegenden Schalterteile,
wie z.B. den Antrieb und die Stützisolatoren, gezeichnet. Der als Blaskolbenschalter
aufgebaute Schalter weist eine z.B. aus Porzellan bestehende Schaltkammer 1 auf,
die an ihrer einen Seite ein feststehendes Schaltstück 2 trägt. Dem Schaltstück
2 steht ein ebenfalls feststehendes Schaltstück 3 mit gleicher Achse gegenüber.
Beide Schaltstücke 2 und 3 sind zur Abführung der Schaltgase hohl ausgebildet und
an ihren gegenüberliegenden Stirnseiten 4 und 5 düsenförmig gestaltet.
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Die beiden feststehenden Schaltstücke 2 und 3 sind in der Einschaltstellung
durch ein Überbrückungsschaltstück 6 verbunden, das rohrförmig ausgeführt ist. Im
Innern des rohrförmigen Schaltstückes 6 sind federbelastete Lamellen 7 gelagert,
die mit vorbestimmtem Kontaktdruck mit ihren Kontaktflächen 8 gegen die Schaltstücke
2 und 3 gedrückt sind. Mit dem überbruckungsschaltstück 6 ist ein die Schaltstücke
umgebender Blaszylinder 9 starr verbunden, der im Verlauf der Ausschaltbewegung
gegen einen relativ feststehenden Kolben 10 arbeitet.
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Der Kolben 10 und der Zylinder 9 bilden die aktiven Teile der Blaseinrichtung.
Der Blaszylinder 9 hat auf seiner Stirnseite 11 . einen Düsenkörper 12, der mit
einer kroisförmigen Offnung
13 das feststehende Schaltstück 2 umgibt.
Der Blaszylinder 9 ist beispielsweise aus einem Stück, z.B. aus faserverstärktem
Kunststoff, hergestellt. In der oberhalb der Schaltstücke 2 und 3 gezeichneten Position
befindet sich der Schalter in der Einschaltstellung, während er in der unterhalb
der Schaltstücke 2 und 3 gezeichneten Lage die Ausschaltstellung einnimmt.
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Die Schaltkammer 1 ist vollständig mit Schwefelhexafluorid unter einem
Druck von beispielsweise 4 bar gefüllt. Beim Ausschalten bewegt sich das Schaltstück
6 zusammen mit dem Blaszylinder 9 in Pfeilrichtung 14. Dabei wird das innerhalb
des Blaszylinders 9 vorhandene Schwefelhexafluorid verdichtet.
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Die Verdichtung erfolgt solange, bis das rohrförmige Schaltstück 6
mit seinem freien Ende 15 den Spalt zwischen den Schaltstücken 2 und 3 freigibt.
Zugleich mit der galvanischen Trennung entsteht ein Auslaßquerschnitt, durch den
das bis dahin komprimierte Schwefelhexafluorid in die von beiden feststehenden Schaltstücken
3 und 4 gebildeten Abströmdüsen strömt.
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Der Lichtbogen wird dabei vom Uberbrückungsschaltstück 6 auf die beiden
Stirnseiten 4 und 5 der Schaltstücke 2 und 3 kommutiert und durch die günstigen
Strömungsverhältnisse, die an den Düsen vorliegen, gelöscht.
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Wenn man den beschriebenen Hochspannungsschalter mit vergleichsweise
hohen Nennströmen beaufschlagen will, ohne die Querschnitte der stromtragenden Teile
zu verändern, entstehen Wärmeprobleme, insbesondere das Problem, die durch die erhöhte
Strombelastung entstehende Wärme aus dem kritischen, von der Blaseinrichtung umschlossenen
Raum 18, sofern sich der Schalter in der Einschaltstellung befindet, abzuführen.
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Da die Blaseinrichtung als Kompressionsvorrichtung mit Dichtungen
arbeitet, wirkt normalerweise das die Schaltstücke 2 und 3 innerhalb der Blaseinrichtung
umgebende, abgesperrte
Gasvolumen als Wärmeisolation, die zu einer
übermäßigen Erwärmung der Schaltstücke führen kann. Durch Anordnung von Durchtrittsöffnungen
16 an in Wirkrichtung der Schwerkraft gegenüberliegenden äußeren Stellen der Blaseinrichtung
wird eine Konvektionsströmung des Gases ermöglicht, die einen Wärmestau im Innern
der Blaseinrichtung verhindert und die zusätzlich durch erhöhte Strombelastung entstehende
Wärme abzuführen vermag. Diese Durchtrittsöffnungen 16 bilden Verbindungsstellen
zwischen dem Kompressionsraum 18 und dem übrigen Gasraum 17 der Schaltkammer 1,
der in der Einschaltstellung der Schaltstücke 2 und 3 ständig offen ist, dagegen
zu Beginn des Ausschaltvorganges selbsttätig gesperrt wird. Auf diese Weise tritt
trotz der Durchtrittsöffnungen 16 nur ein geringer für die Funktion des Schalters
nicht wesentlicher Kompressionsverlust am Anfang der Schaltbewegung ein.
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Der als Freiluftschalter dargestellte Leistungsschalter nach der Erfindung
kann auch in metallgekapselter Bauweise verwendet werden. Hierbei kann die Schaltkammer
1 den Öffnungen 16 zugeordnete Bohrungen haben, die die Konvektionsströmung begünstigen.
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1 Figur 3 Ansprüche