DE2543845A1

DE2543845A1 - Hochspannungs-schaltgeraet

Info

Publication number: DE2543845A1
Application number: DE19752543845
Authority: DE
Inventors: Stanislaw Mieczyslaw Gonek
Original assignee: Reyrolle Parsons Ltd
Current assignee: Reyrolle Parsons Ltd
Priority date: 1974-10-01
Filing date: 1975-10-01
Publication date: 1976-06-16
Also published as: US4086461A; JPS5185471A; FR2287100A1; IT1047627B; CH599672A5; CA1042493A

Description

Die Erfindung "betrifft ein Hochspannungs-Schaltgerät, das in einem ein elektrisch isolierendes gasförmiges oder flüssiges Medium enthaltenden Gehäuse arbeitet, und ist insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf einen Hochspannungs-Leistungsschalter des Typs gerichtet, bei dem in einem dichten Gefäß bzw. Kessel ein oder mehrere Schaltereinheiten im elektrisch isolierenden Medium, beispielsweise in SF ,--Gas angeordnet sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein wirtschaftlich herstellbares Schaltgerät der beschriebenen Gattung mit einfacher Arbeitsweise, hoher betrieblicher Leistungsfähigkeit und geringem Raumbedarf zu schaffen.

Die Lösung dieser Aufgabe hat zu einem Hochspannungs-Schaltgerät, insbesondere Hochspannungs-Leistungsschalter, geführt, dessen Kontaktstücke in einem ein flüssiges oder gasförmiges elektrisch isolierendes Medium enthaltenden Gehäuse arbeiten, und das erfindungsgemäß ein Paar rohrförmige feststehende Kontaktstücke aufweist, deren einander zugewandten Enden im Abstand voneinander angeordnet sind, und von denen jedes in seiner Höhlung eine mit ihm elektrisch verbundene Abreißelektrode

60*325/0236

/2

enthält, wobei wenigstens eine der Abreißelektroden im zugehörigen feststehenden Kontaktstück in und aus einer Eingriffsstellung mit der anderen Abreißelektrode verstellbar ist, ein außen angeordnetes bewegliches Überbrückungskontaktstück, das in und aus einer Eingriffsstellung mit den im Abstand voneinander angeordneten und einander zugewandten Enden der feststehenden Kontaktstücke, in der es diese elektrisch überbrückt, hinein- bzw. herausbewegbar ist, und eine Schaltgeräte-Betätigungsvorrichtung zum Lösen des Überbrückungskontakt s tuck es vom Ende eines der feststehenden Kontaktstücke, zum strahlförmigen oder stoßartigen Einleiten des elektrisch isolierenden Mediums unter einem höheren Druck als dem in den Höhlungen der feststehenden Kontaktstücke herrschenden Druck durch den Zwischenraum zwischen den Enden der feststehenden Kontaktstücke hindurch und in deren Höhlungen hinein, sowie zum gleichzeitigen oder nachfolgenden Betätigen einer oder jeder beweglichen Abreißelektrode zum Trennen der Abreißelektroden, damit das unter höherem Druck stehende Medium stoßartig auf einen auf die vorgenannte Weise zwischen den auseinandergerückten Abreißelektroden gezogenen Lichtbogen geblasen wird.

Eine Abreißelektrode kann als Stift ausgebildet sein, der zentral in einem der feststehenden Kontaktstücke fest angeordnet ist, und die bewegliche Abreißelektrode kann ein hohler Schaft sein, dessen Endstück in der Schließstellung des Schaltgerätes die stiftförmige Abreißelektrode umschließt, um elektrische Verbindung mit dieser herzustellen.

Eine der Abreißelektroden kann beweglich sein, und die andere kann feststehen. In einer Weiterbildung der Erfindung können beide Abreißelektroden in und außer gegenseitigen Kontakt verstellbar sein.

Die im Abstand voneinander angeordneten und einander zugewandten Enden der hohlen feststehenden Kontaktstücke sind vorzugsweise jeweils mit einer lichtbogenfesten Isolierdüse versehen, deren

/3 609825/0256

ORfGiNAL INSPECTED

- 3 - 47 130

Innenhöhlung sich in Bewegungsrichtung des strahlförmig oder stoßartig eingeblasenen Mediums, d.h. in der dem Ende des feststehenden KontaktStückes entgegengesetzten Richtung, erweitert. Dadurch läßt sich für die Spannungsbeanspruchung im Zwischenraum zwischen den rohrförmigen feststehenden Kontaktstücken ein günstigerer Gradient erreichen. Die Isolierdüsen können Entlüftungskanäle aufweisen, die einen Teil der durch den Lichtbogen bzw. durch seine löschung entstehenden Produkte aus den Höhlungen der feststehenden Kontaktstücke heraus zur Außenseite der Kontaktstücke leiten.

Die Verstellung des Überbrückungskontakt Stückes und die stoßartige Freigabe des unter höherem Druck stehenden Mediums beginnen vorzugsweise vor der Trennung der Abreißelektroden, so daß in den feststehenden Kontaktstücken vor der Trennung der Abreiß elektroden eine Strömung des unter höherem Druck stehenden Isoliermediums besteht, die dadurch bei Trennung der Abreißelektroden zum Löschen des zwischen diesen gebildeten Lichtbogens auf diesen gerichtet ist.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann das Überbrückungskontaktstück selbst ein Blasventil zur Steuerung des stoßartigen Einblasens in die feststehenden Kontaktstücke bilden und als elektrisch isolierte Hülse mit innen angeordneten Kontaktfingern aus elektrisch leitendem Werkstoff ausgebildet sein, die mit entgegengesetzten Enden an den Außenflächen der zugehörigen feststehenden Kontaktstücke angreifen.

Bei einer derartigen Ausbildungsform ist der elektrische Stromkreis in zwei parallele Stromwege unterteilt, die im Einschaltzustand stromführend sind. Aus Gründen einer wirtschaftlichen Fertigung wird der größere Stromanteil über den äußeren der parallelen Stromwege geführt, zu dem das Überbrückungskontakt stück und die hohlen feststehenden Kontaktstücke gehören. Der innere der parallelen Stromwege geht durch die auseinanderrückbaren Abreißelektroden, die in den rohrförmigen feststehenden Kontaktstücken angeordnet und mit

609825/0256 ^/4

- 4 - 47

2 5 4 3 8 A 5

dem jeweils zugeordneten davon elektrisch verbunden sind. Beim Betätigen des Überbrückungskontaktstückes während des Ausschaltvorganges, und wenn der Strom noch nicht völlig auf den inneren Stromweg umgeleitet ist, ergibt sich daher die Notwendigkeit, den im äußeren Stromweg fließenden Ee ststrom zu unterbrechen. Wenngleich diese Trennung unter den günstigsten Bedingungen stattfindet, wobei der entstehende lichtbogen von stoßartig eingeblasenem und unter hohem Druck stehenden Löschmittel umhüllt ist, liegt eine gewisse Menge an durch den Lichtbogen bzw. durch seine Löschung entstandener Produkte in Form von Metallspritzern vor. Da sich in deren Bereich abdichtende Bauteile des Blasventils befinden, besteht für diese Gefahr der Beschädigung.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung soll das Eintreten einer solchen Beschädigung durch Trennen der Punktionen des Blasventils und des Überbrückungskontaktstückes vermieden werden, jedoch unter Beibehaltung des einfachen Aufbaues und der wirtschaftlichen Vorteile der an erster Stelle genannten Ausführungsform.

Bei dieser abgewandelten Ausführungsform trägt das Überbrückungskontaktstück eine Blasventil-Dichtung, die mit den rohrförmigen feststehenden Kontaktstücken abdichtend zusammenwirkt, und wenigstens das feststehende Kontaktstück, von dem sich das Überbrückungskontaktstück bei Betätigung des Schaltgerätes anfänglich zurückzieht, trägt eine mit ihm ständig elektrisch verbundene Hilfskontakt-Baugruppe, die so ausgebildet ist, daß sie in der Schließstellung des Schaltgerätes in einem von der Dichtung im Abstand befindlichen und vorzugsweise außerhalb von ihr liegenden Bereich elektrischen Kontakt mit dem Überbrückungskontaktstück herstellt und bei Betätigung des Schaltgerätes und dem dabei erfolgenden Zurückziehen des Überbrückungskontaktstückes vom feststehenden Kontaktstück im Zusammenwirken mit dem Überbrückungskontaktstück als Abreißelektrode wirkt.

/5 609825/025R

- 5 - 47

2 b 4 3 ö 4 5

Vorzugsweise trägt das andere feststehende Kontaktstück ebenfalls eine Hilfskontakt-Baugruppe, die in allen Schaltstellungen des Überbrückungskontaktstückes mit diesem elektrisch verbunden ist.

Vorzugsweise weist das Überbrückungskontaktstück dieser abgewandelten Ausführungsform eine an den Enden offene zylindrische Hülse aus elektrisch leitendem Werkstoff, beispielsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung auf und trägt in seiner Höhlung elastische Blasventil-Dichtungen zur Abdichtung an den Außenflächen der rohrförmigen feststehenden Kontaktstücke.

Die oder jede Hilfskontakt-Baugruppe kann ringförmig ausgebildet sein und das zugehörige Überbrückungskontaktstück umschließen.

Die oder jede Hilfskontakt-Baugruppe weist zur Aufrechterhaltung eines guten elektrischen Kontaktes mit der Außenfläche des Überbrückungskontaktstückes vorzugsweise Abschnitte mit elastischen Kontaktfingern auf.

Die Abmessungen der oder jeder Hilfskontakt-Baugruppe sind so gewählt, daß jede Lichtbogenbildung zwischen ihr bzw. ihnen und dem Überbrückungskontakt stück im wesentlichen im Abstand von und außerhalb des Bereiches auftritt, in dem sich die Dichtungen und der Ventilsitz des Blasventils befinden.

In einem dichten Gehäuse, welches das elektrisch isolierende Medium enthält, können ein oder mehrere Schaltgeräte untergebracht und von diesem Medium, das vorzugsweise SFg-Gas von überatmosphärischem Druck ist, umspült sein. Gas mit dem während des Ausschaltvorganges erforderlichen höheren Druck kann von einer gesonderten Quelle geliefert werden, oder kann im Innern des Gehäuses mit einem Kolben-Zylinder-Aggregat einer Blasvorrichtung erzeugt werden, das durch die angeschlossene Schaltgeräte-Betätigungsvorrichtung betätigbar sein kann.

/6 609825/0256

- 6 - 47

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mehrerer Ausführungsbeispiele mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht im Schnitt eines Hochspannungs-Schaltgerätes mit drei hintereinandergeschalteten Schalter-Einheiten in einem mit Gas gefüllten Kessel,

Pig. 1A eine Seitenansicht im Schnitt der Anordnung der Kontaktstücke und des Betätigungsgestänges einer der Schalter-Einheiten aus Pig. 1,

Pig. 2 eine Seitenansicht im Schnitt und im Detail einer Ausführungsform der Kontaktstücke der in Pig. 1A dargestellten Schalter-Einheit in der Schließbzw. Einschaltstellung des Schaltgerätes,

Fig. 3 eine Pig. 2 ähnliche Ansicht, jedoch in einer Sehaltstellung des Schaltgerätes, bei der das Überbrückungskontaktstück geöffnet hat,

Fig. 4 eine Fig. 2 und 3 ähnliche Ansicht, jedoch in der Schaltstellung des Schaltgerätes, bei der die bewegliche Abreißelektrode von der feststehenden Abreißelektrode getrennt ist und zwischen beiden ein lichtbogen gezogen ist,

Fig. 5 eine Fig. 2 ähnliche Ansicht einer Schalter-Einheit mit Kontaktstücken und einem Blasventil in einer abgewandelten Ausführungsform, in der Einschaltstellung, und

Fig. 6 eine Fig. 5 ähnliche Ansicht derselben Schalter-Einheit in der Ausschaltstellung.

/7 6098 25/02RB

- 7 - 47

Bei der in Pig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform weist ein Hochspannungs-Schaltgerät 21 drei Schalter-Einheiten auf, die in einem mit Gas gefüllten Tank 23 angeordnet und zwischen Schalt ge rate-Klemme η 24 und 25 elektrisch in Reihe geschaltet sind. Zu jeder Schalter-Einheit 22 gehören zwei hohle, räumlieh feststehende Kontaktstücke 10 und 11 aus elektrisch leitendem Werkstoff, deren sich gegenüberliegende, nach innen weisende Enden mit der Lichtbogenlöschung dienenden Isolierdüsen 12 bzw. 13 versehen sind. Die Isolierdüsen 12 und 13 sind aus lichtbogenfestem, elektrisch isolierendem Werkstoff hergestellt und weisen jeweils eine nach innen sich erweiternde Engstelle 12a bzw. 13a auf. Jede der Engstellen 12a und 13a ist an die sich erweiternde Gassäule angepaßt, die beim Ziehen eines Lichtbogens erzeugt wird und eine Punktion des Stromes, des Gasdruckes und der Gasgeschwindigkeit ist. Die Kontaktstücke 10 und 11 sind in einem dichten Innengehäuse 26, beim gezeigten Beispiel ein dichter Innenkessel, aufgenommen, das im Tank 23 angeordnet ist. Der Tank 23 enthält elektrisch isolierendes Gas, beispielsweise SP/-, das unter einem niedrigen überatmosphärischen Druck steht und ebenfalls die Höhlungen des Gehäuses 26 und der feststehenden Kontaktstücke 10 und 11 anfüllt. Das Gehäuse 26 weist zu den Kontaktstücken 10 und 11 parallel verlaufende elektrisch isolierende Wandteile 26a auf.

Das Kontaktstück 11 enthält eine feststehende stiftförmige Abreißelektrode 14 mit einem gegen durch den Lichtbogen hervorgerufenen Abtrag widerstandsfähigen bzw. abbrandfesten vorderen Ende 14a. Die Abreißelektrode 14 steht über eine sternförmige Stütze 15 in elektrischer Verbindung mit dem Kontaktstück 11. Im Innern des feststehenden Kontaktstückes 10 erstreckt sich eine lange, bewegliche und schaftförmige Abreißelektrode 16, die, wie in Pig. 1 und 2 zu erkennen, in der Schließstellung des Schaltgerätes in das feststehende Kontaktstück 11 eindringt und die Abreißelektrode 14 umschließt, um mit dieser elektrischen Kontakt herzustellen. Zur Innenseite hin weist die bewegliche Abreißelektrode 16

/8 6 Q 9 8 2 R / 0 ? S R

- 8 - 47 13.0

2 b 4 3 8 4

ein abbrandfestes vorderes Ende 16a auf. Das nach außen weisende Ende der beweglichen Abreißelektrode 16 steht in elektrischer Verbindung mit dem feststehenden Kontaktstück 10 und ist an eine nachfolgend näher beschriebene Betätigungsvorrichtung 27 angeschlossen, welche die bewegliche Abreißelektrode 16 in Längsrichtung in und außer Eingriffsstellung mit der stiftförmigen Abreißelektrode 14 verstellt. Die Abreißelektroden 14 und 16 bilden die Schalt- oder Trennelektroden des Schaltgerätes, an denen die Füße des beim Ausschalten gezogenen Lichtbogens liegen.

Ein zwischen den feststehenden Kontaktstücken 10 und 11 bestehender Zwischenraum 17 ist von einem Überbrückungskontakt stück 18 überbrückt, das von einer hohlen zylindrischen Hülse aus elektrisch isolierendem Werkstoff gebildet ist und eine Vielzahl von Kontaktfingern 19 aufweist, die an der Innenwand der Hülse befestigt sind. Diese Kontaktfinger 19 sind in Pig. 2 in einer Stellung gezeichnet, in der sie zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen den beiden feststehenden Kontaktstücken 10 und 11 in elektrischem Kontakt mit diesen stehen.

Vor Betätigung des Schaltgerätes 21 in der in Fig. 2 gezeichneten Schaltstellung ist das Schaltgerät 21 von SPg oder einem anderen Druckgas eingeschlossen und angefüllt, das im Tank 23 und im Innengehäuse 26 unter einem vorbestimmten niedrigen überatmosphärischen Druck enthalten ist. Dadurch ist in der Einschaltstellung des Schaltgerätes 21 die Aufrecht erhaltung einer zuverlässigen elektrischen Isolierung gesichert.

Wird das Schaltgerät 21 zum Ausschalten des Stromkreises mit der Betätigungsvorrichtung 27 betätigt bzw. geschaltet, schiebt sich zuerst das hülsenförmige Überbrückungskontaktstück 18 von der Außenseite des feststehenden KontaktStückes 11 weg (Pig. 3)» damit, wie in Pig. 3 mit Pfeilen A und B angedeutet, elektrisch isolierendes Gas stoßartig und unter

/9

- 9 - 47 130

einem höheren Druck als dem zuvor im Tank 23 herrschenden Druck durch den Zwischenraum 17 zwischen den Kontaktstücken 10 und 11 und durch die Isolierdüsen 12 und 13 hindurch in die Höhlungen der Kontaktstücke 10 und 11 hinein geblasen wird. Der erwähnte, unter höherem Druck stehende Gasstoß kommt dadurch zustande, daß, wie beim gezeigten Beispiel, Gas aus einem gesonderten Gasvorratszylinder 28 über ein Zuleitungsrohr 29 bei Steuerung durch ein Ventil 30 freigegeben wird oder bei einer anderen, nicht gezeichneten Ausführungsform durch eine Blasvorrichtung mit einem Kolben-Zylinder-Aggregat erzeugt wird. Die Betätigung der zuletzt genannten Blasvorrichtung kann mit der Schaltgeräte-Betätigungsvorrichtung erfolgen, um den Druck eines bereits im Tank 23 enthaltenen Volumens des elektrisch isolierenden Gases zu erhöhen und dieses Gasvolumen in der beschriebenen Weise einzublasen.

Die bewegliche Abreißelektrode 16 wird dann durch die Betätigungsvorrichtung 27 entsprechend Pig. 4 nach links verstellt, wodurch zwischen deren abbrantfestem vorderen Ende 16a und dem abbrandfesten vorderen Ende 14a der stiftförmigen Abreißelektrode 14 ein Lichtbogen 20 gezogen wird. Zu diesem Zeitpunkt hat sich das hülsenförmige Überbrückungskontaktstück 18 vollständig geöffnet, so daß das ganze im Gasvorratszylinder 28 vorhandene und unter höherem Druck stehende Gas wie mit Pfeilen A¹ und B* angegeben durch den Zwischenraum hindurch stoßartig auf den Lichtbogen 20 geblasen werden kann. Die durch den Lichtbogen 20 bzw. durch seine Löschung entstandenen Produkte werden zusammen mit dem Löschgas entlang der Höhlungen der hohlen feststehenden Kontaktstücke 10 und 11 und an den Abreißelektroden 14 und 16 vorbei zu einer (nicht gezeichneten) Filtervorrichtung geleitet. Das gereinigte Gas wird dann in den außerhalb des Innengehäuses 26 angeordneten Tank 23 zurückgeleitet. Die Löschung des Lichtbogens 20 zum Ausschalten des Stromkreises erfolgt im geeigneten Stromnulldurchgang. Sobald eine Neuzündung des Lichtbogens nicht mehr möglich ist, wird die Beblasung mit Hochdruckgas über das Zuleitungsrohr 29 abgeschaltet.

/10 ßi>982R/025R

-AO- 47 130

25438Ab

Einzelheiten der Betätigungsvorrichtung 27 sind in Pig. 1A dargestellt. Eine Hauptbetätigungsstange 31 ist in Längsrichtung von einem in einem Schaltschrank 32 untergebrachten Antrieb verstellbar und über Winkelhebel 33 an einzelne vertikale Betätigungsstangen 34 angeschlossen, die durch die ZuMtungsrohre 29 hindurch in die drei Schalter-Einheiten 22 hineingeführt sind. Durch Verstellen der Hauptbetätigungsstange 31 nach links werden die drei Betätigungsstangen 34 nach unten gezogen und dadurch die Schalter-Einheiten 22 geöffnet. Verstellung der Hauptbetätigungsstange 31 nach rechts hat die entgegengesetzte Wirkung zur Folge. Jede der vertikalen Betätigungsstangen 34 ist über einen Winkelhebel 35 mit einem Verbindungsglied 36 gekoppelt. Dieses erstreckt sich innerhalb des Innengehäuses 26 und ist am einen Ende an das hülsenförmige Überbrückungskontakt stück 18 und am anderen Ende über eine Stift-Schlitz-Verbindung 37 an ein Bauteil 38 angeschlossen, das von der beweglichen Abreißelektrode 16 nach unten geht. Durch Abwärtsverstellung der vertikalen Betätigungsstange 34 wird somit das hülsenförmige Überbrückungskontaktstück 18 entsprechend Fig. 1 und 1Δ nach links zurückgezogen und nach einer kurzen Verzögerung auch das Zurückziehen der beweglichen Abreißelektrode 16 nach links hervorgerufen.

Jede der vertikalen Betätigungsstangen 34 trägt einen verstellbaren Ventilkörper 30, der in der Schließstellung des Schaltgerätes 21 an einem in einem Flansch 39 des Tanks 23 ausgebildeten Ventilsitz angreift. In der Ausschalt- oder Offenstellung des Schaltgerätes 21 wird durch die vertikale Abwärtsbewegung jeder Betätigungsstange 34 das dieser zugeordnete Ventil 30 geöffnet. Dadurch gelangt Hochdruckgas aus dem Gasvorratszylinder 28 in das Zuleitungsrohr 29 und von dort in das Innengehäuse 26 und liefert die Gasmengen für die weiter oben beschriebene Beblasung der Schalterkontakte.

/11 609825/025R

- 11 - 47 130

2b4'J84b

Das Schließen des Schaltger'ätes 21 zum Einschalten eines Stromkreises geschieht mit derselben Betätigungsvorrichtung 27, welche die bewegliche Abreißelektrode 16 in Eingriffsstellung mit der stiftförmigen Abreißelektrode 14 bringt und ebenfalls das hülsenförmige überbrückungskontaktstück 18 schließt. Bei einem normalen Einschaltvorgang ist die Zuführung von Hochdruckgas nicht erforderlich, da kein Lichtbogen gezogen wird. Das Schaltgerät 21 könnte während des Einschaltvorganges in dem im Tank 23 enthaltenen und unter einem niedrigeren Druck stehenden Gas arbeiten.

Bei der in Fig. 5 und 6 dargestellten abgewandelten Ausführungsform weist das Schaltgerät 21 zwei räumlich feststehende hohle und rohrförmige Kontaktstücke 110 und 111 aus elektrisch leitendem Werkstoff auf, deren sich gegenüberliegenden, nach innen weisenden Enden vorne jeweils eine der lichtbogenlöschung dienende Isolierdüse 112 bzw. 113 tragen. Diese Isolierdüsen 112 und 113 sind aus einem lichtbogenfesten elektrisch isolierenden Werkstoff hergestellt und weisen jeweils eine nach innen sich erweiternde Engstelle 112a bzw. 113a auf.

An der Außenseite der sich im Abstand gegenüberliegenden Enden der beiden Kontaktstücke 110 und 111 sind Hilfskontaktstücke 114 bzw. 115 befestigt. Diese sind zylinderförmig aus elektrisch leitendem Werkstoff, beispielsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt und an den Außenflächen der Kontaktstücke 110 und 111 über Stege 114a bzw. 115a fest angeschlossen. In einer abgewandelten Ausbildungsform können die Hilfskontaktstücke 114 und 115 mit dem jeweils zugehörigen Kontaktstück 110 bzw. 111 einstückig ausgebildet sein. Endstücke 114b und 115b der Hilfskontaktstücke 114 bzw. 115 sind jeweils von einer Vielzahl von elastischen Federkontakt fingern zusammengesetzt. Jede Kontaktfinger-Gruppe kann entweder maschinell aus der Zylinderwand herausgearbeitet oder als getrennte Baugruppe mit dem Zylinder stoffschlüssig, beispielsweise durch Hartlöten verbunden sein.

/12 609825/0?AR

- ΛΖ - 47 130

254384b

Die Kontaktfinger-Gruppen können aus demselben Werkstoff wie der Zylinder oder aus einem gegen Abtragung durch den Lichtbogen widerstandsfähigen bzw. abbrandfesten, elektrisch leitenden Werkstoff hergestellt sein, der eine größere Elastizität aufweist als der Zylinder, an dem die Kontaktfinger-Gruppen angeschlossen sind. Die Kontaktfinger müssen um einen kleinen, in der Zeichnung nicht deutlich erkennbaren Betrag über das Ende 110a bzw. 111a oder über den elektrisch leitenden Teil des zugehörigen feststehenden Kontaktstückes 110 bzw. 111 hinausstehen. Das Hilfskontaktstück 115 hat eine größere Gesamtlänge als das Hilfskontaktstück 114.

Jede der Engstellen 112a und 113a ist an die sich erweiternde Gassäule angepaßt, die beim Ziehen eines Lichtbogens erzeugt wird und eine Funktion des Stromes, des Gasdruckes und der Gasgeschwindigkeit ist. Da außerdem die Durchschlagsfestigkeit (des Dielektrikums) gegen Hochspannung, d.h. gegen die bei Schaltvorgängen und Blitz einschlagen auftretenden Überspannungen, bei sonst gleichen Bedingungen eine Punktion des Kontaktabstandes im Zeitpunkt des Auftretens der Spannung ist, ergibt sich aus der Verwendung von elektrisch isolierendem Werkstoff für die Schaltgeräte-Düsen 112 und 113 eine zusätzliche Verbesserung, die darin besteht, daß als Abstand zwischen den Düsen 112 und 113 nur der für die Gasströmung notwendige Zwischenraum benötigt wird. Die andere bei bestehenden Ausbildungsformen auferlegte Forderung betrifft die Stehspannung des Dielektrikums. Wird für die Isolierdüsen 112 und 113 ein elektrisch isolierender Werkstoff, wie z.B. Polytetrafluoräthylen verwendet, kann der aerodynamische bzw. Strömungsspalt so klein wie möglich gehalten sein, während der elektrostatische Spalt zur Verbesserung der Durchschlagsfestigkeit des Dielektrikums entsprechend vergrößert werden kann.

Das feststehende Kontaktstück 110 enthält eine feststehende stiftförmige Abreißelektrode 116 mit einem gegen durch den Lichtbogen hervorgerufenen Abtrag widerstandsfähigen bzw.

/13 609825/0256

- 13 - 47 130

2 b 4 3 8 4 S

abbrandfesten vorderen Ende 116a. Die Abreißelektrode 116 ist im Kontaktstück 110 und zur elektrischen Verbindung mit diesem über eine sternförmige Stütze 117 abgestützt. Im Innern des feststehenden KontaktStückes 111 erstreckt sich eine lange, bewegliche und schaftförmige Abreißelektrode 118, die, wie in Fig. 5 zu erkennen, in der Schließstellung des Schaltgerätes 21 in das feststehende Kontaktstück 110 eindringt und die stiftfö'rmige Abreißelektrode 116 umschließt, um mit dieser elektrischen Kontakt herzustellen. Zur Innenseite hin weist die bewegliche Abreißelektrode 118 ein abbrandfestes vorderes Ende 118a auf. Das nach außen weisende Ende der beweglichen Abreißelektrode 118 ist über ein Mehrfachkontaktstück 119 verschieblich am feststehenden Kontaktstück 111 aufgenommen und mit diesem elektrisch verbunden und an eine weiter oben bereits beschriebene Betätigungsvorrichtung angeschlossen, welche die bewegliche Abreißelektrode 118 in und außer Eingriffsstellung mit der stiftförmigen Abreißelektrode 116 verstellt. Die Abreißelektroden 116 und 118 bilden die Schalt- oder Trennelektroden des Schaltgerates, an denen die Füße des beim Ausschalten gezogenen Lichtbogens liegen.

Ein zwischen den feststehenden Kontaktstücken 110 und 111 bestehender Zwischenraum 120 ist von einem Überbrückungskontaktstück 121 überbrückt, das von einer hohlen zylindrischen Hülse aus elektrisch leitendem Werkstoff, beispielsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet ist. In Nuten in der Innenwand der Hülse sind fest Dichtringe 122 zur Abdichtung des Ventils aufgenommen. Diese Dichtringe 122 sind elastisch und bewirken bei Anlage an den Außenflächen der Kontaktstücke 110 und 111 eine zur Erfüllung der Blasventilfunktion notwendige gasdichte Abdichtung. Diesselbe Funktion läßt sich auch mit federbelasteten Dichtgliedern erreichen.

Bei der in Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform sind die verschiedenen Schalterkontakte ebenfalls in einem mit Gas gefüllten Gehäuse 26 untergebracht, das im Tank 23 angeordnet ist. Bei dieser Ausf uhrungsform sind jedoch die

/H 609825/0256

- 14 - 47

Gasventile 30 weggelassen, und da die hülsenförmigen Überbrückungskontaktstücke 121 selbst die Blasventile bilden, steht das Innengehäuse 26 daher ständig unter demselben hohen Gasdruck wie der Gasvorratszylinder 28.

Wie in Fig. 5 zu erkennen, liegen die zu Kontaktfingern ausgebildeten Endstücke 114b und 115b der Hilfskontaktstücke 114 und 115 an der Außenseite des hülsenförmigen Überbrückungskontakt stück es 121 an und sind elastisch vorgespannt, um mit diesem guten elektrischen Kontakt herzustellen. Auf diese Weise ist ein Stromkreis erhalten, der durch das feststehende Kontaktstück 110, das Hilfskontaktstück 114, das Überbrückungskontaktstück 121, das Hilf skontakt stück 115 und das feststehende Kontaktstück 111 geht. Dieser Stromkreis liegt parallel zu dem Stromkreis durch das feststehende Kontaktstück 110, die Abreißelektroden 116 und 118, das Mehrfachkontaktstück 119 und das Kontaktstück 111.

Vor Betätigung des Schaltgerätes 21 in der in Fig. 5 gezeichneten Schaltstellung ist das Schaltgerät 21 von SFg oder einem anderen Druckgas eingeschlossen und angefüllt, das in dem umgebenden Tank 23 unter einem vorbestimmten überatmosphärischen Druck enthalten ist. Dadurch ist in der Einschaltstellung des Schaltgerätes 21 die Aufrechterhaltung einer zuverlässigen elektrischen Isolierung gesichert.

Wird das Schaltgerät 21 zum Ausschalten des Stromkreises mit der Betätigungsvorrichtung 27 betätigt bzw. geschaltet, schiebt sich zuerst das hülsenförmige Überbrückungskontaktstück 121 von der Außenseite des elektrisch leitenden feststehenden Kontaktstückes 110 weg und löst sich vom Hilfskontaktstück 114. Der während dieses Vorganges gezogene Lichtbogen ist auf die Außenseite des hülsenförmigen Überbrückungskontaktstückes 121 und auf das zu Fingern ausgebildete Endstück 114b des Hilfskontaktstückes 114 beschränkt, so daß eine Verunreinigung der Blasventil-Dichtringe 122 mit irgendwelchen durch den Lichtbogen oder seine Löschung entstandenen

/15 609825/0256

- 15 - 47 130

2B43845

Produkten vermieden wird. Durch das Zurückziehen des hülsenförmigen Überbrückungskontaktstückes 121 vom Kontaktstück und von der Isolierdüse 112 kann elektrisch isolierendes Gas mit dem im Innengehäuse 26 herrschenden höheren Druck durch den Zwischenraum 120 zwischen den die äußersten Enden der Kontaktstücke 110 und 111 bildenden Isolier düsen 112 und 113 sowie zwischen den letztgenannten hindurch in die Höhlungen der Kontaktstücke 110 und 111 hinein stoßartig eingeblasen werden. Der erwähnte, unter höherem Druck stehende Gasstoß kann auch durch eine (nicht gezeichnete) Blasvorrichtung mit einem Kolben-Zylinder-Aggregat erzeugt werden. Die Betätigung der zuletzt genannten Blasvorrichtung kann mit der Schaltgeräte-Betätigungsvorrichtung 27 erfolgen, um den Druck eines bereits im Tank 23 enthaltenen Volumens des elektrisch isolierenden Gases zu erhöhen und dieses Gasvolumen in der beschriebenen Weise einzublasen.

Beim Zurückziehen des hülsenförmigen Überbrückungskontaktstückes 121 wird der Stromweg auf den vom feststehenden Kontaktstück 110, der Abreißelektrode 116, der langen Abreißelektrode 118 und dem feststehenden Kontaktstück 111 gebildeten inneren Stromweg umgeleitet. Bei nachfolgender Verstellung durch die Betätigungsvorrichtung 27 bewegt sich die bewegliche Abreißelektrode 118 entsprechend der Zeichnung nach rechts in die in Fig. 6 gezeichnete endgültige Ausschaltstellung. Fahrend des Einfahrens in diese Stellung wird zwischen den abbrandfesten vorderen Enden 116a und 118a der stiftförmigen Abreißelektrode 116 bzw. der beweglichen Abreißelektrode 118 ein Lichtbogen gezogen. Zu diesem Zeitpunkt hat sich das hülsenförmige Überbrückungskontakt stück 121 vollständig geöffnet, so daß das ganze zur Verfügung stehende Löschgas stoßartig durch den Zwischenraum 120 hindurch eingeblasen wird. Die durch den Lichtbogen bzw. durch seine Löschung entstandenen Produkte werden zusammen mit dem Löschgas entlang der Höhlungen der hohlen Kontaktstücke 110 und 111 und an den Abreißelektroden 116 und 118 vorbei zu einer (nicht gezeichneten) Filtervorrichtung geleitet. Das gereinigte Gas

/16

- 16 - 4?

wird dann in den außerhalb des Innengehäuses 26 angeordneten Tank 23 zurückgeleitet. Die Löschung des Lichtbogens zum Ausschalten des Stromkreises erfolgt im geeigneten Stromnulldurchgang .

Das Schließen des Schaltgerätes 21 zum Einschalten eines Stromkreises geschieht mit derselben Betätigungsvorrichtung 27, welche die bewegliche Abreißelektrode 118 in Eingriffsstellung mit der feststehenden Abreißelektrode 116 bringt und ebenfalls das hülsenförmige Überbrückungskontakt stück 121 schließt. Bei einem normalen Einschaltvorgang ist die Zuführung von Hochdruckgas nicht erforderlich, da kein Lichtbogen gezogen wird. Das Schaltgerät 21 könnte während des Einschaltvorganges bei dem niedrigeren Druck des im Tank 23 enthaltenen Gases arbeiten.

Die in Pig. 6 mit 1 , 2 usw. bis 9 bezeichneten gestrichelten Linien stellen den Beanspruchungsgradienten anzeigende Äquipotentiallinien dar, die erkennen lassen, daß der Spannungsgradient über dem Zwischenraum 120 günstiger gestaltet ist. Bei der Festlegung des Abstandes zwischen den Isolierdüsen 112 und 113 können daher für den aerodynamischen bzw. Strömungsspalt optimale Parameter beibehalten werden, ohne daß zur Erzielung einer höheren Durchschlagsfestigkeit (des Dielektrikums) der Spalt bzw. der Zwischenraum 120 vergrößert werden müßte, d.h. zum Ausgleich hierfür kann die Länge der Isolierdüsen 112 und 113 vergrößert werden.

Bei der in Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform sind abgewandelte Ausbildungsformen sowohl des Überbrückungskontaktstückes und der Blasventil-Dichtungen als auch der Hilfskontaktstücke verwendbar.

Andere mögliche Weiterbildungen betreffen beispielsweise die Vorratshaltung für das Löschmittel. So kann ein Vorrat an SFg-Gas unter einem höheren Druck als dem im Haupttank 23 und in den Höhlungen der feststehenden Eontaktstücke 10 und

/17 60082570286"

- 17 - 47 130

bzw. 110 und 111 herrschenden Druck in einer ringförmigen Kammer enthalten sein, die rings um die sich gegenüberliegenden Enden der feststehenden Kontaktstücke 10 und 11 bzw. 110 und 111 abgedichtet ist und das hülsenförmige Überbrückungskontaktstück 18 bzw. 121 einschließt. In diesem Falle wäre das hülsenförmige Überbrückungskontaktstück 18 (Fig. 2 bis 4) verschieblich in abdichtender Anlage an den Außenflächen

/aufgenommen der beiden feststehenden Kontaktstücke 10 und 1y. Bex bexden beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen würde das Überbrückungskontaktstück 18 bzw. 121 als Blasventil arbeiten und den Eintritt des Gasstoßes in die Höhlungen der Kontaktstücke 10 und 11 bzw. 110 und 111 steuern. Eine andere Möglichkeit bestünde darin, das unter höherem Druck stehende Gas innerhalb des vom Tank 23 gebildeten Haupteinschlusses in einer gesonderten Flasche zu lagern, die mit einem eigenen Steuerventil versehen wäre, welches gleichzeitig mit dem über die Betätigungsvorrichtung 27 vorgenommenen Zurückziehen des hülsenförmigen Uberbrückungskontaktstückes 18 bzw. 121 geöffnet würde.

Wird der unter einem höheren Druck eingeblasene Gasstoß mit einer Blasvorrichtung erzeugt, wäre deren Kolben mit dem verschiebbaren hülsenförmigen Überbrückungskontaktstück 18 bzw. 121 so gekoppelt,daß das letztere durch die Betätigungsvorrichtung 27 gleichzeitig mit der Bewegung des Blasvorrichtungskolbens zur Auslösung des Gasstoßes geöffnet würde.

Im Bereich der der Lichtbogenlöschung dienenden Isolierdüsen 12 und 13 bzw. 112 und 113 können zusätzliche Entlüftungseinrichtungen in Gestalt von die Wände der Isolierdüsen 12 und 13 bzw. 112 und 113 durchsetzenden Löchern vorhanden sein.

Hinsichtlich des elektrisch isolierenden Mediums ist die Erfindung nicht auf die Verwendung von SFg-Gas beschränkt. An seiner Stelle sind andere elektrisch isolierende Gase oder sogar eine Flüssigkeit, wie z.B. Öl, verwendbar.

/Ansprüche 609825/0256

Claims

ANSPRUCHE

1. / Hochspannungs-Schaltgerät, insbesondere Hochspannungsei stungsschalter, dessen Kontaktstücke in einem ein flüssiges oder gasförmiges elektrisch isolierendes Medium enthaltenden Gehäuse arbeiten, gekennzeichnet durch ein Paar rohrförmige feststehende Kontaktstücke (10,11; 110,111), deren einander zugewandten Enden (11Oa,111a) im Abstand voneinander angeordnet sind, und von denen jedes in seiner Höhlung eine mit ihm elektrisch verbundene Abreißelektrode (16 bzw. 14; 116 bzw. 118) enthält, wobei wenigstens eine der Abreißelektroden (16; 118) im zugehörigen feststehenden Kontaktstück (10 bzw. 111) in und aus einer Eingriffsstellung mit der anderen Abreißelektrode (14; 116) verstellbar ist, ein außen angeordnetes bewegliches Überbrückungskontaktstück (18; 121), das in und aus einer Eingriffsstellung mit den im Abstand voneinander angeordneten und einander zugewandten Enden (11Oa,111a) der feststehenden Kontaktstücke (10,11; 110,111), in der es diese elektrisch überbrückt, hinein- bzw. herausbewegbar ist, und durch eine Schaltgeräte-Betätigungsvorrichtung (27) zum Lösen des ÜberbrückungskontaktStückes (18; 121) vom Ende (11Oa bzw. 111a) eines der feststehenden Kontaktstücke (10 oder 11; 110 oder 111), zum strahlförmigen oder stoßartigen Einleiten des elektrisch isolierenden Mediums unter einem höheren Druck als dem in den Höhlungen der feststehenden Kontaktstücke (10,11; 110,111) herrschenden Druck durch den Zwischenraum (17; 120) zwischen den Enden (110a,111a) der feststehenden Kontaktstücke (10,11; 110,111) hindurch und in deren Höhlungen hinein, sowie zum gleichzeitigen oder nachfolgenden Betätigen einer oder jeder beweglichen Abreißelektrode (16; 118) zum Trennen der Abreißelektroden (14,16; 116,118), damit das unter höherem Druck

/2

6O9825/07SR

47 130

2643845

stehende Medium stoßartig auf einen auf die vorgenannte Weise zwischen den auseinandergerückten Abreißelektroden (14,16; 116,118) gezogenen Lichtbogen (20) geblasen wird.

2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß eine Abreißelektrode (14; 116) als Stift ausgebildet ist, der zentral in einem der feststehenden Kontaktstücke (11; 110) fest angeordnet ist, und daß die bewegliche Abreißelektrode (16; 118) als hohler Schaft ausgebildet ist, dessen Endstütk^6a'^118a\n der Schließstellung des Sehaltgerätes (21) die stiftförmige Abreißelektrode (14; 116) umschließt, um eine elektrische Verbindung mit dieser herzustellen.

3. Schalt gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine (16; 118) der Abreißelektroden (14,16; 116,118) beweglich ist und die andere (14; 116) feststeht.

4. Schaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Abreißelektroden in und außer gegenseitigen Kontakt verstellbar sind.

5. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die im Abstand voneinander angeordneten und einander zugewandten Enden (110a, 111a) der hohlen feststehenden Kontakt stücke (10,11; 110,111) jeweils mit einer lichtbogenfesten Isolierdüse (12,13; 112,113) versehen sind, deren Innenhöhlungen sich in Bewegungsrichtung des strahlförmig oder stoßartig eingeblasenen Mediums, d.h. in der dem Ende (110a, 111a) des feststehenden Kontaktstückes (10,11; 110,111) entgegengesetzten Richtung, erweitert.

6. Schaltgerät nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η zeichnet, daß gede der Isolierdüsen (12,13; 112,113) Entlüftungskanäle aufweist, die einen Teil der durch den Lichtbogen (20) bzw. durch seine Löschung entstehenden Produkte

/3 6O9825/02SI5

47

aus den Höhlungen der feststehenden Kontaktstücke (10,11; 110,111) heraus zur Außenseite der Kontaktstücke (10,11; 110,111) leiten.

Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung des Überbrückungskontakt Stückes (18; 121) und die stoßartige Freigabe des unter höherem Druck stehenden Mediums vor der Trennung der Abreißelektroden (14,16; 116,118) auslösbar sind, so daß in den feststehenden Kontaktstücken (10,11; 110,111) vor der Trennung der Abreißelektroden (14,16; 116,118) eine Strömung des unter höherem Druck stehenden Isoliermediums besteht, die dadurch bei Trennung der Abreißelektroden (14,16; 116,118) zum Löschen des zwischen diesen gebildeten Lichtbogens (20) auf diesen gerichtet ist.

8. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es in einem dichten Gehäuse (26) untergebracht ist, welches das das Schaltgerät (21) umgebende elektrisch isolierende Medium enthält.

9. Schaltgerät nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η ζ e i chne t, daß das elektrisch isolierende gasförmige oder flüssige Medium unter überatmosphärischem Druck stehendes SFg-Gas ist.

10. Schaltgerät nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß eine getrennte Gasquelle (Gasvorratszylinder 28) vorhanden ist, die unter dem während des Schaltgeräte-Arbeitsspiels im Strahl oder in der Stoßwelle erforderlichen höheren Druck steht.

11. Schaltgerat nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse eine Blasvorrichtung mit einem Kolben-Zylinder-Aggregat vorhanden ist, die über die angeschlossene Schaltgeräte-Betätigungsvorrichtung (27) betätigbar ist und die Gasmenge mit dem

/4 6 0 9 8 7 5/0 ? ? 6

-Jf- 47 130

U ^543845

während des Schaltgeräte-Arbeitsspiels im Strahl oder in der Stoßwelle erforderlichen höheren Druck zu erzeugen vermag.

12. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gek ennz ei ohne t, daß das Überbrückungskont aktstück (18) ein Blasventil zur Steuerung der stoßartigen Einblasung in die feststehenden Kontaktstücke (10,11) bildet und eine elektrisch isolierte Hülse mit innen angeordneten Kontaktfingern (19) aus elektrisch leitendem Werkstoff aufweist, die mit entgegengesetzten Enden an den Außenflächen der zugehörigen feststehenden Kontaktstücke (10 bzw. 11) angreifen.

13. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Überbrückungskontaktstück (121) eine Blasventil-Dichtung (122) trägt, die mit den rohrförmigen feststehenden Kontaktstücken (110,111) abdichtend zusammenwirkt, und daß wenigstens das feststehende Kontaktstück (110), von dem sich das Überbrückungskontaktstück (121) bei Betätigung des Schaltgerätes (21) anfänglich zurückzieht, eine mit ihm ständig elektrisch verbundene Hilfskontakt-Baugruppe (114) trägt, die so ausgebildet ist, daß sie in der Schließstellung des Schaltgerätes (21) in einem von der Dichtung (122) im Abstand befindlichen Bereich elektrischen Kontakt mit dem Überbrückungskontaktstück (121) herstellt und bei Betätigung des Schaltgerätes (21) und dem dabei erfolgenden Zurückziehen des Überbrückungskontaktstückes (121) vom feststehenden Kontaktstück (110) im Zusammenwirken mit dem Überbrückungskontaktstück (121) als Abreißelektrode wirkt.

14. Schaltgerät nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß das andere feststehende Kontaktstück (111) ebenfalls eine Hilfskontakt-Baugruppe (115) trägt, die in allen Schaltstellungen des Überbrückungskontakt Stückes (121) mit diesem elektrisch verbunden ist.

/5 60987 5/n??R

47

15. Schaltgerät nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Überbrückungskontaktstück (121) eine an den Enden offene zylindrische Hülse aus elektrisch leitendem Werkstoff, beispielsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung aufweist und in seiner Höhlung elastische Blasventil-Dichtungen (122) zur Abdichtung an den Außenflächen der rohrförmigen feststehenden Kontaktstücke (110,111) trägt.

16. Schalt gerät nach einem der Ansprüche 13 "bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede Hilfskontakt-Baugruppe (114 oder/und 115) ringförmig ausgebildet ist und das zugehörige Überbrückungskontaktstück (121) umschließt.

17. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gek e nnz e i chne t, daß die oder jede Hilfskontakt-Baugruppe (114 oder/und 115) zur Aufrechterhaltung eines guten elektrischen Kontaktes mit der Außenfläche des Überbrückungskontaktstückes (121) Abschnitte (114b bzw. 115b) mit elastischen Kontaktfingern aufweist.

18. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen der oder jeder Hilfskontakt-Baugruppe (114 oder/und 115) so gewählt sind, daß jede Lichtbogenbildung zwischen ihr bzw. ihnen und dem Überbrückungskontaktstück (121) im wesentlichen im Abstand von und außerhalb des Bereiches auftritt, in dem sich die Dichtungen (122) und der Ventilsitz des Blasventils befinden.

Leerseite