DE2611784A1

DE2611784A1 - Zweifach unterbrechender gasdruckschalter

Info

Publication number: DE2611784A1
Application number: DE19762611784
Authority: DE
Inventors: Joseph R Rostron
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1975-03-21
Filing date: 1976-03-19
Publication date: 1976-09-30
Also published as: FR2305006B1; NO760500L; FR2305006A1; ES446224A1; IT1058607B; AU1052976A; US4075447A; GB1549614A; NL7600591A; JPS51125876A; AU504343B2; CA1065935A; ZA76349B

Description

PATENTANWALT DIPL-ING. LEO FLEUCHAUS

β Mönchen 7t, den 19. März 1976

MelchloritnS· 42

M.inz.«ch._n: WS55P-1387

Westinghouse Electric Corp. Gateway Center, Pittsburgh, Pennsylvania 15222, USA

Zweifach unterbrechender Gasdruckschalter

Die Erfindung betrifft einen zweifach unterbrechenden Gasdruckschalter.

Es ist wünschenswert, eine geeignete Anordnung für die Halterung des stationären Kontaktaufbaus und für die beiden Unterbrechereinheiten des zweifach unterbrechenden Gasdruckschalters zu schaffen.

Zu diesem Zweck sieht die Erfindung vor, daß zwei in einem Abstand zueinander angeordnete stationäre Kontakte mit zwei in einem Abstand zueinander angeordneten verschiebbaren Kontakten in Serienanordnung zusammenwirken, daß zwei Unterbrechereinheiten mit einem zum Ausblasen eines Lichtbogens geeigneten Aufbau jeweils einen Kolben und einen Arbeitszylinder umfassen, welche über eine gemeinsame Betätigungsstange gleichzeitig zum Betätigen der Unterbrechereinheiten relativ zueinander verschieb-

Fs/mü bar

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bar sind, daß innerhalb des stationären Kontaktes und innerhalb des verschiebbaren Kontaktes innere Kontakte vorgesehen sind, zwischen denen sich beim Öffnen eines Hochspannungsstromkreises ein Lichtbogen ausbildet, und daß beim Öffnen der Unterbrechereinheiten ein Gasstrom erzeugt wird, um den jeweiligen zwischen den inneren Kontakten sich ausbildenden Lichtbogen auszublasen.

Üblicherweise ist als Vorratsbehälter für das Schutzgas ein metallischer, auf Massepotential liegender Behälter vorhanden, an welchem zwei Durchführungsisolatoren für die Anschlußleitungen angebracht sind. Bei dieser Ausgestaltung sind die stationären Kontakte am unteren Ende der Durchführungsisolatoren montiert, jedoch können diese auch von Isolatorstäben gehaltert werden, die an der die Unterbrechereinheiten tragenden Basisplatte montiert sind. Die Unterbrechereinheiten umfassen jeweils einen stationären Kolbenaufbau, über welchem ein Arbeitszylinder verschiebbar ist, der seinerseits den beweglichen Teil der Unterbrechereinheit trägt. Beim Öffnen des Gasdruckschalters wird das Gas in der Zylinderkammer komprimiert und tritt durch die isolierende Düsenkonstruktion aus, in deren Innerem sich beim Öffnen der Lichtbogen zwischen dem inneren beweglichen Kontakt und dem inneren stationären Kontakt ausbildet.

Als Schutzgas findet vorzugsweise Schwefelhexafluorid (SF_ß) Verwendung, das beim Austreten durch die Düsenkonstruktion sehr rasch den Lichtbogen zum Erlöschen bringt. Wenn Hochspannungsstromkreise mit sehr hohen Spannungen zu unterbrechen sind, werden zwei Unterbrechereinheiten in Serienschaltung betrieben, so daß an der einzelnen Unterbrechereinheit jeweils nur die halbe Spannung wirksam ist.

Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigen:

- ² - Fig. 1

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Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch einen Hochspannungsunterbrecher,

dessen Kontaktaufbau in offener Kontaktstellung dargestellt ist;

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einer unterschiedlichen Konstruktion des Druckgastankes;

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung im vertikalen Schnitt durch die

beiden in Serienschaltung betriebenen Unterbrechereinheiten, wobei der Kontaktaufbau in offener Kontaktstellung gezeigt ist;

Fig. 4 eine der Unterbrechereinheit gemäß Fig. 2 entsprechende Anordnung mit einem Kontaktaufbau in geschlossener Kontaktstellung;

Fig. 5 eine Seitenansicht eines modifizierten Druckgastankes der Ausführungsform gemäß Fig. 2;

Fig. 6 eine Draufsicht auf den Druckgastank gemäß den Fig. 2 und 5;

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII der Fig. 5 mit einem Kontakt-

aufbau in geschlossener Kontaktstellung;

Fig. 8 eine modifizierte Unterbrecherkonstruktion, bei der die stationären

Kontakte jeweils an einem aufrecht stehenden Isolatorstab gehaltert sind, der seinerseits an der Basisplatte der Unterbrechereinheit montiert ist.

In Fig. 1 ist ein Gasdruckschalter dargestellt, der in einem vorzugsweise auf Massepotential befindlichen Metallbehälter 2 angeordnet ist und zwei in Serie angeordnete Unterbrechereinheiten 4 vom Puffertyp umfaßt. Wie bereits durch die US-PS 3 670 124, 3 670 125, 3 712 969 und 3 602 670 bekannt, umfaßt jede Unterbrechereinheit einen stationären Kontaktaufbau 6 und einen

- 3 - damit

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damit zusammenarbeitenden verschiebbaren Kontaktaufbau 8, Mit diesem verschiebbaren Kontaktaufbau 8 ist eine Düsenkonstruktion 10 verbunden, die niit Hilfe eines ArbeitsZylinders 12 verschiebbar ist. Der stationäre Kontaktaufbau 6 kann direkt mit den inneren Anschlüssen eines Durchführungsisolators 3 bzw. 5 verbunden sein. Ferner steht der stationäre Kontaktaufbau mit der Basisplatte 27 über Isolatorstäbe 45 in Verbindung (sh. Fig. 8).

Der in Fig. 3 dargestellte Arbeitszylinder 12, der über einem feststehenden Kolbenaufbau 14 verschiebbar ist, dient zur Kompression eines zum Ausblasen des Lichtbogens geeigneten Gases innerhalb der Zylinderkammer (sh. Fig. 4).

Dieses im Metallbehälter 2 befindliche Gas 18 besteht vorzugsweise aus einem Schwefelhexafluorid (SF ), das durch die Kompression in der Zylinder kammer 16, wie durch die Pfeile 17 angedeutet, nach oben strömt und dabei in den sich zwischen dem stationären und dem verschiebbaren Kontaktaufbau 6 bzw. 8 ausbildenden Lichtbogen hineinströmt. Die Auslöschung des Lichtbogens im Bereich der zueinander in Serie geschalteten Kontaktunterbrechungen 22 und 24 erfolgt kurz darauf. Die Kapazitäten C, welche parallel zu den Kontaktunterbrechungen liegen, dienen dem Zweck der Aufteilung der angelegten Spannung auf die beiden Unterbrechereinheiten 4 gemäß Fig. 1.

Die beiden stationär aufgebauten Kolben 14 werden durch die ringförmige Basisplatte in einem seitlichen Abstand zueinander gehaltert. Die Basisplatte selbst ist mit Hilfe von Bolzen mit einem isolierenden Ständer 30 gemäß Fig. 3 verbunden.

Ein Betätigungsstab 32 ist mit Bolzen 34 an den in einem Abstand nebeneinanderstehenden verschiebbaren Arbeits zylindern 12 befestigtauf denen, wie bereits erwähnt, der verschiebbare Kontaktaufbau und die Düsenkon-

- 4 - struktion

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struktion 10 aus einem isolierenden Material angeordnet ist. Diese Düsenkonstruktion kann in der aus der US-PS 3 291 948 bekannten Art aufgebaut sein.

In Fig. 4 ist der Gasdruckschalter in geschlossener Kontaktstellung dargestellt, wobei der hohlzylindrische stationäre Kontakt 36 an der Außenfläche 38 des Arbeite Zylinders 12 anliegt. In dieser geschlossenen Kontaktstellung werden die an den Durchführungsisolator en 3 und 5 endenden Leitungen Ll und L2 durch die Serienschaltung der Unterbrecher miteinander elektrisch verbunden. Beim Öffnen des Gasdruckschalters reißt zunächst die Kontaktgabe zwischen dem stationären Kontakt 36 und dem Arbeitszylinder 12 auf , worauf die für die Lichtbogenbildung vorgesehenen Kontakte 40 und 41 sich öffnen. Dadurch entstehen zwei Lichtbogen 20, die in Serie zueinander liegen, zwischen den stationären Kontakten 40 und den verschiebbaren Kontakten 41, wobei die Lichtbogen 20 durch das Innere der Düsenkonstruktion 10 gemäß Fig. 3 verlaufen. Diesem Vorgang folgt der Gasfluß durch die vorausstehend beschriebene Komprimierung mit Hilfe des ArbeitsZylinders, wodurch die Lichtbogen rasch zum Erlöschen gebracht werden.

In Fig. 2 ist eine modifizierte Ausführungsform für einen dreiphasigen

der Gasdruckschalter 49 dargestellt, bei der'das Schutzgas enthaltende und geerdete Metallbehälter 43 eine langgestreckte zylindrische Form hat. Auf dem Behälter sind drei Poleinheiten A, B und C vorgesehen, wie dies aus den Fig. 5 und 6 hervorgeht.

Diese Poleinheiten A, B und C sind identisch gleich ausgebildet und haben einen Aufbau, der im wesentlichen dem Aufbau gemäß den Fig. 1, 3 und entspricht. Damit entfällt auch die Notwendigkeit, diese im einzelnen zu beschreiben/Wie aus den Fig. 5, 6 und 7 hervorgeht, hat der Gas-

- 5 - druck-

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druckschalter 49 drei Poleinheiten A, B und C konventioneller Art, welche mit einem Metallbehälter 43 verbunden sind und von einem gemeinsamen Betätigungsmechanismus 50 betrieben werden. Dieser Betätigungsmechanismus bewirkt ein gleichzeitiges Öffnen und Schließen der verschiedenen Unterbrechereinheiten. In Fig. 7 ist die modifizierte Ausführungsform der Konstruktion dargestellt, welche die Unterbrechereinheiten 4 umfaßt, die von dem Betätigungsmechanismus gleichzeitig betätigt werden.

Aus dieser Konstruktion ergibt sich ein wesentlicher Vorteil, indem nämlich der stationäre Kontaktaufbau 6 entweder von den Durchführungsisolatoren 3 und 5 gehaltert wird oder, wie in Fig. 8 dargestellt, an Isolierstäben 45 befestigt sein kann, welche von der Basisplatte 27 aus nach oben ragen. Auf diese Weise kann die Schalterkonstruktion für verschiedene Ausführungsformen von Metallbehältern verwendet werden, unabhängig davon, ob Durchführungsisolatoren verwendet werden oder nicht.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich darin, daß nur ein einzelner isolierender Ständer 30 benötigt wird und die Unterbrechereinheiten 4 parallel zueinander und mechanisch miteinander verbunden montiert werden können, ohne daß ein spezielles Winkelgestänge für den Betätigungsstab 32 erforderlich ist.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die gemeinsame Basisplatte, auf der die beiden Unterbrechereinheiten 4 montiert sind, auf einem einzigen isolierenden Ständer 30 angebracht sein können. Es werden dadurch schleifende Kollektorfinger vermieden, die beim bekannten Stand der Technik allgemein notwendig sind, da beide Unterbrechereinheiten 4 gemeinsam über die Verbindungsstege 21 verschoben werden.

Außerdem sind die statischen Kontakte 36 verhältnismäßig große elektrostatische Abschirmungen für das rohrförmige Kontaktelement 6, zu dem sich der Lichtbogen ausbildet.

- 6 - Patentansprüche

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Claims

WS55P-1387 Patentansprüche

1.1 Zweifach unterbrechender Gasdruckschalter, dadurch gekenn-■*—"^ zeichnet, daß zwei in einem Abstand zueinander angeordnete . stationäre Kontakte (36) mit zwei in einem Abstand zueinander angeordneten verschiebbaren Kontakten (38) in Serienanordnung zusammenwirken, daß zwei Unterbrechereinheiten (4) mit einem zum Ausblasen eines Lichtbogens geeigneten Aufbau jeweils einen Kolben (14) und einen Arbeitszylinder (12) umfassen, welche über eine gemeinsame Betätigungsstange (32) gleichzeitig zum Betätigen der Unterbrechereinheiten relativ zueinander verschiebbar sind, daß innerhalb des stationären Kontaktes und innerhalb des verschiebbaren Kontaktes innere Kontakte (40, 41) vorgesehen sind, zwischen denen sich beim Öffnen eines Hochspannungsstromkreises ein Lichtbogen (20) ausbildet, und daß beim Öffnen der Unterbrechereinheiten (4) ein Gasstrom erzeugt wird, um den jeweiligen zwischen den inneren Kontakten (40, 41) sich ausbildenden Lichtbogen auszublasen.

2. Gasdruckschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Kolben (14) stationär und der Arbeitszylinder (12) der jeweiligen Unterbrechereinheit verschiebbar relativ zum Kolben angeordnet ist und den verschiebbaren inneren Kontakt (41) trägt.

3. Gasdruckschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitszylinder ferner eine isolierende Düsenkonstruktion (10) umfaßt, innerhalb der sich der Lichtbogen ausbildet und durch welche der Gasstrom zum Auslöschen des Lichtbogens zwangsweise strömt.

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4. Gasdruckschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein geerdeter Metallbehälter (2; 43) vorhanden ist, in den sich zwei Durchführungsisolatoren (3, 5) erstrecken, und daß die stationären Kontakte innerhalb des Metallbehälters an den Durchführungsisolatoren gehaltert sind und vom unteren Ende der Durchführungsisolatoren aus sich nach unten in den Metallbehälter erstrecken.

5. Gasdruckschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Betätigungsstange sich durch das untere Ende des Metallbehälters erstreckt und über ein Gestänge betätigbar ist, um die Unterbrechereinheiten zu öffnen und zu schließen.

6. Gasdruckschalter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Metallbehälter Unterbrechereinheiten für mehrere Phasen angeordnet sind, wobei jede Unterbrechereinheit zwei Poleinheiten umfaßt, welche am unteren Ende der Durchführungsisolatoren angeordnet sind.

7. Gasdruckschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Poleinheit eine beim Öffnen den Lichtbogen ausblasende Unterbrechereinheit umfaßt, daß mehrere Poleinheiten gleichzeitig von einem Betätigungsmechanismus aus betätigbar sind, der von den am unteren Ende der Durchführungsisolatoren angebrachten Unterbrechereinheiten aus verlaufenden Betätigungsstangen (32) und ein gemeinsames Antriebsgestänge umfaßt, um die Unterbrechereinheiten gleichzeitig öffnen und schließen zu können.

8. Gasdruckschalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsstange jeweils an einem Joch (34) bzw. an einer Verbindungskonstruktion

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angreift, die die Arbeitszylinder elektrisch und mechanisch miteinander verbindet, so daß beim Öffnen der Unterbrechereinheiten durch das Verringern des Volumens der Zylinderkammer (16) das Schutzgas komprimiert wird und durch die Düsenkonstruktion zum Ausblasen des Lichtbogens austritt.

9. Gasdruckschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine isolierende Basisplatte (27) vorhanden ist, auf der die Unterbrechereinheiten montiert sind.

10. Gasdruckschalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Lichtbogen strecken Kapazitäten vorgesehen sind, um eine Spannungsteilung längs den in Serienanordnung betriebenen Unterbrechereinheiten zu bewirken.

11. Gasdruckschalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der stationäre Kontaktaufbau einen äußeren stationären zylinderförmigen Kontakt und einen inneren koaxial dazu angeordneten stationären Kontakt aufweist, daß der verschiebbare Kontaktaufbau einen äußeren verschiebbaren Kontaktbereich (38) und einen inneren koaxial dazu angeordneten ringförmigen Kontakt (41) umfaßt, und daß die Düsenkonstruktion über dem inneren Kontakt angeordnet ist, so daß das komprimierte Gas während des Öffnens des Hochspannungsstromkreises durch die Düsenkonstruktion fließt, daß beim Öffnen der Unterbrechereinheiten zunächst die äußeren Kontakte und dann die inneren Kontakte sich öffnen, wodurch die Lichtbogenerosion und eine Abnutzung der Kontakte verringert wird.

12. Gasdruckschalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der stationäre Kontaktaufbau an dem inneren Ende der Durchführungsisolatoren gehaltert ist.

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13. Gasdruckschalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der stationäre Kontaktaufbau mittels Isolatorstäbe (45) auf der Basisplatte (27) in einem Abstand von dem verschiebbaren Kontaktaufbau gehaltert ist.

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