DE2943881A1 - Gasisolierter trennschalter - Google Patents
Gasisolierter trennschalterInfo
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Description
Firma TOKYO SHIBAURA DENKI KABUSHIKI KAISHA, 72, Horikawa-Cho,
Saiwai-Ku, Kawasaki-Shi, Kangawa-Ken, Japan
Gasisolierter Trennschalter
Die Erfindung betrifft einen gasisolierten Trennschalter, der insbesondere für die Verwendung in einem gasisolierten Schaltgerät
geeignet ist.
Eines der Probleme bei einem Trennschalter, der mit Isoliergas, wie SF,, gefüllt ist, ist der Bruch der Spitzen der stationären
und beweglichen Kontakte oder Elektroden aufgrund des Schlages, der beim Schließen des Trennschalters erzeugt wird.
Ein anderes Problem hat sich ergeben, wenn ein Trennschalter beispielsweise für die Umschaltung in einem in Fig. 1 gezeigten
übertragungssystem verwendet wird. Zur Durchführung der Umschaltung
von einer Übertragungsleitung A zu einer anderen übertragungsleitung
B wird ein Trennschalter BD geschlossen, und es wird ein Trennschalter AD darauf geöffnet. Der Trennschalter AD
muß seinen Anteil des Laststromes unterbrechen, wobei die wiederkehrende Spannung durch den Spannungsabfall über dem Trennschalter
BD und der zugehörigen übertragungsleitung bestimmt
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wird. Ein solcher Strom kann in der Nähe der Größe des Nennstromes
liegen, wenn die Differenz im Widerstand zwischen den Leitungen A und B groß ist.
Wenn an dem Ende jedes Kontaktes ein Lichtbogen-Schutzstück aus Kupfer-Wolfram-Legierung angeordnet ist, um den Widerstand gegen
Schläge zu vergrößern, lagert sich Pulver des zusammengesetzten Produktes, das von der verdampften Legierung und dem zersetzten
Bestandteil des SF,-Gases auf dem isolierenden Abstandsstück
ab, wodurch die Isolierfestigkeit verringert wird.
Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines gasisolierten Trennschalters,
bei welchem ein Bruch der Kontakte vermieden ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Schalter soll ferner ein Schalter geschaffen
werden, bei welchem eine Verringerung der Isolationsfestigkeit des Trennschalters vermieden ist.
Nach der Erfindung ist ein gasisolierter Trennschalter gekennzeichnet
durch eine stationäre Kontaktanordnung mit einer im wesentlichen stangenförraigen, stationären Lichtbogenelektrode und
mit einem stationären, leitenden Kontakt, durch eine bewegliche Kontaktanordnung, die der stationären Kontaktanordnung gegenübersteht,
mit einem stationären Zylinder jp.it einer ringförmigen Endplatte,
die sich von dem stationären Zylinder nach einwärts erstreckt, mit eineis zylindrischen, beweglichen, leitenden Kontakt,
der koaxial zu dem stationären Zylinder angeordnet ist und einen Kolben aufweist, der sich von dem beweglichen, leitenden Kontakt
nach auswärts erstreckt, und zwar zu einer Lage» die von der stationären
Kontaktanordnung weiter entfernt ist als die Endplatte
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des stationären Zylinders, wobei der Kolben an der Innenfläche des stationären Zylinders gleitend und gasdicht anliegt, wobei
die Endplatte des stationären Zylinders gleitend und gasdicht an der Außenfläche des beweglichen, leitenden Kontaktes anliegt,
um eine Druckkammer zwischen der Endplatte und dem Kolben und zwischen dem stationären Zylinder und dem beweglichen, leitenden
Kontakt zu bilden, und wobei der bewegliche, leitende Kontakt einen ringförmigen Stopper enthält, der sich von dem beweglichen,
leitenden Kontakt nach einwärts erstreckt, mit einer im wesentlichen stangenförmigen, beweglichen Lichtbogenelektrode,
die koaxial zum stationären Zylinder verläuft und einen Kolben aufweist, der sich von der beweglichen Lichtbogenelektrode
nach auswärts erstreckt, und zwar in eine Lage, die von der stationären Kontaktanordnung weiter entfernt ist, als der Stopper
des beweglichen, leitenden Kontaktes, wobei der Kolben der beweglichen Lichtbogenelektrode gleitend und gasdicht an der Innenfläche
des beweglichen, leitenden Kontaktes anliegt, wobei der Stopper des beweglichen, leitenden Kontaktes gleitend und gasdicht
an der Außenfläche der beweglichen Lichtbogenelektrode anliegt, um eine Dämpfungskammer zwischen dem Stopper und dem Kolben
der bewegbaren Lichtbogenelektrode und zwischen dem beweglichen, leitenden Kontakt und der beweglichen Lichtbogenelektrode
zu bilden, und wobei der bewegliche, leitende Kontakt mit einer Durchbrechung versehen ist, die eine Verbindung zwischen der Druckkammer
und der Dämpfungskammer herstellt, wobei die Durchbrechung
so angeordnet und bemessen ist, daß sie sich, wenn der bewegliche, leitende Kontakt den stationären, leitenden Kontakt berührt, über
beide Seiten der Endplatte erstreckt, um so eine Verbindung zwischen den beiden Kammern und dem Äußeren der Kammer herzustellen,
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und mit einer Feder, die mit einem Ende den beweglichen, leitenden
Kontakt und mit dem anderen Ende die bewegliche Lichtbogenelektrode so angreift, daß, wenn der bewegliche, leitende
Kontakt in Richtung auf den stationären, leitenden Kontakt bewegt wird, die Feder die bewegliche Lichtbogenelektrode in Richtung
auf die stationäre Lichtbogenelektrode drängt, wobei der Stopper einen Vorsprung aufweist, der in Richtung auf den Kolben
der beweglichen Lichtbogenelektrode vorspringt, um den Kolben der beweglichen Lichtbogenelektrode anzugreifen und anzustossen,
wenn der bewegliche, leitende Kontakt von dem stationären, leitenden Kontakt getrennt wird.
Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung an Ausführung sbei spie Ie η näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung, welche zeigt, wie gasisolierte
Trennschalter verwendet werden, um eine Überschaltung zwischen zwei übertragungsleitungen zu bewirken
,
Fig. 2 eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines gasisolierten
Trennschalters nach der Erfindung in einem Schnitt, wobei Teile weggebroaher) sind,
Fig, 3 Längsschnitte der stationären Kontaktanordnung und der
bis 6
beweglichen Kontaktanordnung des gasisolierten Trennschalters
nach Fig. 2, jeweils in einem Schnitt und in einem gegenüber Fig. 2 \?ergrö Berten Maßstab, wobei die
bewegliche Kontaktanordnung in verschiedenen Arbeitsstellungen gezeigt ist.
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Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines gasisolierten Trennschalters
1, der einen geerdeten und abgedichteten Behälter 2 enthält, der mit SF^-Gas gefüllt ist. In dem Behälter 2 befinden
sich eine bewegliche Kontaktanordnung 6 und eine stationäre Kontaktanordnung
7, die so angeordnet sind, daß sie einander gegen-
en
überliegen, wobei die Anordnung/durch isolierende Abstandshalter
überliegen, wobei die Anordnung/durch isolierende Abstandshalter
3a und 3b am Gefäß 2 befestigt sind.
Es sind tragende Leiter 4a und 4b vorgesehen, welche die bewegliche
Kontaktanordnung und die stationäre Kontaktanordnung mit äußeren Vorrichtungen oder Stromschienen elektrisch verbinden.
Wie in Fig. 3 dargestellt, enthält die stationäre Kontaktanordnung
7 einen stationären, leitenden Kontakt 11c, der durch eine
Feder 11a nach einwärts gedrückt wird, wobei die Feder von einem Federhalter 11b getragen wird. Ferner ist ein Schirm 10a vorgesehen,
der aus kohlenstoffhaltigem Material, wie Graphite besteht,
und es ist eine stangenförmige, bewegliche Lichtbogenelektrode
12 vorgesehen, an deren Ende ein Lichtbogen-Schutzstück 12a aus kohlenstoffhaltigem Material, wie Graphit, vorgesehen ist. Der
Schirm 10a und die Lichtbogenelektrode 12a sind an einer Kontaktbasis
9 befestigt. Der Schirm 10a umgibt diejenigen Teile der stationären Lichtbogenelektrode 12a und des stationären, leitenden
Kontaktes 11c, die sich in der Nähe der beweglichen Kontaktanordnung
6 befinden, und es springt der Schirm über die stationäre Lichtbogenelektrode 12a und den stationären, leitenden
Kontakt 11c in Richtung auf die bewegliche Kontaktanordnung 6 vor.
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Die bewegliche Kontaktanordnung 6 enthält einen stationären Zylinder
14, der an seinem Ende einen Schirm 10b aus kohlenstoffhaltigem Material, wie Graphit, aufweist. Der Zylinder 16 ist
an einem Leiter 4a befestigt. Der Zylinder 14 ist mit einer ringförmigen Endplatte 23 versehen, die sich von dem Zylinder 14 nach
einwärts erstreckt. Es ist ein zylindrischer, beweglicher, leitender Kontakt 17 vorgesehen, der koaxial zum Zylinder 14 verläuft
und einen Kolben 24 aufweist, der sich von dem beweglichen, leitenden Kontakt 17 nach auswärts in eine Lage erstreckt, die
weiter entfernt ist als die Endplatte 23 der stationären Kontaktanordnung 7. Der Kolben 24 berührt mit Hilfe eines Schleifringes
24a gleitend und gasdicht die Innenfläche des Zylinders 14, während die Endplatte 23 mit Hilfe eines Schleifringes 23a gleitend
und gasdicht die Außenfläche des beweglichen, leitenden Kontaktes 17 berührt. Es wird auf diese Weise zwischen der Endplatte 23 und
dem Kolben 24 sowie zwischen dem Zylinder 14 und dem beweglichen, leitenden Kontakt 17 eine Druckkammer 26 gebildet. Der bewegliche,
leitende Kontakt 17 ist durch eine nicht dargestellte isolierende Stange und einen Hebel mit einem äußeren Antriebsmechanismus
gekuppe1t.
Ein Stromabnehmerkontakt 13a ist an der Endplatte 23 des Zylinders
14 angeordnet, um den Strom von dem beweglichen, leitenden
Kontakt 17 abzunehmen. Von der Innenfläche des beweglichen, leitenden
Kontaktes 17 erstreckt sich ein Stopper 19 nach innen, an dem ein weiterer StromabnehmerXontaTit 13b befestigt ist.
Eine stangenförmige, bewegliche Lichtbogenelektrode 15 ist koaxial
zum Zylinder 14 angeordnet. Sie trägt an einem ihrer Enden ein Lichtbogen-Schutzstück 15a aus kohlenstoffhaltigem Material,
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Graphit. Das andere Ende der beweglichen Elektrode 15 ist mit einem Kolben 16 versehen, der sich von der beweglichen Lichtbogenelektrode
15 nach auswärts erstreckt. Somit liegt der Kolben 16 weiter von der stationären Kontaktanordnung 7 entfernt als
der Stopper 19. Der Kolben 16 liegt mit Hilfe eines Schleifringes
16a gleitend und gasdicht an der Innenfläche des beweglichen,
leitenden Kontaktes 17 an, während der Stopper 19 mit Hilfe eines Schleifringes 19b gleitend und gasdicht an der Außenfläche
der beweglichen Lichtbogenelektrode 15 anliegt. Es wird so zwischen dem Stopper 19 und dem Kolben 16 sowie zwischen dem beweglichen,
leitenden Kontakt 17 und der beweglichen Lichtbogenelektrode 15 eine Dämpfungskammer 27 gebildet.
Der Stromabnehmerkontakt 13b nimmt den Strom von der beweglichen
Lichtbogenelektrode 15 ab.
Der bewegliche, leitende Kontakt 17 ist mit Durchbrechungen 28 versehen, die neben dem Kolben 24 liegen und die eine Verbindung
zwischen der Druckkammer 26 und der Dämpfungskammer 27 bewirken. Die Durchbrechungen 28 haben eine solche Länge, daß sie,
wenn der bewegliche, leitende Kontakt 17 den stationären, leitenden Kontakt berührt, eine Verbindung zwischen den Kammern 26
und 27 und dem Äußeren der Kammern herstellen. Der Kolben 24 ist mit einer oder mehreren öffnungen 29 versehen. Die Größe und
die Zahl der öffnungen können so eingestellt werden, daß ein optimaler
Dämpfungseffekt auf die bewegliche Lichtbogenelektrode
15 ausgeübt wird.
Zwischen einem Federlager 17a, das an der Innenfläche des leitenden
Kontaktes 17 vorgesehen ist, und dem Kolben 16 ist eine
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Feder 20 so vorgesehen, daß, wenn der bewegliche, leitende Kontakt
17 in Richtung auf den stationären, leitenden Kontakt 11c bewegt wird, die Feder 20 die bewegliche Lichtbogenelektrode in
Richtung auf die stationäre Lichtbogenelektrode 12a bewegt.
Der Stopper 19 besitzt einen Vorsprung 19a, der in Richtung auf
den Kolben 16 vorspringt, um diesen anzugreifen und anzustoßen, wenn der bewegliche, leitende Kontakt 17 von dem stationären,
leitenden Kontakt 11c getrennt ist.
Der Schirm 10b umgibt, wenn der Trennschalter 1 geöffnet ist,
diejenigen Teile der beweglichen Lichtbogenelektrode 15 und des beweglichen, leitenden Kontaktes 17, die sich in der Nähe der
stationären Kontaktanordnung 7 befinden, und er springt im offenen Zustand des Trennschalters 1 über die bewegliche Lichtbogenelektrode
15 und den beweglichen, leitenden Kontakt 17 vor.
Die Schleifringe 16a, 19b, 23a, 24a können aus einem Kunststoffmaterial,
wie Polytetrafluoräthylen, bestehen. Wenn für die Schleifringe ein Isoliermaterial verwendet wird, bewirken die
Schleifringe auch eine elektrische Isolation.
In Fig. 4 wird eine SchlieBkraft FT erzeugt, ixnd es befindet
sich der bewegliche, leitende Kontakt 17 gerade in einer Stellung,
bevor er die Berührungsstellung erreicht. Wenn der bewegliche, leitende Kontakt 17 aus der in Fig. 3 gezeigten Lage in
die in Fig, 4 gezeigte Lage bewegt wird, wird der Gasdruck in der Druckkammer 26 erhöht, und es fließt das Gas dxirch die Durchbrechungen
28 in die Dämpfungskammer 27. Infolgedessen wirkt ei-
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ne Dämpfungskraft F auf die bewegliche Lichtbogenelektrode 15,
welche die durch die Feder 20 ausgeübte Kraft übersteigt, so daß die bewegliche Lichtbogenelektrode 15 relativ zu dem beweglichen,
leitenden Kontakt 17 bewegt wird, und zwar in Richtung F . In dem in Fig. 4 gezeigten Zustand hat die bewegliche Lichtbogenelektrode
15 von der stationären Lichtbogenelektrode 12 einen geeigneten Abstand.
Darauf fließt Gas durch die Durchbrechungen 28, eine Öffnung 29
und Spalte zwischen Schleifringen und den Gleitflächen aus der Druckkammer 26 und der Dämpfungskammer 21 heraus, so daß der Gasdruck
in diesen Kammern allmählich herabgesetzt wird und die Dämpfungskraft F allmählich herabgesetzt wird. Wenn die Dämpfungskraft F kleiner wird als die Kraft der Feder 20, wird die bewegliche
Elektrode 15 langsam in Richtung auf die stationäre Lichtbogenelektrode 12 bewegt und mit dieser in Kontakt gebracht. Da
die Geschwindigkeit, mit welcher die bewegliche Lichtbogenelektrode 15 mit der stationären Lichtbogenelektrode 12 in Kontakt gebracht
wird, niedrig ist, ist der auf die Lichtbogen-Schutzstücke 12a und 15a aufgebrachte Schlag klein, wodurch die Möglichkeit
eines Bruches dieser Stücke vermieden ist.
Wenn, wie in Fig. 6 dargestellt, auf den beweglichen, leitenden Kontakt 17 eine Trennkraft F ausgeübt wird, wird dieser Kontakt
x\
von dem stationären, leitenden Kontakt 11c getrennt, während der
Kontakt zwischen der stationären Lichtbogenelektrode 12 und der beweglichen Lichtbogenelektrode 15 aufrechterhalten wird, und
zwar aufgrund der Kraft der Feder 20. Wenn der stationäre Kontakt 11c und der bewegliche, leitende Kontakt 17 voneinander um einen
ausreichenden Isolierabstand getrennt sind, wird der Kolben 16
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der beweglichen Lichtbogenelektrode 15 durch den Vorsprung 19a
des Stoppers 19 angestoßen, und es wird die bewegliche Lichtbogenelektrode 15 von der stationären Lichtbogenelektrode 12 getrennt,
und es wird der Lichtbogen zwischen den Lichtbogen-Schutzstücken 12a und 15a erzeugt. Wenn der Lichtbogen zwischen den
Lichtbogen-Schutzstücken 12a und 15a nicht gelöscht ist, bevor
die bewegliche Lichtbogenelektrode in die in Fig. 3 gezeigte Stellung zurückgezogen ist, kann der Lichtbogen zwischen den Schirmen
10a und 10b auftreten. Der Lichtbogen bewirkt eine Verdampfung des kohlenstoffhaltigen Materials. Der verdampfte Kohlenstoff
wird mit Fluorin in dem SFg-Gas kombiniert, woraus sich ein Zersetzungsprodukt
CF. ergibt. Da aber das Produkt CF. gasförmig ist, wird kein Pulver und keine Ablagerung erzeugt, so daß keine Verringerung
der Isolationsfestigkeit auftritt. Dies steht im Gegensatz zu dem Fall, in welchem Lichtbogen-Schutzstücke aus Kupfer-Wolfram-Legierung
verwendet werden.
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Claims (3)
1. Gasisolierter Trennschalter, gekennzeichnet durch eine stationäre Kontaktanordnung (7) mit einer im wesentlichen stangenförmigen,
stationären Lichtbogenelektrode (12) und einem stationären, leitenden Kontakt (11c), durch eine bewegliche
Kontaktanordnung (6), die der stationären Kontaktanordnung (7) gegenübersteht, mit einem stationären Zylinder (14) mit einer
ringförmigen Endplatte (23) , die sich von dem stationären Zylinder (14) nach einwärts erstreckt, mit einem zylindrischen, beweglichen,
leitenden Kontakt (17), der koaxial zu dem stationären Zylinder (14) angeordnet ist und einen Kolben (24) aufweist, der
sich von dem beweglichen, leitenden Kontakt (17) nach auswärts erstreckt, und zwar in eine Lage, die von der stationären Kontaktanordnung
(7) weiter entfernt ist als die Endplatte (23) des stationären Zylinders (14), wobei der Kolben (24) an der Innenfläche
des stationären Zylinders (14) gleitend und gasdicht anliegt, wobei die Endplatte (23) des stationären Zylinders (14) gleitend
und gasdicht an der Außenfläche des beweglichen, leitenden Kontaktes (17) anliegt, um eine Druckkammer (26) zwischen der Endplatte
(23) und dem Kolben (24) und zwischen dem stationären Zylinder (14) und dem beweglichen, leitenden Kontakt (17) zu bilden,
und wobei der bewegliche, leitende Kontakt (17) einen ring-
Bankhaus Merck F.nck S. Co München Bankhaus H Aufhäuser. München Postscheck München
(BLZ 70030400) Konto Nr 254649 (BLZ 70030600) Kon.o Nr 261 3OO (BLZ 7OO1CO8O) Konto Nr 20904 8OO
förmigen Stopper (17) enthält, der sich von dem beweglichen,
leitenden Kontakt (17) nach einwärts erstreckt, mit einer im wesentlichen stangenförmigen, beweglichen Lichtbogenelektrode
(15), die koaxial zum stationären Zylinder (14) verläuft und einen Kolben (16) aufweist, der sich von der beweglichen Lichtbogenelektrode
(15) nach auswärts erstreckt, und zwar in eine Lage, die von der stationären Kontaktanordnung weiter entfernt ist,
als der Stopper (19) des beweglichen, leitenden Kontaktes (17), wobei der Kolben (16) der beweglichen Lichtbogenelektrode (15)
gleitend und gasdicht an der Innenfläche des beweglichen, leitenden Kontaktes (17) anliegt,wobei der Stopper (19) des beweglichen,
leitenden Kontaktes (17) gleitend und gasdicht an der Aussenf lache der beweglichen Lichtbogenelektrode <15) anliegt, um
eine Dämpfungskammer (27) zwischen dem Stopper (19) und dem Kolben 416) der beweglichen Lichtbogenelektrode O5) und zwischen
dem beweglichen, leitenden Kontakt (17) und der beweglichen Lichtbogenelektrode (15) zu bilden, und wobei der bewegliche, leitende
iContakt (17) mit einer Durchbrechung (28) versehen ist, die eine
Verbindung zwischen der Druckkammer (26) und der Dämpfungskammer (27) herstellt, wobei die Durchbrechung (28) so angeordnet und
bemessen ist, daß sie sich, wenn der bewegliche, leitende Kontakt (17) den stationären, leitenden Kontakt (11c) berührt, über beide
Seiten der Endplatte (23) erstreckt, um so eine Verbindung zwischen den beiden Kammern (26,27) und dem Äußeren der Kammern herzustellen,
und mit einer Feder (20), die mit einem Ende den beweglichen, leitenden Kontakt (17) und mit dem anderen Ende die
bewegliche Lichtbogenelektrode (15) so angreift, daß, wenn der bewegliche,
leitende Kontakt (17) in Richtung auf den stationären, leitenden Kontakt {11c) bewegt wird, die Feder (20) die bewegliche
Liehtbogenelektrode <15) in Richtung auf die stationäre Licht-
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bogenelektrode (12) drängt, wobei der Stopper (19) einen Vorsprung
(19a) aufweist, der in Richtung auf den Kolben (16) der beweglichen Lichtbogenelektrode (15) vorspringt, um den Kolben
(16) der beweglichen Lichtbogenelektrode (15) anzugreifen und anzustoßen, wenn der bewegliche, leitende Kontakt (17) von dem stationären,
leitenden Kontakt (11c) getrennt ist.
2. Gasisolierter Trennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die stationäre Lichtbogenelektrode (12) und die bewegliche Lichtbogenelektrode (15) jeweils mit Lichtbogen-Schutzstücken
(12a,15a) aus kohlenstoffhaltigem Material versehen
sind, urd zwar an den Enden, die miteinander in Berührung bringbar
sind.
3. Gasisolierter Trennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die stationäre Kontaktanordnung (7) einen Schirm (10a) aus kohlenstoffhaltigem Material enthält, welcher
diejenigen Teile der stationären Lichtbogenelektrode (12) und des stationären, leitenden Kontaktes (11c) umgibt, die sich in
der Nähe der beweglichen Kontaktanordnung (6) befinden urd welcher in
Richtung auf die bewegliche Kontaktanordnung (6) weiter vorspringt
als die stationäre Lichtbogenelektrode (12) und der stationäre,
leitende Kontakt (11c), und daß die bewegliche Kontaktanordnung (6) einen Schirm (10b) aus kohlenstoffhaltigem Material aufweist,
der, wenn sich der Trennschalter in offenem Zustand befindet, diejenigen Teile der beweglichen Lichtbogenelektrode (15)
und des beweglichen, leitenden Kontaktes (17)ungibt, die sich Inder
Nähe der stationären Kontaktanordnung (7) befinden, umgibt, und der, wenn der Trennschalter sich in offenem Zustand befindet,
weiter in Richtung auf die stationäre Kontaktanordnung (7) vor-
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springt - als die bewegliche Lichtbogenelektrode (15) und der
bewegliche, leitende Kontakt (17).
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Also Published As
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US4296288A (en) | 1981-10-20 |
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