DE2624595C3

DE2624595C3 - Kontaktanordnung für Druckgasschalter

Info

Publication number: DE2624595C3
Application number: DE2624595A
Authority: DE
Inventors: Klaus-Peter Dr.-Ing. Rolff; Heinz-Helmut Dr.-Ing. Schramm
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-05-28
Filing date: 1976-05-28
Publication date: 1980-01-10
Also published as: CS191194B2; SU698560A3; DE2624595A1; FR2353126B1; GB1558647A; FR2353126A1; NL7705002A; JPS52145778A; CH616267A5; DE2624595B2; IT1079235B; CA1078899A; US4151391A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontaktanordnung für Druckgasschalter mit einem rohrförmigen Kontaktstück und einem diesem axial zugeordneten Kontaktstück, zwischen denen beim Ausschalten unter Last ein Lichtbogen gezogen wird, der von einer Druckgasströmung beblasen wird, wobei das rohrförmige Kontaktstück stirnseitig einen Düsenkörper und in seinem Inneren einen Hohlzylinder aus ferromagnetischem Material aufweist.

Aus der DE-OS 22 08 035 ist eine Kontaktanordnung bekannt, bei der im Innern des rohrförmigen Kontaktstückes eine Lichtbogenelektrode gegenüber dem stirnseitigen Düsenkörper zurückversetzt angeordnet ist. Die Lichtbogenelektrode, die eine Sollbrennstelle für den in das Innere der Düsenöffnung eingetriebenen Lichtbogen bildet, besteht aus einem Hohlzylinder aus elektrisch leitendem Material.

Das Ausschaltvermögen eines Hochspannungs-Leistungsschalters unter den Bedingungen des Klemmenkurzschlusses und des Abstandskurzschlusses ist um so größer, je höher der Widerstand des Lichtbogenkanals in der unmittelbaren zeitlichen Umgebung des Stromnulldurchganges ist. Im wesentlichen gibt es zwei Wege, um diesen Widerstand zu vergrößern. Der erste Weg besteht in einer intensiven Kühlung des Lichtbogens. Die Kühlung des Lichtbogens wird bei Druckgasschaltern durch die während des Ausschaltvorganges freigesetzte Druckgasströmung bewirkt. Hierbei wird der leitfähige Querschnitt des Lichtbogens verringert bzw. der Widerstand pro Längeneinheit des Lichtbogens erhöht Der zweite Weg besteht darin, den Lichtbogen selbst zu verlängern. Eine derartige Lichtbogenverlängerung ist weitgehend von der Kontaktanordnung abhängig. Sie läßt sich z. B. durch den Einsatz von düsenförmigen Kontaktanordnungen erreichen, wobei unter dem Einfluß der Gasströmung die

ίο Lichtbogenfußpunkte (Brennflecke) in die Düsen hineingetrieben werden. Diese Wirkung der düsenförmigen Kontaktstücke von Druckgasschaltern kann unterstützt werden durch im Innern der Kontaktstücke angeordnete Hohlzylinder aus ferromagnetischem Mais terial. Diese Hohlzylinder können so ausgebildet werden, daß eine elektromagnetische Kraft die Lichtbogenfußpunkte weiter in die Rohre hineintreibt und damit den Lichtbogen zusätzlich verlängert.

Wenn ein Lichtbogen im Verlaufe der Ausschalthandlung durch die elektromagnetische Kraft in das Düseninnere eingetrieben ist, kann jedoch eine Rückkommutierung auftreten. Diese setzt die Lichtbogenfußpunkte sodann wieder auf die Düsenkanten zurück und kann damit den eingeleiteten Löschvorgang beeinträchtigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kontaktanordnung für Druckgasschalter der eingangs genannten Art anzugeben, mit der eine Rückkommutierung zwischen der Lichtbogensäule und Engstellen der Düsenkörper bzw. Düsenkanten vermieden wird und auf diese Weise das Ausschaltvermögen erhöht ist.

Nach der Erfindung wird dies dadurch gelöst, daß der Hohlzylinder aus einer Mehrzahl von untereinander elektrisch isoliert angeordneten Blechscheibenringen

Ji gebildet ist, die axial zum rohrförmigen Kontaktstück gestapelt sind.

Durch Anwendung der Erfindung ergibt sich folgende Wirkungsweise:
Tritt ein Zurücksetzen der Lichtbogenfußpunkte

■in zwischen der Lichtbogensäuk und einer Engstelle des Düsenkörpers bzw. einer Düsenkante auf, so kann der Strom erst allmählich auf den neuen Verbindungsweg kommutieren. Die Geschwindigkeit des Übergehens vom ursprünglich längeren Strompfad auf den neuen

« verkürzten Strompfad wird nach dem Induktionsgesetz

durch die Zeitkonstante τ = — bestimmt, wobei L die

zwischen dem alten und neuen Strompfad befindliche Induktivität und R den Widerstand dieser Strecke

ίο darstellt. Je größer die Induktivität ist, desto mehr wird diese Kommutierung verzögert. Durch Anordnung eines lameliierten Hohlzylinders, dessen Blechscheibenriige vorteilhaft aus Dynamoblech bestehen, ergibt sich eine vergleichsweise große Induktivität des Strompfa-

» des. Dadurch wird in der kurzgeschlossenen Schleife eine treibende Spannung induziert, die den Stromfluß im ursprünglichen Pfad wiederherstellt. Der Lichtbogen wird dadurch im Innern des rohrförmigen Kontaktstükkes, d. h. in seinem ursprünglichen Kanal, stabilisiert.

et) Die Erfindung bietet den Vorteil, daß in einfacher Weise die Induktivität erhöht ist, zumal der Einbau einer Induktivität, die als Spule oder Wicklung ausgebildet ist, in den Strompfad des einlaufenden Lichtbogens im allgemeinen nicht möglich ist. Die Blechscheibenringe

T) sind, wie von geblechten Kernen von Transformatoren oder Paketen von Motoren bekannt, untereinander elektrisch isoliert.

Aus den Unterlagen des DE-GM 18 79 996 ist eine

Kontaktstückauflage für elektrische Schaltgerate bekannt, die die magnetische Blaswirkung verstärkt. Hierzu ist zwischen der Kontaktstückauflage und dem Träger eine Materialschicht von erheblich geringerer elektrischer, jedoch guter thermischer Leitfähigkeit einplattiert, um eine den Lichtbogen beblasende Schleife des Strompfades zu bilden. Probleme der Rückkommutierung des Lichtbogens sind den Unterlagen dieses Gebrauchsmusters nicht entnehmbar.

Aus der DE OS 22 34 067 ist eine Kontaktanordnung der eingangs genannten Art für ein druckgasisoliertes Hochspannungsschaltgerät bekannt, bei der als Träger für den Düsenkörper ein Stahlzylinder vorgesehen ist Nach DIN bezeichnet der Begriff Stahl eine ohne Vorbehandlung schmiedbare Eisenlegierung. Nach der Offenbarung der DE-OS 22 34 067 dient das Stahlrohr allein zur Halterung der Graphitelektrode, und zwar unabhängig von magnetischen Eigenschaften. Wesentlich beim bekannten Schalter ist es, daß das Stahlrohr eine andere Leitfähigkeit als das rohrförmige Schaltstück, das aus Kupfer besteht, hat, damit eine den Lichtbogen treibende Kraft aufgrund einer Stromschleife bewirkt wird.

Es ist ferner aus der DE-PS 5 29 639 bekannt, bei einem Überstromschalter und Überspannungsableiter mit Hörnerelektroden diese mit einem Mantel aus magnetischem Material zu umgeben, um die magnetische Blaswirkung zu steigern. Auch bei diesem bekannten Schalter sind Fragender Rückkommutierung zur Stabilisierung des während des Ausschaltvorganges langgezogenen Lichtbogens nicht erwähnt.

Bei einem ersten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung sind die Blechscheibenringe mittels eines allen gemeinsamen Trägerrohres zu einer Baueinheit zusammengefaßt. Diese Baueinheit kann im Innern des rohrförmigen Kontaktstückes mit Abstand von dessen Innenseite angeordnet sein. Es ist möglich, das Trägerrohr im Innern der Blechscheibenringe anzuordnen. Bei einer etwas anderen Ausführungsform nach der Erfindung weist das Trägerrohr einen vorspringenden Flansch auf, Jer gemeinsam mit dem Düsenkörper in das rohrförmige Kontaktstück eingepreßt ist. Dabei ergeben sich fertigungstechnische Vorteile, wenn die Baueinheit vom Düsenkörper getragen ist.

Anhand der 2'eichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung beschrieben.

Der in F i g. 1 dargestellte Leistungsschalter ist als Druckgasschalter ausgebildet Er weist eine beispielsweise aus Porzellan bestehende Schaltkammer 10 auf, die ein gasförmiges Isoliermittel, z. B. Schwefelhexafluorid, aufnimmt. Im Innern 12 der Schaltkammer 10 sind zwei Kontaktstücke 1 angeordnet, die rohrförmig ausgebildet sind. Sie tragen an ihren freien, einander zugekehrten Stirnseiten eine zur Führung dos Lichtbogens bestimmte Graphitelektrode 6. Die Graphitelektrode ist ringförmig, z. B. düsenförmig, gestaltet und dient zur Abfuhr der während der Lichtbogenbrenndauer entstehenden heißen Gase. Im Verlauf der Schalthandlung werden die Lichtbogenfußpunkte durch das Innere der Düsen in die rohrförmigen Kontaktstücke 1

ίο hineingeleitet

Im dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich der Schalter in der oberhalb der Mittellinie gezeichneten Position in der Einschaltstellung und in der unterhalb der Mittellinie gezeichneten Position in der Ausschaltstellung. In der Einschaltstellung sind die beiden Kontaktstücke 1 durch ein Überbruckungsschaltstück 11 miteinander elektrisch leitend verbunden. In der Ausschaltstellung ist die zwischen den beiden Kontaktstücken 1 gebildete Trennstrecke vom Uberbrückungsschaltstück Il freigegeben, das zuvor in Pfeilrichtung 13 bewegt wurde.

Die Kontaktstücke 1 sind, wie die N g. 2 bis 4 zeigen, in ihrem Inneren mit einem Hohlzylinder 14 versehen, der aus einer Mehrzahl von untereinander elektrisch isoliert angeordneten Blechscheibenringen besteht, die axial zum rohrförmigen Kontaktstück 1 gestapelt angeordnet sind. Bei dem in Fig.2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Blechscheibenringe 14a des Hohlzylinders 14 mittels eines allen gemeinsamen

jn äußeren Trägerrohres 15 elektrisch le-tend verbunden und zu einer Baueinheit zusammengefaßt. Es ergibt sich dadurch eine hohe wirksame Induktivität. Das Trägerrohr 15 weist einen vorspringenden Flansch 16 auf, der gemeinsam mit dem Düsenkörper 6 in das rohrförmige

j5 Kontaktstück 1 eingepreßt ist.

Eine ähnliche Ausführungsform ergibt sich aus F i g. 3. Der Unterschied dieser Ausführungsform besteht darin, daß das Trägerrohr im Innern des Hohlzylinders «4 angeordnet ist. Dies ist für eine dauerhafte Führung des Lichtbogens günstig. Im übrigen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei beiden Ausführur-jsbeispielen nach den Fig.2 und 3 besteht das Trägerrohr aus Kupfer.

Die F i g. 4 zeigt eine weitere Ausführurgsform, bei

■4. der der Hohlzylinder 14 direkt in das innere des rohrförmigen Kontaktstückes eingesetzt ist, während bei den in den F i g. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen die Baueinheiten im Innern des rohrförmigen Kontaktstückes mit Abstand von dessen Innenseite angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kontaktanordnung für Druckgasschalter mit einem rohrförmigen Kontakstück und einem diesem axial zugeordneten Kontaktstück, zwischen denen beim Ausschalten unter Last ein Lichtbogen gezogen wird, der von einer Druckgasströmung beblasen wird, wobei das rohrförmige Kontaktstück stirnseitig einen Düsenkörper und in seinem Inneren einen Hohlzylinder aus ferromagnetischem Material aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (14) aus einer Mehrzahl von untereinander elektrisch isoliert angeordneten Blechscheibenringen (\4a) gebildet ist, die axial zum rohrförmigen Kontaktstück (1) gestapelt sind.

2. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechscheibenringe (14a^ mittels eines allen gemeinsamen Trägerrohres (15) zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind (Fig.2 und 3).

3. Kontaktanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit im Innern des rohrförmigen Kontaktstückes (1) mit Abstand von dessen Innenseiten angeordnet ist (F i g. 2 und 3).

4. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerrohr (15) im Innern der Blechscheibenringe (Ma₇J angeordnet ist (F ig. 3).

5. Kontaktanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerrohr (15) einen vorspringenden Flansch (16) aufweist, der gemeinsam mit dem Düsenkörper (6) in das rohrförmige Kontaktstück (1) eingepreßt ist (F ig. 2 und 3).

6. Kontaktanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit vom Düsenkörper (6) getragen ist.