DE2909270A1

DE2909270A1 - Autopneumatischer druckgasschalter

Info

Publication number: DE2909270A1
Application number: DE19792909270
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Heiss; Guenter Horstmann; Karl Dr Ing Kriechbaum; Guenter Rapp
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1979-03-09
Filing date: 1979-03-09
Publication date: 1980-09-18
Also published as: DE2909270C2

Description

Autopneumatischer Druckgasschalter
Die Erfindung betrifft einen autopneumatischen Druckgasschalter mit einer Isolierdüse, aus der das in einer Schaltstreckenpumpe während der Ausschaltung komprimierte Isoliergas zur Beblasung des Schaltlichtbogens austritt.
Ein derartiger Druckgasschalter ist durch die DE-QS 26 27 948 bekannt geworden.
Bei diesen Schaltern wird der überwiegende Teil der~Lichtbogenwolke, das Plasma, aus der Isolierdüse in den Raum zwischen Isolierdüse und festem Gegenkontakt der Schaltstrecke gefördert.
Wegen der im Vergleich zu Lichtbögen in Luft kleineren Energie gelingt es mit dieser einfachen Löschanordnung, Ströme bis zu etwa 63 kA bei Spannungen von 140 kV pro Schaltstrecke zu beherrschen. Bei größeren Ausschaltströmen wirkt das in dem Raum zwischen Isolierdüse und Gegenkontakt befindliche Plasma so, daß Einschwingspannungen mit großen Spannungswerten nicht mehr gehalten werden können, weil durch Plasma zwischen den leitenden Flächen der beweglichen Teile der Schaltstreckenpumpe und dem feststehenden Kontaktdruck der Schaltstrecke die Möglichkeit für eine Rückzündung gegeben ist.
Man hat zwar gemäß der obengenannten DE-OS versucht, durch eine plasmaabweisende äußere Formgebung der Isolierdüse und durch Anbringung von Isolierteilen am Zylinder der Schaltstreckenpumpe und an Kontaktstücken eine gewisse Abschirmung dieser Teile zu erreichen, jedoch ist diese noch nicht vollkommen genug, weil sie nur einige Teile zu einem gewissen Grad abschirmenkann, Außerdem wird die Konstruktion relativ aufwendig (federvorgespannte Isolierteile).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Abschirmung so zu treffen, daß sie in optimaler Weise wirksam und konstruktiv einfach ist.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß der Raum, in den die Lichtbogengase einströmen, von einem zylindrischen Teil umgeben ist, in dem die Isolierdüse,die einen entsprechend ausgestalteten Schirm aufweist, gleitend geführt ist.
Bei dem erfindungsgemäßen autopneumatischen Druckgasschalter ist somit direkt der Gasraum, ir dem sich die Lichtbogenwolke und der feststehende Gegenkontakt befindet, von den anderen Räumen, in denen sich die leitenden Flächen des bewegen Kontaktsystems befinden, abgetrennt, so daß die Rückzündfähigkeit stark vermindert, d.h. die Spannungsfestigkeit stark erhöht wird. Es werden daher nicht die einzelnen Teile einzeln abgeschirmt, sondern unmittelbar der Gasraum, in dem sich die Lichtbogenwolke befindet.
Das zylindrische Teil kann ein Isolierstoffrohr, aber auch ein Metallrohr sein. Auch ist ein außen metallisiertes Isolierstoffrohr denkbar.
Liegt ein Druckgasschalter vor, bei dem zur Erhöhung des Nennstromes zusätzlich zu den Leistungskontaktstücken, zwischen denen der Lichtbogen brennt, elektrisch parallel dazu, ein Nennstrompfad vorgesehen ist, wird die Anordnung zweckmäßig so getroffen, daß die Kontaktübergangsstelle zwischen den Kontaktstücken des Nennstrompfades gegenüber der Lichtbogenstrahlung und dem wesentlichen Teil der Spaltprodukte abgeschirmt ist.
Ist dabei das zylindrische Teil ein Isolierstoffrohr, so sind die Kontaktstücke des Nennstrompfades nach einem weitergestaltendem Merkmal der Erfindung außerhalb des Isolierstoffrohres angeordnet, so daß dadurch sich die Kontakte des Nennstrompfades nicht leistungsmindernd auswirken. Durch die obengenannte Abschottung der Gasräume ist dabei auch die Gefahr einer Rückzündung zwischen den Kontaktstücken des Nennstrompfades beim Schalten großer Ströme ebenfalls stark vermindert.
Ist das zylindrische Teil ein Metallrohr, so bildet dieses Metallrohr zweckmäßig unmittelbar ein Kontaktstück des Nenstromoades, dessen anderes Kontaktstück das Metallrohr außen umfaßt.
Zweckmäßig ist dabei die Abschottung weitgehend gasdicht ausgeführt, damit die Lichtbogengase möglichst nicht zwischen Isolierdüse und zylindrischem Teil entweichen können.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Die Zeichnung zeigt einen Schalterpol eines autopneumatischen Hochspannungs-Druckgas-Leistung;schalters. Innerhalb eines Isolators 1 ist in einer geschlossenen Schaltkammer das Kontaktsystem angeordnet. Der Schalter weist einen oberen plattenförmigen, elektrischen Anschluß 2 und einen unteren plattenförmigen, elektrischen Anschluß 3 auf. Der Leistungspfad deS SchStstrecke wird durch einen feststehenden Leistungskontaktstift 4, der mit der oberen Anschlußplatte 2 leitend verbunden ist, in Verbindung mit einem beweglichen Leistungskontakt, dem Lichtbogenkontakt 5, gebildet. Dieser bewegliche Leistungskontakt 5 ist mit einem beweglichen Zylinder 6 leitend verbunden, der mit einem feststehenden Kolben 7, der auf der unteren Anschlußplatte 3 angebracht ist als Schaltstreckenpumpe zur Erzeugung des erforderlichen Blasdruckes im Schal tf all zusammenwirkt. Der bewegliche Kolben 6 ist leitend mit einer Gabel 8 zur Strom- und Krafteinleitung verbunden, die ihrerseits mit einer Abtriebsstange 9 in Verbindung steht. Die Antriebsstange wird in überlicher Weise durch einen hydraulischen, pneumatischen Federantrieb oder dergleichen betätigt; sie wird im Inneren von Stützern 10 geführt, an deren unterem Ende der Antrieb angebracht ist.
Die Gabel 8 steht über Hochstromkontakte 11 mit der unteren Anschlußplatte 3 in leitender Verbindung.
Mit dem beweglichen Kolben 6 ist im Bereich des beweglichen Leistungskontaktes 5 eine Isolferdüse 12 fest verbunden, aus der das in der Schaltstreckenpumpe 6,7 beim Ausschalten komprimierte Gas austritt und den Schaltlichtbogen bebläst, der zwischen den Leistungskontakten 4,5 steht. Diese Isolierdüse 12 weist einen Schirm 13 auf, der in einem feststehenden, mit der oberen Anschlußplatte 2 verbundenen Isolierstoffzylinder 14 gleitend geführt ist. Zweckmäßig ist der Übergang zwischen Isolierstoffzylinder und Schirm 13 gasdicht ausgeführt. Zur gasdichten Abdichtung des Schirmes der Isolierdüse gegenüber dem Isolierstoffzylinder bzw. zur gasdichten Abschottung des Raumes, in dem sich die Lichtbogenwolke befindet (mit 20 bezeichnet), ist am Schirm eine Dichtung 15, z.B. aus Teflon, vorgesehen. Zwischen Isolierstoffzylinder 14 und dem Isolator 1, d .h. in einem Raum, der zur vom Lichtbogen erzeugten Plasmawolke hin abgeschirmt ist, ist eine Parallel-Nennstrom-Kontaktstrecke zur Erhöhung der Strombelastbarkeit; bestehend aus zwei zylinderförmigen Kontaktstücken 16 und 17 vorgesehen. Das obere ParallelkontaXtstück 16 ist mit der oberen Anschlußplatte 2 leitend verbunden und steht fest. Das untere Parallelkontaktstück 17 ist mit dem beweglichen Zylinder 6 leitend verbunden, wird somit zusammen mit dem Zylinder 6 bewegt. Die Nennstromkontaktstrecke istso mit dem Leistungsstrompfad abgestimmt, daß sie beim Ausschalten kurz vor dem Öffnen des Leistungsstrompfades öffnet, so daß der Lichtbogen allein im Leistungsstrompfad steht.
Die Wirkungsweise des dargestellten Schalters ist folgende: Im eingeschalteten Zustand (nicht dargestellt) fließt der Strom zwischen der oberen Anschlußplatte 2 und der unteren Anschlußplatte 3 über die beiden Strompfade, den Nennstroir;pfad 16,17 und den Leistungsstrompfad 4,5, den Zylinder 6, die Gabel 6 und die Hochstromkontakte 11. Wird die Antriebsstange 9 vom Antrieb in Richtung AUS, d.h. nach unten bewegt, so werden wie dargestellt, die beiden Strompfade getrennt und es entsteht der Schalt-Lichtbogen zwischen den Leistungskontakten 4,5. Durch die Schaltstreckenpumpe 6,7 wird ein hoher Blasdruck erzeugt, wobei das komprimierte Isoliergas, meist SF , aus der Isolierdüse 12 6' nach oben austritt und den Lichtbogen bebläst und die Lichtbogenwolke, d.h. das Plasma aus der Düse 13 in den Raum 20 zwischen Düse 13 und dem feststehenden Kontakt 4 fördert, wo es über Öffnungen 18 in der oberen Anschlußplatte in die Puppe 19 der Schaltkammer entweichen kann, von wo aus es über ein Filter 21 zurück in die Schaltkammer gelangt.
Dadurch, daß der zum Führen größerer Nennströme erforderliche Parallelpfad zwischen Isolator 1 und Isolierrohr 14 einerseits und die Isolierdüse mit einem Schirm 13 versehen ist, der gegenüber dem Isolierstoffzylinder 14 abgedichtet ist, so daß ein abgetrennter gasdichter nach der Seite und nach unten elektrisch isolierter Raum 20 entsteht, in dem sich die Lichtbogen-Plasmamolke nach den Ausschalten befindet, wird die Rückzündfähi£eit zwischen den leitenden Teilen 4 und 6 des Leistungsstrompfades und insbesondere auch den Kontakten 16, 17 des Paralle-NTennstronpfades enorm herabgesetzt, d.h. auch die zusätzlichen leitenden Flachen des Parallel-Nennstrompt.ades wirken sich hinsichtlich des Ausschaltvermögegens nicht leistungsmindernd aus. Dadurch gelingt es beim dargestellten Ausführungsbeispiel, daß auch beim Schalten größerer Ströme Einschwingspannungen mit großen Spannungswerten gehalten werden können, d.h. die dargestellte Ausführung der Erfindung ermöglicht die Konstruktion von autopneumatischen Hochspannungs-Leistungsschaltern, die hohe Ströme bei hohen Spannungen schalten können, d.h. eine hohe Ausschaltleistung aufweisen.
Gegenüber der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform sind verschiedene Anderungen denkbar, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird.
So sind verschiedene Ausgestaltungen der Isolierdüse bzw. ihres Schirmes denkbar; wesentlich ist dabei, daß der Raum 20, in dem die Plasmawolke auftritt, durch den Zylinder 14 und den Schirm 13 weitgehend abgedichtet ist, ggf. unter Zuhilfenahme von Dichtmitteln, wie z.B. Dichtungsringen 15. Dadurch wird die Rückzündfähigkeit vermindert, d. h. die Spannungsfestigkeit enorm erhöht.
Die Parallelkontaktstrecke ist an sich nur notwendig, wenn hohe Nennströme geführt werden sollen. Auch für die Ausbildung der Parallelkontaktstrecke sind dabei verschiedene Ausführungsformen denkbar. Die entsprechenden Kontakte können zylinderförmig oder auch stegförmig als Einzelkontakte ausgebildet sein.
Wesentlich ist, daß, wenn sie vorgesehen werden, sie vom Zylinder 14 gegenüber dem Raum 20 mit der Plasmawolke abgeschirmt sind, und zwar sowohl gegenüber der Lichtbogenstrahlung als auch gegenüber dem Niederschlagen des wesentlichen Teils der Spaltprodukte, damit die Kontaktstelle nicht vom Lichtbogen beeinträchtigt wird.
Wird der Zylinder 14 durch ein Metallrohr gebildet, dann kann dieses Metallrohr unmittelbar der feststehende Kontakt 16 des Nennstrompfades sein, das außen von dem beweglichen Kontaktstück 17 umfaßt wird.
Das feststehende Kontaktstück 16 des Nennstrompfades kann auch durch einen äußeren metallischen Belag auf einem Isolierrohr 14 gebildet werden.

Claims

Patentansprüche r 0Autopneumatischer Druckgasschalter mit einer Isolierdüse, aus der das in einer Schaltstreckenpumpe komprimierte Isoliergas zur Beblasung des Schaltlichtbogens austritt, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (20), in den die Lichtbogengase einströmen, von einem zylindrischen Teil (14 ) umgeben ist, in dem die Isolierdüse (12), die einen entsprechend ausgestalteten Schirm (13) aufweist, gleitend geführt ist.
+ während der Ausschaltung 2. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Teil (14) ein Isolierstoffrohr ist.
3. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Teil (14) ein Metallrohr ist.
4. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierdüse (12) mit ihrem Schirm (13) und der bewegliche Leistungskontakt (5) der Schaltstrecke an dem Zylinder (6) der aus einer KolDen-/Zylinderanordnung (6,7) gebildeten Schaltstreckenpumpe angebracht ist, der durch den Antrieb des Schalters relativ zum feststehenden Kolben (7) bewegbar ist, und daß das zylindrische Teil (14}, feststehend angeordnet, den feststehenden Leistungskontakt der Schaltstrecke, diesen axial überragend, konzentrisch umgibt.
5. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 - 4 mit Leistungskontaktstücken, zwischen denen der Lichtbogen brennt und mit einem zusätzlich zu den Leistungskontaktstücken elektrisch parallel dazu vorgesehenen Nennstrompfad, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktübergangsstelle zwischen den Kontaktstücken (16,17) des Nennstrompfades gegenüber der Lichtbogenstrahlung und dem wesentlichen Teil der Spaltprodukte abgeschirmt ist.
6. Druckgasschalter nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstücke (16,17) des Nennstrompfades außerhalb des Isolierstoffrohres (14) angeordnet sind.
7. Druckgasschalter nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallrohr als ein Koptaktstück des Nennstrompfades ausgebildet ist, das außen von dem anderen Kontaktstück kontaktiert wird.
8. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm (13) der Isolierdse kreisringförmig ist.
9. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß die übergangsfläche zwischen Schirm (13) und zylindrischem Teil (14) gasdicht ausgebildet ist.
10. Druckgasschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur gasdichten Ausbildung am Schirm (13) ein Teflonring (15) angebracht ist.