DE29520809U1 - High voltage circuit breaker with a gas storage space - Google Patents
High voltage circuit breaker with a gas storage spaceInfo
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Description
BeschreibungDescription
Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem GasspeicherraumHigh-voltage circuit breaker with a gas storage compartment
Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungs-Leistungsschalter mit zwei Kontaktstücken von denen wenigstens eines im Zuge einer Schalthandlung antreibbar ist und mit einem zwischen den Kontaktstücken gebildeten Lichtbogenraum sowie mit einem Gasspeicherraum, der durch eine Trennwand in einen Heizraum und einen Kaltgasraum unterteilt ist, wobei der Heizraum eine erste Öffnung und der Kaltgasraum eine zweite Öffnung aufweist, die mittels eines Kanals mit dem Lichtbogenraum verbindbar sind und wobei der Heizraum und der Kaltgasraum in einem von der Ausströmöffnung und der Einström-Öffnung beabstandeten Bereich miteinander zumindest zeitweise verbunden sind.The invention relates to a high-voltage circuit breaker with two contact pieces, at least one of which can be driven during a switching operation and with an arc chamber formed between the contact pieces and with a gas storage chamber which is divided by a partition into a heating chamber and a cold gas chamber, wherein the heating chamber has a first opening and the cold gas chamber has a second opening which can be connected to the arc chamber by means of a channel and wherein the heating chamber and the cold gas chamber are at least temporarily connected to one another in an area spaced apart from the outflow opening and the inflow opening.
Ein derartiger Hochspannungs-Leistungsschalter ist beispielsweise aus der DE-OS 38 10 091 bekannt.Such a high-voltage circuit breaker is known, for example, from DE-OS 38 10 091.
Bei dem bekannten Leistungsschalter ist der Gasspeicherraum durch eine Trennwand in einen Heizraum und einen Kaltgasraum aufgeteilt. Durch den Schaltlichtbogen erhitztes Löschgas strömt zunächst in den Heizraum und kann von dort durch eine 5 Verbindungsöffnung in den Kaltgasraum weiterströmen. Die Ausströmöffnung des Kaltgasraums ist zunächst durch ein Ventil versperrt, so daß kein heißes Löschgas aus dem Lichtbogenraum unmittelbar in den Kaltgasraum hineinströmen kann.In the known circuit breaker, the gas storage chamber is divided into a heating chamber and a cold gas chamber by a partition wall. Extinguishing gas heated by the switching arc initially flows into the heating chamber and can then flow through a connecting opening into the cold gas chamber. The outlet opening of the cold gas chamber is initially blocked by a valve so that no hot extinguishing gas from the arc chamber can flow directly into the cold gas chamber.
Wenn die Stromstärke des Schaltstromes abnimmt und der Lichtbogen schwächer wird, fällt der Löschgasdruck im Lichtbogenraum ab und das erhitzte Löschgas kann aus dem Gasspeicherraum zum Lichtbogenraum zurückströmen, um dort den Lichtbogen zu beblasen.When the current intensity of the switching current decreases and the arc becomes weaker, the quenching gas pressure in the arc chamber drops and the heated quenching gas can flow back from the gas storage chamber to the arc chamber to blow out the arc.
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«t»«t»
Bei dem bekannten Schalter strömt sowohl aus dem Heizraum als auch aus dem Kaltgasraum das dort gespeicherte Löschgas durch einen gemeinsamen Kanal zum Lichtbogen zurück.In the known switch, the extinguishing gas stored in both the heating chamber and the cold gas chamber flows back to the arc through a common channel.
Dies hat den Nachteil, daß das soeben durch den Lichtbogen aufgeheizte Löschgas aus dem Heizraum, das noch stark ionisiert ist, zum Lichtbogen zurückströmt und sich zum Teil mit dem kalten Löschgas aus dem Kaltgasraum vermischt, wodurch keine optimale Beblasung und Kühlung des Lichtbogens erreicht wird.This has the disadvantage that the extinguishing gas from the heating chamber, which has just been heated by the arc and is still highly ionized, flows back to the arc and partially mixes with the cold extinguishing gas from the cold gas chamber, whereby optimal blowing and cooling of the arc is not achieved.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Leistungsschalter der obengenannten Art zu schaffen, bei dem auf konstruktiv möglichst einfache Weise eine mögliehst starke Beblasung des Lichtbogens durch möglichst kühles Löschgas erreicht wird.The present invention is therefore based on the object of creating a circuit breaker of the above-mentioned type, in which the strongest possible blowing of the arc is achieved by means of the coolest possible extinguishing gas in a structurally as simple as possible.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch mindestens zwei Strömungssteuerungselemente, von denen das erste im Bereich 0 der ersten Öffnung und das zweite im Bereich der zweiten Öffnung angeordnet ist und von denen wenigstens das erste feststehend ausgebildet ist und allein aufgrund seines für die jeweils möglichen Gasströmungsrichtungen unterschiedlichen Strömungswiderstandes für das in den Heizraum einströmende Gas einen geringeren Strömungswiderstand bildet als für das aus dem Heizraum ausströmende Gas und insbesondere auch das zweite Strömungssteuerungselement festehend ausgebildet ist und für das aus dem Kaltgasraum ausströmende Gas einen geringeren Strömungswiderstand bildet als für das in den Kaltgasraum einströmende Gas.The object is achieved according to the invention by at least two flow control elements, of which the first is arranged in the area of the first opening and the second in the area of the second opening and of which at least the first is designed to be fixed and, solely due to its different flow resistance for the possible gas flow directions, forms a lower flow resistance for the gas flowing into the heating chamber than for the gas flowing out of the heating chamber and in particular the second flow control element is also designed to be fixed and forms a lower flow resistance for the gas flowing out of the cold gas chamber than for the gas flowing into the cold gas chamber.
Durch die Gestaltung der Strömungssteuerungselemente wird einerseits sichergestellt, daß während der Brenndauer des Lichtbogens das heiße Löschgas möglichst widerstandsfrei inThe design of the flow control elements ensures, on the one hand, that the hot extinguishing gas flows into the arc chamber with as little resistance as possible during the arc burning time.
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den Heizraum einströmen kann. Es strömt dann zum Teil weiter3
can flow into the boiler room. It then flows partly further
in den Kaltgasraum und komprimiert dort das bereits vorhandene Löschgas, so daß sich auch im Kaltgasraum ein erhöhter
Löschgasdruck aufbaut.
5into the cold gas chamber and compresses the extinguishing gas already present there, so that an increased extinguishing gas pressure also builds up in the cold gas chamber.
5
Nimmt dann die Stromstärke des Schaltstroms ab, so kommt der Löschgasstrom vom Lichtbogenraum zum Heizraum zum Erliegen. Das heiße Löschgas kann wegen des ersten Strömungssteuerungselement es auch nicht Widerstandsfrei durch die erste Öffnung aus dem Heizraum zum Lichtbogenraum zurückströmen. Es bildet sich vielmehr bevorzugt eine Gasströmung vom Kaltgasraum zum Lichtbogenraum aus, da diese durch das Strömungssteuerungselement vor der zweiten Öffnung kaum behindert wird,If the current intensity of the switching current then decreases, the flow of extinguishing gas from the arc chamber to the heating chamber comes to a standstill. Because of the first flow control element, the hot extinguishing gas cannot flow back from the heating chamber to the arc chamber through the first opening without resistance. Instead, a gas flow from the cold gas chamber to the arc chamber is preferentially formed, since this is hardly hindered by the flow control element in front of the second opening.
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Vorteilhaft kann vorgesehen sein, daß die erste Öffnung des Heizraumes und die zweite Öffnung des Kaltgasraumes jeweils über unterschiedliche Kanäle mit dem Lichtbogenraum verbunden sind. Somit kann nämlich zur Steuerung der Löschgasströmung durch ein Kontaktstück der Mündungsbereich des jeweiligen Verbindungskanals zum Lichtbogenraum hin verschlossen und im Zuge der Schaltbewegung erst zu einem bestimmten Zeitpunkt freigegeben werden.Advantageously, it can be provided that the first opening of the heating chamber and the second opening of the cold gas chamber are each connected to the arc chamber via different channels. In this way, in order to control the flow of extinguishing gas, the mouth area of the respective connecting channel to the arc chamber can be closed by a contact piece and only released at a certain point in time during the switching movement.
Die Erfindung kann vorteilhaft auch dadurch ausgestaltet werden, daß wenigstens eines der Strömungssteuerungselemente durch ein die Gasströmung in einer Richtung von der entsprechenden Öffnung (erste Öffnung oder zweite Öffnung) weglenkendes Blech gebildet ist.The invention can also be advantageously designed in that at least one of the flow control elements is formed by a sheet metal that deflects the gas flow in a direction away from the corresponding opening (first opening or second opening).
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Die Erfindung kann vorteilhaft auch dadurch ausgestaltet sein, daß wenigstens eines der Strömungssteuerungselemente durch eine in einem Gasströmungsweg angeordnete Platte mit Durchlaßöffnungen gebildet ist, deren Ränder auf einer SeiteThe invention can also be advantageously designed in that at least one of the flow control elements is formed by a plate arranged in a gas flow path with passage openings, the edges of which on one side
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der Platte Erhebungen, insbesondere in Form von Blechzungen4
the plate elevations, especially in the form of sheet metal tongues
tragen.carry.
Die beschriebenen Gestaltungen sind konstruktiv besonders einfach und zuverlässig. Als vorteilhaft wirkt sich bei dem erfindungsgemäßen Strömungssteuerungselementen aus, das diese keine bewegten Teile aufweisen und entsprechend wartungsfrei sind.The designs described are particularly simple and reliable in terms of construction. The advantage of the flow control elements according to the invention is that they have no moving parts and are therefore maintenance-free.
Vorteilhaft kann auch vorgesehen sein, daß die Erhebungen durch von der Platte abstehende Rohrstutzen gebildet sind.Advantageously, it can also be provided that the elevations are formed by pipe sockets protruding from the plate.
Hierdurch wird eine besonders starke „Diodenwirkung" bei der Strömungssteuerung, das heißt ein besonders großer Unterschied der Strömungswiderstände für die beiden entgegengesetzten Strömungsrichtungen erreicht. Von der Seite der Rohrstutzen strömt das Löschgas zu der erhebungsfreien Seite der Platte mit höherem Strömungswiderstand als umgekehrt.This results in a particularly strong "diode effect" in the flow control, i.e. a particularly large difference in the flow resistance for the two opposing flow directions. From the side of the pipe sockets, the extinguishing gas flows to the elevation-free side of the plate with a higher flow resistance than vice versa.
Die Rohrstutzen können an der Platte festgeklebt oder durch Schweißen mit dieser verbunden sein. Sie können auch durch Tiefziehen der Platte erzeugt werden.The pipe sockets can be glued to the plate or connected to it by welding. They can also be produced by deep drawing the plate.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in einer Zeichnung dargestellt und anschließend beschrieben. In the following, the invention is illustrated using an embodiment in a drawing and then described.
Dabei zeigtThis shows
Figur 1 eine Unterbrechereinheit in einem halben Querschnitt, 0 Figur 2 zwei Varianten der Strömungssteuerungselemente.Figure 1 shows an interrupter unit in half a cross-section, 0 Figure 2 shows two variants of the flow control elements.
Der Hochspannungs-Leistungsschalter der in der Figur nur teilweise und in einem Halbschnitt dargestellt ist, weist zwei Kontaktstücke 1, 2 auf, von denen das erste antreibbarThe high-voltage circuit breaker, which is only partially shown in the figure and in a half-section, has two contact pieces 1, 2, the first of which can be driven
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ist. Das antreibbare Kontaktstück 1 ist als Tulpenkontaktstück ausgebildet, das im Einschaltzustand den stiftförmigen
feststehenden Kontakt 2 umgreift.5
The drivable contact piece 1 is designed as a tulip contact piece which, in the switched-on state, surrounds the pin-shaped fixed contact 2.
Mit dem antreibbaren Kontaktstück 1 ist ein mehrteiliger Düsenkörper 3, 4 verbunden, der einen zwischen den Kontaktstükken 1, 2 gebildeten Lichtbogenraum 5 umschließt und einen Verbindungskanal 6 aufweist, der zu einem Gasspeicherraum 7, 8 führt. Durch den Verbindungskanal 6 kann das im Schaltfall durch den Lichtbogen 9 im Lichtbogenraum 5 aufgeheiztes Löschgas zum Gasspeicherraum 7, 8 strömen.A multi-part nozzle body 3, 4 is connected to the drivable contact piece 1, which encloses an arc chamber 5 formed between the contact pieces 1, 2 and has a connecting channel 6 that leads to a gas storage chamber 7, 8. The extinguishing gas heated by the arc 9 in the arc chamber 5 in the switching case can flow through the connecting channel 6 to the gas storage chamber 7, 8.
Der Gasspeicherraum ist durch eine Trennwand 10 in zwei konzentrisch zueinander angeordnete Räume, den Heizraum 8 und den Kaltgasraum 7 aufgeteilt. Sowohl der Heizraum 8 als auch der Kaltgasraum 7 weist eine Öffnung 11, 12 auf, die jeweils durch ein Strömungssteuerungselement 13, 14 abgedeckt ist. Jedes der Strömungssteuerungselemente 13, 14 ist so konstruiert, daß es in einer Gasströmungsrichtung einen wesentlich 0 höheren Strömungswiderstand bietet als in der entgegengesetzten Gasströmungsrichtung.The gas storage space is divided by a partition wall 10 into two concentrically arranged spaces, the heating space 8 and the cold gas space 7. Both the heating space 8 and the cold gas space 7 have an opening 11, 12, each of which is covered by a flow control element 13, 14. Each of the flow control elements 13, 14 is designed in such a way that it offers a significantly higher flow resistance in one gas flow direction than in the opposite gas flow direction.
Hierdurch wird folgende Wirkungsweise erreicht:This achieves the following effect:
Das durch den Lichtbogen 9 aufgeheizte Löschgas strömt durch den Verbindungskanal 6 zunächst hauptsächlich in den Heizraum 8, da das Strömungssteuerungselement 13 dem in dieser Richtung fließenden Löschgasstrom einen geringeren Widerstand entgegensetzt als das Strömungssteuerungselement 14 vor der zweiten Öffnung 12 des Kaltgasraumes 7. Das heiße Löschgas wird somit am Eintritt in den Kaltgasraum 7 weitgehend gehindert und sammelt sich im Heizraum 8 an. Nach Erreichen eines bestimmten Löschgasdrucks im Heizraum 8 kann das Löschgas durch das Rückschlagventil 15 zum Kaltgasraum 7 hinströmen. Somit erhöht sich auch dort der Löschgasdruck und das imThe extinguishing gas heated by the arc 9 initially flows through the connecting channel 6 mainly into the heating chamber 8, since the flow control element 13 offers less resistance to the extinguishing gas flow flowing in this direction than the flow control element 14 in front of the second opening 12 of the cold gas chamber 7. The hot extinguishing gas is thus largely prevented from entering the cold gas chamber 7 and collects in the heating chamber 8. After reaching a certain extinguishing gas pressure in the heating chamber 8, the extinguishing gas can flow through the check valve 15 to the cold gas chamber 7. The extinguishing gas pressure there also increases and the
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Kaltgasraum befindliche kalte Löschgas wird aus der Öffnung 12 durch das Strömungssteuerungselement 14 hindurch in den
Verbindungskanal 6 hineingeschoben.6
The cold extinguishing gas located in the cold gas chamber is pushed from the opening 12 through the flow control element 14 into the connecting channel 6.
Das Strömungssteuerungselement 14 weist für die Strömung des Löschgases aus dem Kaltgasraum 7 in den Verbindungskanal 6 einen wesentlich geringeren Strömungswiderstand auf, als für die umgekehrte Strömungsrichtung.The flow control element 14 has a significantly lower flow resistance for the flow of the extinguishing gas from the cold gas chamber 7 into the connecting channel 6 than for the reverse flow direction.
Die Länge des Verbindungskanals 6 und die Größe des Heizraumes 8 sowie des Kaltgasraumes 7 sind an die Schaltbedingungen derart angepaßt, daß das kalte Löschgas aus dem Kaltgasraum vorzugsweise erst nach dem Erlöschen des Lichtbogens 9 infolge eines Stromnulldurchgangs des zu schaltenden Stromes durch den Verbindungskanal 6 zum Lichtbogenraum 5 in nennenswerter Menge strömen kann, um dort die Schaltstrecke dielektrisch zu verfestigen. Das kalte Löschgas vermischt sich auf diesem Weg nur in geringem Maße mit heißem Löschgas aus dem Heizraum 8, da von dort das heiße Löschgas nur in gerin-0 gem Maß durch das Strömungssteuerungselement 13 in den Verbindungskanal 6 einströmen kann.The length of the connecting channel 6 and the size of the heating chamber 8 and the cold gas chamber 7 are adapted to the switching conditions in such a way that the cold extinguishing gas from the cold gas chamber can preferably only flow in significant quantities through the connecting channel 6 to the arc chamber 5 after the arc 9 has been extinguished as a result of the current to be switched crossing zero, in order to dielectrically solidify the switching gap there. The cold extinguishing gas only mixes to a small extent with hot extinguishing gas from the heating chamber 8 in this way, since the hot extinguishing gas can only flow to a small extent from there through the flow control element 13 into the connecting channel 6.
Das heiße Löschgas aus dem Heizraum 8 wird daher bevorzugtThe hot extinguishing gas from the boiler room 8 is therefore preferred
durch das Rückschlagventil 15 zum Kaltgasraum nachströmen undthrough the check valve 15 to the cold gas chamber and
somit die Strömung des kalten Löschgases zum Lichtbogenraumthus the flow of the cold extinguishing gas to the arc chamber
durch die zweite Öffnung 12 unterstützen.through the second opening 12.
In der Figur 2 sind zwei mögliche konstruktive Ausgestaltungen der Strömungssteuerungselemente 13, 14 dargestellt. Das 0 Strömungssteuerungselement 14 besteht aus einer ringförmigen Blechplatte, die Durchlaßöffnungen 16, 17 aufweist, wobei die Durchlaßöffnungen in der unteren Hälfte der Figur 2 für eine erste Version, in der oberen Hälfte der Figur für eine zweite Version dargestellt sind.Figure 2 shows two possible structural designs of the flow control elements 13, 14. The flow control element 14 consists of an annular sheet metal plate which has passage openings 16, 17, the passage openings being shown in the lower half of Figure 2 for a first version and in the upper half of the figure for a second version.
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Die Durchlaßöffnungen 16 sind durch Ausstanzen aus der PlatteThe through holes 16 are punched out of the plate
18 und Aufbiegen der Erhebungen 19 in Form von Blechlaschen gebildet.18 and bending the elevations 19 in the form of sheet metal tabs.
Die Durchlaßöffnungen 17 sind durch Bohrungen in der Blechplatte 21 und Einsetzen von Rohrstutzen 20 in die BohrungenThe passage openings 17 are made by drilling holes in the sheet metal plate 21 and inserting pipe sockets 20 into the holes
19 gebildet. Die Rohrstutzen können gesondert hergestellt und später an dem Blech 21 befestigt werden, sie können jedoch auch in einem Tiefziehverfahren unmittelbar aus dem Blech 21 gezogen werden und einstückig mit diesem zusammenhängen.19. The pipe sockets can be manufactured separately and later attached to the sheet 21, but they can also be drawn directly from the sheet 21 in a deep-drawing process and connected to it in one piece.
Die Wirkungsweise des Strömungssteuerungselementes ist folgende :The flow control element works as follows:
Der Gasstrom, der von der Seite her auf das Strömungssteuerungselement trifft, auf der die Erhebungen 19, 20 befestigt sind, prallt zum größten Teil auf das jeweilige Blech 18, 21 und kann zum größten Teil erst nach Verwirbelung infolge eines Rückstaus an den Erhebungen 19, 2 0 vorbei und durch die 0 Durchlaßöffnungen 16, 17 auf die andere Seite des Blechs 18, 21 strömen.The gas flow that hits the flow control element from the side on which the elevations 19, 20 are attached mostly hits the respective sheet 18, 21 and can mostly only flow past the elevations 19, 20 and through the passage openings 16, 17 to the other side of the sheet 18, 21 after turbulence as a result of a backflow.
Der Gasstrom, der sich dem Strömungssteuerungselement von der anderen Seite nähert, ist durch die Erhebungen 19, 2 0 des 5 Blechs 18, 21 so gut wie gar nicht beeinflußt bzw. behindert. Für diese GasStrömungsrichtung bildet das jeweilige Strömungssteuerungselement somit einen geringen Strömungswiderstand als für die entgegengesetzte Gasströmungsrichtung.The gas flow approaching the flow control element from the other side is hardly influenced or hindered at all by the elevations 19, 20 of the 5 sheet 18, 21. For this gas flow direction, the respective flow control element therefore forms a lower flow resistance than for the opposite gas flow direction.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19960328 |
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| R163 | Identified publications notified |
Effective date: 19960415 |
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| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
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| R157 | Lapse of ip right after 6 years |
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