DE29509015U1 - High-voltage circuit breakers with a fixed heating volume - Google Patents
High-voltage circuit breakers with a fixed heating volumeInfo
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Description
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BeschreibungDescription
Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem feststehenden Heizvolumen
5High-voltage circuit breaker with a fixed heating volume
5
Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem Paar einander gegenüberstehender, im Ausschaltzustand eine Trennstrecke begrenzender Lichtbogenkontaktstücke sowie einem Paar von koaxial zu den Lichtbogenkontaktstücken angeordneten Dauerstromkontaktstücken, von denen jeweils mindestens eines der Kontaktstücke von einer Antriebsseite her antreibbar ist, sowie mit einer im Zuge der Schaltbewegung betätigbaren, einen Kompressionskolben und einen antreibbaren Kompressions zylinder aufweisenden Kompressionsvorrichtung und einem auf der Antriebsseite des Kompressionskolbens angeordneten, während der Schaltbewegung feststehenden Hei&zgr;volumen.The invention relates to a high-voltage circuit breaker with a pair of opposing arcing contact pieces that delimit an isolating distance in the off state and a pair of continuous current contact pieces arranged coaxially to the arcing contact pieces, of which at least one of the contact pieces can be driven from a drive side, and with a compression device that can be actuated during the switching movement and has a compression piston and a drivable compression cylinder and a heating volume arranged on the drive side of the compression piston and is fixed during the switching movement.
Ein derartiger Hochspannungs-Leistungsschalter ist bereits aus der DE-OS 41 03 119 bekannt. Bei dem bekannten Schalter sind zwei Lichtbogenkontakte koaxial von DauerStromkontakten umgeben und es ist ein feststehendes Heizvolumen vorgesehen, in dem das durch einen Lichtbogen beim Schaltvorgang erhitzte Löschgas gespeichert und für eine nachfolgende Beblasung des Lichtbogens bereitgestellt werden kann. Zusätzlich ist dort eine mechanische Kompressionsvorrichtung für das Löschgas vorgesehen, die einerseits bei geringen Stromstärken, wenn die Beheizung des Löschgases durch den Lichtbogen nicht ausreicht, genügend hohen Löschgasdruck bereitstellt und andererseits bei mittelgroßen Stromstärken die Beblasung des Lichtbogens unterstützt.Such a high-voltage circuit breaker is already known from DE-OS 41 03 119. In the known switch, two arc contacts are coaxially surrounded by permanent current contacts and a fixed heating volume is provided in which the extinguishing gas heated by an arc during the switching process can be stored and made available for subsequent blowing of the arc. In addition, a mechanical compression device for the extinguishing gas is provided, which on the one hand provides sufficiently high extinguishing gas pressure at low current intensities when the heating of the extinguishing gas by the arc is not sufficient and on the other hand supports the blowing of the arc at medium current intensities.
Ein wesentlicher Vorteil des beschriebenen bekannten Leistungsschalters vor anderen bekannten Bauformen ist der, daß das Heizvolumen und die dieses begrenzenden Bauteile während der Schaltbewegung nicht beschleunigt zu werden brauchen.A significant advantage of the known circuit breaker described over other known designs is that the heating volume and the components that limit it do not need to be accelerated during the switching movement.
S5G4083S5G4083
Hierdurch wird Antriebsenergie und entsprechend der Aufwand für den Schalterantrieb verringert.This reduces drive energy and therefore the effort required for the switch drive.
Dieser Vorteil soll bei der der Erfindung zugrundeliegenden Konstruktion beibehalten werden, wobei die zu beschleunigenden Bauteile noch weiter reduziert werden sollen.This advantage is to be retained in the design underlying the invention, whereby the components to be accelerated are to be reduced even further.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Kompressionszylinder den antreibbaren Dauerstromkontakt an seiner Außenseite trägt, daß der Kompressionskolben derart auf der dem Antrieb zugewandten Seite des Leistungsschalters angeordnet ist, daß der Kompressionszylinder mit dem Dauerstromkontakt aus der Trennstrecke herausbewegt werden kann und daß die Dauerstromkontakte von den Lichtbogenkontakten durch einen diese koaxial umgebenden Isolierstoffkörper gasdicht abgetrennt sind.This object is achieved according to the invention in that the compression cylinder carries the drivable continuous current contact on its outside, that the compression piston is arranged on the side of the circuit breaker facing the drive in such a way that the compression cylinder with the continuous current contact can be moved out of the isolating gap and that the continuous current contacts are separated from the arc contacts in a gas-tight manner by an insulating body that coaxially surrounds them.
Dadurch, daß der Kompressionszylinder mit dem Dauerstromkontakt konstruktiv verbunden ist, wird der Schalter insgesamt baulich vereinfacht und die zu beschleunigenden Massen werden verringert. Hierdurch bedingt ist es notwendig, den Kompressionszylinder, der nun elektrisch leitende Elemente trägt, im Ausschaltzustand aus der Trennstrecke zurückzuziehen.Because the compression cylinder is structurally connected to the permanent current contact, the switch is structurally simplified overall and the masses to be accelerated are reduced. This means that the compression cylinder, which now carries electrically conductive elements, must be withdrawn from the isolating gap in the switched-off state.
Dies wird durch eine Verlegung des Heizraumes zur Antriebsseite des Schalters hin ermöglicht. Das Heizvolumen speichert das erhitzte Löschgas und stellt es für eine nachfolgende Beblasung des Lichtbogens bereit. Durch den Isolierstoffkörper wird eine Kontaminierung der Dauerstromkontakte mit heißem Löschgas verhindert.This is made possible by moving the heating chamber to the drive side of the switch. The heating volume stores the heated extinguishing gas and makes it available for subsequent blowing of the arc. The insulating body prevents contamination of the permanent current contacts with hot extinguishing gas.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Kompressionskolben von einem Rückschlagventil durchbrochen ist, das nur in der Richtung vom Kompressionsraum zum Heizvolumen Gas durchströmen läßt.An advantageous embodiment of the invention provides that the compression piston is penetrated by a check valve that only allows gas to flow in the direction from the compression chamber to the heating volume.
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Das in dem Kompressionsraum komprimierte Löschgas kann somit durch das Rückschlagventil in den Heizraum gelangen, während ein Überströmen von unter Druck stehendem Löschgas aus dem Heizraum in den Kompressionsraum nicht möglich ist. Hierdurch wird verhindert, daß der Löschgasdruck im Kompressionsraum so stark ansteigt, daß er die Ausschaltbewegung behindert bzw. verlangsamt.The extinguishing gas compressed in the compression chamber can thus pass through the check valve into the heating chamber, while an overflow of pressurized extinguishing gas from the heating chamber into the compression chamber is not possible. This prevents the extinguishing gas pressure in the compression chamber from increasing so much that it hinders or slows down the switching-off movement.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der von dem Kompressionszylinder getragene Dauerstromkontakt im Ausschaltzustand eine Feldelektrode zur Vergleichmäßigung des elektrischen Feldes im Bereich der Trennstrecke bildet.A further advantageous embodiment of the invention provides that the permanent current contact carried by the compression cylinder in the off state forms a field electrode for equalizing the electric field in the area of the isolating gap.
Da der Kompressionszylinder ohnehin den Dauerstromkontakt trägt, bietet es sich an, diesen in Form einer Feldelektrode auszubilden oder mit einer Feldelektrode leitend zu verbinden. Hierdurch ist im zurückgezogenen Zustand des Kompressionszylinders, d. h. im Ausschaltzustand des Leistungsschalters eine Feld-Vergleichmäßigung im Bereich zwischen den Kontakten gewährleistet.Since the compression cylinder already carries the permanent current contact, it is advisable to design this in the form of a field electrode or to connect it to a field electrode. This ensures that the field is evened out in the area between the contacts when the compression cylinder is retracted, i.e. when the circuit breaker is switched off.
Der feststehende Gegenkontakt zu dem beweglichen Dauerstromkontakt kann ebenfalls als Feldelektrode ausgebildet sein. Es ist auch denkbar, auf der der Antriebsseite des Schalters gegenüberliegenden Seite eine an sich bekannte, zurückschiebbare Feldelektrode anzuordnen, die in axialer Richtung des Schalters mit einer Federkraft beaufschlagt ist, beim Einschalten des Schalters durch den Kompressionszylinder zurückschiebbar ist und beim Ausschalten dem Kompressionszylinder bis zu einem Anschlag folgt und dort als Feldelektrode stehen bleibt.The fixed counter-contact to the movable permanent current contact can also be designed as a field electrode. It is also conceivable to arrange a known, retractable field electrode on the side opposite the drive side of the switch, which is subjected to a spring force in the axial direction of the switch, can be pushed back by the compression cylinder when the switch is switched on, and follows the compression cylinder up to a stop when it is switched off and remains there as a field electrode.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrieben. In the following, the invention is shown using an embodiment in a drawing and then described.
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Dabei zeigt die Figur schematisch einen Teil einer Unterbrechereinheit eines Leistungsschalters ohne das Gehäuse, und zwar in der oberen Hälfte im Ausschaltzustand und in der unteren Hälfte im Einschaltzustand.The figure shows schematically a part of an interrupter unit of a circuit breaker without the housing, in the upper half in the off state and in the lower half in the on state.
Bei dem dargestellten Hochspannungs-Leistungsschalter stehen einander zwei Lichtbogenkontakte 1, 2 im Ausschaltzustand in der oberen Hälfte der Figur koaxial gegenüber. Im Einschaltzustand, d. h. im unteren Teil der Figur ist der antreibbare Lichtbogenkontakt 1 in den feststehenden Gegenkontakt 2 eingefahren. Gleichzeitig ist im Einschaltzustand auch der antreibbare DauerStromkontakt 3 in Kontakt mit dem feststehenden Dauerstromkontakt 4 gebracht. Der antreibbare Dauerstromkontakt 3 besteht aus einem elektrisch leitenden, metallischen Belag auf der Außenseite des KompressionsZylinders 5, der den antreibbaren Teil einer mechanischen Kompressionsvorrichtung für das Löschgas bildet.In the high-voltage circuit breaker shown, two arcing contacts 1, 2 are coaxially opposite each other in the off state in the upper half of the figure. In the on state, ie in the lower part of the figure, the drivable arcing contact 1 is retracted into the fixed counter-contact 2. At the same time, in the on state, the drivable permanent current contact 3 is also brought into contact with the fixed permanent current contact 4. The drivable permanent current contact 3 consists of an electrically conductive, metallic coating on the outside of the compression cylinder 5, which forms the drivable part of a mechanical compression device for the extinguishing gas.
0 Im Zuge der Ausschaltbewegung wird der antreibbare Kompressionszylinder 5 über einen feststehenden Kompressionskolben 6 gezogen und so wird das zwischen diesen gebildete Kompressionsvolumen 7 komprimiert.0 During the switching-off movement, the drivable compression cylinder 5 is pulled over a fixed compression piston 6 and the compression volume 7 formed between them is compressed.
Außerdem werden die Lichtbogenkontakte 1, 2 und die Dauerstromkontakte 3, 4 voneinander getrennt, wobei zwischen den Lichtbogenkontakten 1, 2 ein Lichtbogen gezogen wird.In addition, the arcing contacts 1, 2 and the continuous current contacts 3, 4 are separated from each other, whereby an arc is drawn between the arcing contacts 1, 2.
Durch den Einfluß dieses Lichtbogens wird das in dem Lichtbo-0 genraum 8 vorhandene Löschgas erhitzt und strömt durch den Gaskanal 9 innerhalb des düsenförmigen Isolierstoffkörpers 10 in einen Heizraum 11.Due to the influence of this arc, the extinguishing gas present in the arc chamber 8 is heated and flows through the gas channel 9 within the nozzle-shaped insulating body 10 into a heating chamber 11.
Dieser Heizraum 11 ist feststehend angeordnet und bewegt sich bei der Schalterbetätigung nicht. Im Heizraum wird durch die Wärme des Lichtbogens expandiertes Löschgas bereitgestellt,This heating chamber 11 is fixed and does not move when the switch is operated. In the heating chamber, expanded extinguishing gas is provided by the heat of the arc,
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das zur Löschung des Lichbogens im Stromnulldurchgang durch den Gaskanal 9 zum Lichtbogenraum 8 zurückströmt.which flows back through the gas channel 9 to the arc chamber 8 to extinguish the arc at zero current crossing.
Zwischen dem Heizraum 11 und dem Kompressionsraum 7 ist in dem Kompressionskolben 6, der durch einen Teil des Isolierstoffkörpers 10 und einen Teil der den Heizraum 11 begrenzenden Wand gebildet ist, ein Rückschlagventil 12 vorgesehen, das ein Überströmen heißen Löschgases aus dem Heizraum 11 in den Kompressionsraum 7 verhindert. Durch ein solches Überströmen heißen, unter Druck stehenden Löschgases in den Kompressionsraum 7 würde nämlich der Schalterantrieb, der bewirkt, daß einerseits der Kompressionszylinder 5 und andererseits der Lichtbogenkontakt 1 sowie der Dauerstromkontakt 3 in der Figur nach links zur Antriebsseite hin bewegt werden, abgebremst.Between the heating chamber 11 and the compression chamber 7, a check valve 12 is provided in the compression piston 6, which is formed by part of the insulating body 10 and part of the wall delimiting the heating chamber 11, which prevents hot extinguishing gas from overflowing from the heating chamber 11 into the compression chamber 7. Such an overflow of hot, pressurized extinguishing gas into the compression chamber 7 would namely slow down the switch drive, which causes the compression cylinder 5 on the one hand and the arc contact 1 and the continuous current contact 3 on the other hand to move to the left in the figure towards the drive side.
Andererseits kann aber, wenn bei niedrigen zu schaltenden Stromstärken der Lichtbogen das Löschgas nur ungenügend erhitzt, mechanisch komprimiertes Löschgas aus dem Kompressi-0 onsraum 7 über das Rückschlagventil 12 in den Heizraum 11 strömen, um die Beblasung des Lichtbogens zu unterstützen.On the other hand, if the arc does not heat the extinguishing gas sufficiently at low switching currents, mechanically compressed extinguishing gas can flow from the compression chamber 7 via the check valve 12 into the heating chamber 11 in order to support the blowing of the arc.
Da der Dauerstromkontakt 3 lediglich aus einem leitenden Belag, beispielsweise in Form eines Bleches auf dem Kompressionszylinder 5 besteht, und für den Dauer st romkontakt keine einzeln für sich tragfähige Konstruktion notwendig ist, wird die Gesamtheit der bei der Schaltbewegung zu beschleunigenden Massen reduziert. Der Kompressionszylinder 5 ist über ein Gestänge 13 mit dem antreibbaren Lichtbogenkontaktstück 1 verbunden und wird mit diesem angetrieben. Der Kompress ions zylinder kann auch vollständig aus Metall, beispielsweise Aluminium bestehen.Since the permanent current contact 3 consists only of a conductive coating, for example in the form of a sheet on the compression cylinder 5, and no individually load-bearing construction is necessary for the permanent current contact, the total masses to be accelerated during the switching movement are reduced. The compression cylinder 5 is connected to the drivable arc contact piece 1 via a rod 13 and is driven by it. The compression cylinder can also consist entirely of metal, for example aluminum.
Der Heizraum 11 ist so weit vom Lichtbogenraum 8 weg zur Antriebsseite hin verschoben, daß der Kompressionszylinder 5 bei der AusschaItbewegung bis zu dem feststehenden Kompressi-The heating chamber 11 is shifted so far away from the arc chamber 8 towards the drive side that the compression cylinder 5 during the switching-off movement reaches the fixed compression
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onskolben 6 hin und aus der Trennstrecke wegbewegt werden kann. Der elektrisch leitende Belag 3 des Kompressionszylinders 5 ist bis über die Stirnfläche des KompressionsZylinders 5 gezogen und bildet im Ausschaltzustand eine Feldelektrode zur Vergleichmäßigung des elektrischen Feldes zwischen den Lichtbogenkontakten bzw. den Dauerstromkontakten.on piston 6 can be moved towards and away from the isolating gap. The electrically conductive coating 3 of the compression cylinder 5 is pulled over the front surface of the compression cylinder 5 and, in the off state, forms a field electrode for equalizing the electrical field between the arc contacts or the continuous current contacts.
Die Isolierstoffdüse 10, die den Gasströmungskanal 9 aufweist, ist im Bereich der Trennstrecke feststehend angeordnet und trennt den Bereich des Lichtbogenraumes 8 vom Außenraum der Unterbrechereinheit, die ihrerseits beispielsweise von einem nicht dargestellten Porzellangehäuse eingeschlossen wird. Es wird lediglich heißes Löschgas über den Gasströmungskanal 9 in das Heizvolumen 11 geleitet.The insulating nozzle 10, which has the gas flow channel 9, is arranged in a fixed position in the area of the isolating gap and separates the area of the arc chamber 8 from the outside area of the interrupter unit, which in turn is enclosed, for example, by a porcelain housing (not shown). Only hot extinguishing gas is fed into the heating volume 11 via the gas flow channel 9.
Auf diese Weise wird auch verhindert, daß heißes Löschgas, das einerseits durch Zersetzungsprodukte des Löschgases, andererseits durch verdampfte Materialien verunreinigt ist, an die Innenwand des Schaltergehäuses gelangt, wo es auf Dauer die Isolationsfestigkeit beeinträchtigen kann.This also prevents hot extinguishing gas, which is contaminated by decomposition products of the extinguishing gas on the one hand and by vaporized materials on the other, from reaching the inner wall of the switch housing, where it can permanently impair the insulation strength.
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