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Autopneumati scher Druckgasschalter
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Zusatzanmeldung zu P 29 09 270.4 Die Erfindung betrifft einen autopneumatischen
Druckgasschalter gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Dieser Schalter nach dem Hauptpatent weist einen oberen plattenförmigen,
elektrischen Anschluss und einen unteren plattenförmigen, elektrischen Anschluss
auf. Der Leistungspfad der Schaltstrecke wird durch einen feststehenden Leistungskontaktstift,
der mit der oberen Anschlussplatte leitend verbunden ist, in Verbindung mit einem
beweglichen Leistungskontakt, dem Lichtbogenkontakt, gebildet. Dieser bewegliche
Leistungskontakt ist mit einem beweglichen Zylinder leitend verbunden, der mit einem
feststehenden Kolben, der auf der unteren Anschlussplatte angebracht ist, als Schaltstreckenpumpe
zur Erzeugung des erforderlichen Blasdruckes im Schaltfall zusammenwirkt. Der bewegliche
Kolben ist leitend mit einer Gabel zur Strom- und Krafteinleitung verbunden, die
ihrerseits mit einer Antriebsstange in Verbindung steht. Die Antriebsstange wird
durch einen hydraulischen oder pneumatischen Federantrieb oder dergleichen betätigt;
sie wird im Inneren von Stützern geführt, an deren unterem Ende der Antrieb angebracht
ist. Die Gabel steht über Hochstromkontakte mit der unteren Anschlussplatte in leitender
Verbindung.
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Bei diesem Schalter ist eine Parallel-Nennstrom-Kontaktstrecke zur
Erhöhung der Strombelastbarkeit, bestehend aus zwei zylinderförmigen Kontaktstücken
vorgesehen. Da; obere Parallelkontaktstück ist mit der oberen Anschlussplatte leitend
verbunden und steht fest. Das untere Parallelkontaktstück ist mit dem beweglichen
Zylinder leitend verbunden, wird somit zusammen mit dem Zylinder bewegt. Die Nennstromkontaktstrecke
ist so mit dem Leistungsstrompfad abgestimmt, dass sie beim Ausschalten kurz vor
dem öffnen des Leistunqsstrotnfades offnet, so dass der Lichtbogen allein im Leistungsstrompfad
steht.
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Mit diesem Schalter werden zwar bereits wesentliche Vorteile gegenüber
bekannten Schaltern erreicht. Der Schalter ist jedoch in seiner Stromtragfähigkeit
beschränkt.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, diesen Schalter dahingehend
ZU verbessern, dass die Stromtragfätlgkeit erhöht wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die den Patentanspruch 1
kennzeichnenden Merkmale gelöst.
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Bei der erfindungsgemässen Lösung wird der kräftige Zylinder zur Stromführung
ausgenutzt; wegen der grossen Masse des Zylinders und des feststehenden Rohres ergibt
sich eine sehr hohe Sromtragfähigkeit bei kleinem Aufwand.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und im folgenden beschrieben.
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Die Zeichnung zeigt einen Schalterpol eines autcpneumatischen Hochspannungs-Druckgas-Leistungsschalters
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 der Schaltstrecke
wird durch einen freistehenden 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 freistehenden Kolben 7,
der auf der unteren Anschlussplatte 3 angebracht ist, als Schaltstreckenpumpe zur
Erzeugung des erforderlichen Blasdrucks im Schaitfall zusammenwirkt.
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Der bewegliche Zylinder 6 ist mit einer Gabel 8 verbunden, die ihrerseits
mit einer Abtriebsstange 9 in Verbindung steht. Die Antriebsstange 9 wird in üblicher
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.
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Mit dem beweglichen Kolben 5 ist, im Bereich des beweglichen Leistungskontaktes
5, eine Isolierdüse 12 fest verbunden, aus der das in der Schaltstreckenpumpe 6,
7 beim Ausschalten komprimierte, Gas austritt und den Schaltlichtbogon hr st, der
zwischen den Leistungskontakten 4, 5 steht.
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Diese Isolierdüse 12 weist einen Sciiirri 13 aiif, der in einem feststehenden,
mit der ober.? Anschlussplatte 2 ver¼undenen Metallrchr 16 gleitend geführt ist.
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Am Schirm 13 ist ein zum Kontakt 4 hin gerichteter zylindrischer Fjrtsatz
13a aus Isolierstoff angebracht, X»r koaxial zu dem Metallrohr 16 ausgerichtet ist.
Durch diese Ges+altun;? dSer Isolierdüse kann die
elektrische Schlagfähigkeit
wesentlich erhöht werden. Der zylindrische Fortsatz 13a, dessen Länge auf die Länge
des Schaltweges abgestimmt ist, weist an seinem offenen Ende einen umlaufenden Vorsprung
15a auf, der an der Innenwand des Metallrohrs 6 anliegt. Zweckmässig ist der Übergang
zwischen dem Metallrohr 16 und dem zylindrischen Fortsatz 13a gasdicht ausgeführt.
Zur gasdichten Abdichtung bzw. zur gasdichten Abschottung des Raumes 20, in dem
sich die Lichtbogenwolke befindet, ist im Vorsprung 15a eine Dichtung 15, z.B. aus
Teflon, vorgesehen. Die Nennstromkontaktstrecke ist so mit dem Leistungsstrompfad
abgestimmt, dass sie beim Ausschalten kurz vor dem Öffnen des Leistungsstrompfades
öffnet, so dass der Lichtbogen allein im Leistungsstrompfad steht.
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Der Raum 20 wird von dem Metallrohr 16, dem zylindrischen Fortsatz
13a und dem Schirm 13 der Isolierdüse gebildet. Das Metallrohr 16 hat daneben die
Funktion der Nennstrom-Führung und ist infolgedessen als Nennstrom-Kontaktstück
mit entsprecnenden Nennstrom-Kontaktflächen 16a versehen. Diese Nennstromkontaktfläctzen
16a wirken unmittelbar mit den Kontaktflächen 17 des Zylinders zusammen, die an
dem der Isolierdüse zugewandten Ende des Zylinders 6 ausgebildet sind, und die im
eingeschalteten Zustand an das am Metallrohr 16 vorgesehenen Kontaktflächen 16a
anliegen. Die weit vorkragenden Nebenstromkontaktstücke, wie sie in der Hauptanmeldung
vorgesehen sind, entfallen demnach, und der Strom wird unmittelbar in den Zylinder
6 eingeleitet.
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In der Zeichnung ist die Kontaktflache 17 als umlaufender Vorsprung
am Zylinder dargestellt. Es sind jedoch gewisse Abwandlungen möglich, insbesondere
das Vorsehen der Kontaktfläche unmittelbar in der Zylinderwandung.
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Gemäss einer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Stromführung
über ein rohrförmiges Kontaktstück 22, das fest mit dem Anschluss 3 verbunden ist,
auf den Zylinder 6 der im Inneren des Kontaktstückes 22 angeordnet ist. An dem der
Gabel 8 zugewandten Ende des Zylinders 6 ist ein umlaufender Vorsprung vorgesehen,
der als Kontaktfläche 23 ausgebildet ist, die bei der Bewegung des Zylinders 6 auf
der Innenwand des Kontaktstückes 22 gleitet.
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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 Nennstrompfad
16, 17, den Leistungsstrompfad 4, 5 zum Zylinder 6 und über diesen zur Gabel 8 und
über die Hochstromkontakte 11 zur Anschlussplatte 3. Wird die Antriebsstange 9 vom
Antrieb in Richtung aus, d.h.in der Zeichnung 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 SF6, aus der Isolierdüse
12 nach oben austritt und den Lichtbogen bebläst und die Lichtbogenwolke, d.h. das
Plasma aus der Düse in den Raum 20 zwischen Düse 13 und dem feststehenden Kontakt
4 fördert, wo es über Öffnungen 18 in der oberen Anschlussplatte in die Kuppe 19
der Schaltkammer entweichen kann, von wo aus es über ein Filter zurück in die Schaltkammer
gelangt.
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Gegenüber der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform sind
noch andere Änderungen denkbar, ohne dass der Rahmen der Erfindung verlassen wird.
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So sind verschiedene Ausgestaltungen der Isolierdüse bzw. ihres Schirmes
denkbar; wesentlich ist dabei, dass der Raum 20, in dem die Plasmawolke auftritt,
durch das Metallrohr 16 14 und den Fortsatz 13a und den Schirm 13 weitgehend abgedichtet
ist, ggf. unter Zuhilfenahme von Dichtmitteln, wie z.B. Dichtungsringen 15. Dadurch
wird die Ruckzündfähigkeit vermindert, d.h. die Spannungsfestigkeit enorm erhöht.
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Das feststehende Kontaktstück 16 des Nennstrompfades kann auch durch
einen äusseren metallischen Belag auf einem Isolierrohr gebildet werden.