DE3005884A1 - Kontaktsystem fuer leistungsschalter - Google Patents

Kontaktsystem fuer leistungsschalter

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DE3005884A1 DE19803005884 DE3005884A DE3005884A1 DE 3005884 A1 DE3005884 A1 DE 3005884A1 DE 19803005884 DE19803005884 DE 19803005884 DE 3005884 A DE3005884 A DE 3005884A DE 3005884 A1 DE3005884 A1 DE 3005884A1
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/7015Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts
    • H01H33/7069Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts characterised by special dielectric or insulating properties or by special electric or magnetic field control properties

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  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Circuit Breakers (AREA)

Description

  • Kontakt system für Leistungsschalter
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Kontaktsystem für Leistungsschalter mit zwei koaxial angeordneten Leistungskontaktstücken, zwischen denen sich bei der Ausschaltung ein Schaltlichtbogen ausgebildet, und von denen mindestens eines zur Abfuhr von Schaltgasen hohl ausgebildet und stirnseitig in jeweils schleifenförmig nach innen eingezogene Segmente (Segmentstromschleifen) unterteilt ist, wobei der Fußpunkt des Schaltlichtbogens auf einem eingezogenen Leiterbahnabschnitt der Segmentstromschleifen aufgrund eigenmagnetischer Kräfte nach innen wandert.
  • Ein derartiges Kontaktsystem ist durch die deutschen Auslegeschriften 22 15 929 und 22 09 388 bekannt geworden.
  • Im bekannten Fall dienen die nach innen eingezogenen Leiterbahnabschnitte der Segmente als eine Art Einlauftrichter für den Lichtbogen, d.h. die Ausbildung der düsenförmig gestalteten Leistungskontakt-Stirnseiten verfolgt allein den Zweck, den an der Stirnseite gezogenen Lichtbogen aufgrund der sogenannten Eckenkräfte nach innen in das Leistungskontaktstück hineinzutreiben, damit er daran gehindert ist, an den Außenmantel des Leistungskontaktstückes abzuwandern (AS 22 09 388, Spalte 3, Zeilen 25 - 29) bzw. damit er die Abströmung der Schaltgase nicht behindert (AS 22 15 929).. Die Abmessungen der Leistungskontaktstücke -sind dabei stirnseitig so getroffen, dass sich nur ein einzelner Lichtbogen auf einem Segment stabil ausbildet. Durch diese örtliche Konzentration des Lichtbogenfußpunktes tritt verhältnismäßig viel Metalidampf aus den metallischen Leistungskontaktstücken in die Schaltstrecke ein, was aus den verschiedensten Gründen heraus bei den einzelnen Leistungsschaltertypen von Nachteil ist. Gelangt z,B.
  • bei den modernen Leistungsschaltern mit einem SF6-Gas als Lösch- und Isoliermittel Metalldampf in die Schaltstrecke, so verschlechtert dies die bekanntlich guten Löscheigenschaften des SF6-Gases und deutet auf Kontaktabbrand hin, der unerwünscht ist. Der Dampf tritt dabei häufig in Form von Dampfstrahlen auf, die einen Überdruck von vielen bar haben können. die Metalldampfstrahlen sind zumeist überwiegend auf die Gegenelektrode hin gerichtet, treten also durch den .Düsenbereich hindurch. Sie können ausserdem wegen des stromabhängigen Überdruckes die Gasströmung in relativ engen Querschnitten stark behindern; dies um so mehr, da das Druckverhältnis in SF6-Schaltern nicht sehr gross ist.
  • Anhand der Figuren 1 - 4 sollen nunmehr die physikalischen Zusammenhänge bei dieser Metalldampf-Freisetzung erläutert werden.
  • Die Figur 1 zeigt einen stationären Hochstrom-Lichtbogen 1, der an ein metallischen Kontaktstück 2 brennt, und der den Strom i führt. In Figur 1 ist dabei gezeigt, dass durch die Zusammenziehung des Lichtbogenkanals im Bereich seines Fußpunktes 3 an dieser Stelle ein erheblich stärkeres Eigenmagnetfeld mit der Induktion B entsteht, als es der Kanal in weiterer Entfernung vom Fußpunkt aufweist. Demzufolge ist die in das Innere des Bogens gerichtet Kompressionskraft K = i x B im Bereich des Fußpunktes wesentlich grösser als im Rest des Kanals und dementsprechend nimmt der Lichtbogen-Innendruck mit der Entfernung s ab, was in Figur 1 durch den nach rechts gezeichneten Gradienten dp/ds angedeutet ist.
  • Der Druckverlauf ist dabei in Figur 2 skizziert. Dieses Druckes fälle bewirkt eine Strömung aller massebehafteten Teilchen im Lichtbogen, unabhängig davon, ob sie geladen, fest, flüssig oder gasförmig leitend oder nichtleitend sind, d.h. Dampf, Metalltropfen und grössere Metallstücke können in den Lichtbogen gerissen werden.
  • Auf der Metalloberfläche selbst findet man folgenden Vorgang: Im Metall nimmt die Temperatur in Richtung auf den Lichtbogenfußpunkt 3 zu.Das zunächst feste Metall geht in eine Metallschmelze über mit einer Dampfzone darüber, die mit der Schmelze über den Dampfdruck ein Gleichgewicht anstrebt. In der Schmelzzone ziehen sich die Strombahnen bereits zusammen und das Magnetfeld umschliesst je nach konstruktiver Gestalt der Elektrode auch den flüssigen Bereich des Metalles. Wie z.B. die Figur 3 zeigen soll, kann bereits eine Beschleunigung des flüssigen Metalles stattfinden. Diese Vorgänge sind aus der Stromleitung in flüssigen Leitern an sich bekannt.
  • Die durch einen Dampfstrahl erhöhte Zufuhr leicht ionisierbaren Materials in den Lichtbogenkern hinein,trägt zur Erniedrigung seines Leistungsumsatzes bei und ist daher eine vom Lichtbogen bevorzugte Existenzform, insbesondere bei großen Strömen und demzufolge großen Querschnitten. Dies zeigt sich in der bekannten fallenden Lichtbogenkennlinie, dem Verlauf der Brennspannung Ub als Funktion des Stromes I, die zeigt, dass die Brennspannung bei grossen Strömen praktisch konstant bleibt. Diese in Figur 4 dargestellte fallende Kennlinie verhindert im allgemeinen ein paralleles Brennen zweier Teillichtbögen. Aber auch das gleichzeitige Auftreten zweier oder mehrerer Teile eines Bogens, also auch zweier Fußpunktbereiche, sind dadurch ausgeschlossen. Solange also, wie im bekannten Fall, Metalldampf ausreichender Menge in den Lichtbogen gelangt, ist stationär nur die Ausbildung eines einzigen Lichtbogen auf einem einzelnen Segment möglich.
  • Er Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von dem eingangs bezeichneten Kontaktsystem für Leistungsschalter, insbesondere für Leistungsschalter mit hohen Nenn-Ausschaltströmen, dieses so auszubilden, dass einmal das Ausschaltverhalten des Leistungsschalters verbessert wird, indem die insgesamt freigesetzte Metalldampfmenge merklich verringert wird und zudem ihr wirksames Eindringen in die Schaltstrecke dadurch verhindert wird, dass eine Druckentlastung des Lichtbogens in eine Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Schaltstrecke vorgenommen wird, und dass zum anderen der Kontaktabbrand verringert wird.
  • Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäss der Erfindung dadurch, dass unter Berücksichtigung des Ausschaltstromes die für die Lichtbogenfußpunktwanderung wirksame Länge der einzelnen eingezogenen Leiterbahnabschnitte und der jeweilige Abstand zwischen eingezogenen Leiterbahnabschnitten gegenüberliegender Segmentstromschleifen (freier Innendurchmesser) sowie der gegenseitige radiale Abstand der Leiterbahnabschnitte in jeder Segmentstromschleife so aufeinander abgestimmt sind, dass ein auf einem eingezogenen Leiterbahnschnitt nach Zündung in der ttochstromphase, allein aufgrund eigenmagnetischer Kräfte, nach innen wandernder Lichtbogen den eingezogenen Leiterbahnabschnitt der gegenüberliegenden Segmentstromschleife berührend, dort einen weiteren Fußpunkt als Ausgangspunkt für eine bis zu kleinen Strömen hin verhältnismässig stabile ringförmige Fußpunktbildung entlang des Umfangs der segmentierten Stirnseite bildet.
  • Durch den auf allen Segmenten ringförmig stationär brennenden Lichtbogen wird zunächst die insgesamt freigesetzte Metalldampfmenge verringert. Die Metalldampfmenge ist nämlich proportional 12. Bei einem auf n-Segmenten brennenden Lichtbogen ist die freigesetzte Metalldampfmenge proportional (t . 1)2 . n (Strom pro Segment zum Quadrat mit der n 12 multipliziert mit der Anzahl der Segmente), d.h. proportional n d.h. erheblich geringer als im Fall eines Lichtbogens, der nur einen einzigen Fußpunkt auf einem einzigen Segment hat. Es ist verständlich, dass durch die geringere spezifische Segmentbelastung auch der Kontaktabbrand dabei erheblich verringert wird. Weiterhin bewirkt der ringförmig brennende Lichtbogen, dass nunmehr eine Druckentlastung des Fußpunktes in Richtung des zugeordneten hohlen Leistungskontaktstückes stattfindet. Der Bereich größter Einschnürung des Lichtbogens und damit des größten Druckes liegt nämlich relativ kurz vor dem Fußpunktbereich. Der Druck nimmt dabei in Richtung des zugeordneten hohlen Leistungskontaktstückes ebenfalls ab, d.h. der Lichtbogen kann seinen Dampfdruck nach "hinten", d.h. von der Schaltstrecke weggerichtet, abbauen.
  • Das Ausschaltverhalten des Leistungsschalters wird daher erheblich verbessert.
  • Das ringförmige Brennen des Lichtbogens auf den Segmenten setzt voraus, dass er eine steigende Lichtbogen-Kennlinie gemäss Figur 4 zumindest in einem Teilbereich aufweist. Steigende Kennlinien weisen Lichtbögen im wesentlichen nur dann auf, wenn die Metalldampfstrahlen nicht in den leitfähigen Kern "eingespritzt" werden, sondern durch geeignete Maßnahmen in andere Richtungen abgeleitet werden, wo keine Stromleitung stattfindet. Bleibt der Lichtbogen, wie im bekannten Fall, auf einem Segment (entsprechend Figur 1) stehen, so hat er wegen der fallenden Kennlinie nicht einmal die Voraussetzungen für die Teilung seines Fußpunktes und damit für ein weiteres Ausbreiten.
  • Nur eine ausreichend starke Löschmittelströmung könnte ihn evtl. dazu bewegen. Der druckentlastete Fußpunkt zeigt jedoch bereichsweise eine steigende Kennlinie und lässt eine weitere Unterteilung zu. Dann ist eine gleichmässige stabile Verteilung entlang der Stirnseite des Kontaktstückes zu erwarten.
  • Die angepasste bzw. abgestimmte Kontaktform nach der Erfindung gewährleistet dabei, dass der Lichtbogen aus jeder Lage heraus eine druckentlastete Stellung einnehmen kann, und zwar, da der Vorgang allein durch eigenmagnetische Kräfte erzeugt wird, unabhängig von einer hinsichtlich der Löschmittelströmung günstigen Lage des Anfangspunktes. Dies ist besonders für die SF6-Leistungsschalter von Bedeutung. Da die Löschmitteiströmung im SF6-Schalter wegen der Gaseigenschaften und der erheblich kleineren zur Verfügung stehenden Druckdifferenzen gerade im Bereich des Fußpunktes wesentlich unergiebiger ist als im Druckluftschalter, können von ihr nämlich keine wesentlichen Fußpunktbewegungen erwartet werden. Vielmehr werden die Dampfstrahlen im bekannten Fall erhebliche Rückwirkungen auf den Strömungsverlauf ausüben. Dies gilt insbesondere für den Fall, dass ein metalldampf-bestimmter Bogen im Eingangsquerschnitt einer Rückbeblasung steht.
  • Experimente haben gezeigt, dass die Ausbildung des Kontaktsystems zweckmässig so getroffen wird, dass der mittlere gegenseitige radiale Abstand zwischen den Leiterbahnabschnitten in jeder Segmentstromschleife grösser als der mittlere freie Innendurchmesser ist und die wirksame Länge der einzelnen eingezogenen Leiterbahnabschnitte etwa das 1 - 2fache des freien Innendurchmessers beträgt.
  • Vorzugsweise beträgt dabei der mittlere gegenseitige radiale Abstand zwischen den Leiterbahnabschnitten in jeder Segmentstromschleife etwa das 1 1/2 - 2 1/2fache und die wirksame Länge des eingezogenen Leiterbahnabschnittes etwa das 1 1/2fache des freien Durchmessers.
  • Günstige Ergebnisse erzielt man, wenn beide Leistungskontaktstücke in vorstehender Weise ausgebildet sind.
  • Die Erfindung kann angewendet werden bei Hochspannungs-Druckgasschaltern, insbesondere SF6-Schaltern, bei Vakuum-Leistungsschaltern, bei Mittelspannungs-Leistungsschaltern und auch bei Niederspannungs-Leistungsschaltern.
  • Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen wird die Erfindung näher beschrieben. Es zeigen: Figur 1 die Magnetfeldverhältnisse bei einem Schalter-Lichtbogen im Bereich des Fußpunktes, Figur 2 den Verlauf des Innendruckes im Lichtbogen entlang der Schalterachse, Figur 3 einen vergrösserten Ausschnitt der Figur 1 unmittelbar im Fußpunkt, Figur 4 verschiedene Lichtbogen-Kennlinien, Figur 5a eine allgemeinste Darstellung des erfindungsgemässen Kontaktes, Figur 5b eine Draufsicht auf das Kontaktsystem nach Figur 5a, Fig. 5c-e die Entstehung des ringförmigen Lichtbogens bei dem Kontaktsystem nach der Figur 5a, Figur 6 den Verlauf des Druckes im Lichtbogen für den Fall eines druckentlasteten Lichtbogen-Fußpunktes im Vergleich zu einem Fußpunkt, der nicht druckentlastet. ist, Figur 7 einen Längsschnitt durch die Schaltkammer eines autopneumatischen Druckgasschalters, der mit einem Kontaktsystem gemäss der Erfindung ausgerüstet ist, Figur 7a einen Querschnitt durch das System nach Figur 7 auf Höhe des beweglichen Leistungskontaktes.
  • Die Figuren 5a und 5b zeigen ein hohles Leistungskontaktstück 2 eines Leistungsschalters; das zugeordnete Gegen-Kontaktstück ist der Einfachheithalber bzw. dem prinzipiellen Charakter der Erfindung entsprechend nicht dargestellt, ebenso wie die anderen üblichen Bestandteile eines Leistungsschalters wie Düsen, Löschmittelzufuhr usw.
  • Das dargestellte Kontaktstück kann z.B. das bewegliche Kontaktstück eines SF6-Schalters sein. Es kann auch eines der beiden Kontaktstücke von zwei stationär angeordneten Kontaktstücken sein, die im eingeschalteten Zustand eine Trennstrecke bilden, die von einer beweglichen Kontaktbrücke überbrückt wird.
  • Die Stirnseite (rechts) des Leistungskontaktstückes 2 weist, wie die Figur 5b zeigt, einzelne Segmente 41 - 4n auf, wobei im dargestellten Fall n = 8 ist. Es ist verständlich, dass die Anzahl der Segmente von verschiedenen Bedingungen wie Schaltertyp, Nennstrombelastung usw.
  • abhängig ist und vom Fachmann im jeweiligen Einzelfall festzulegen ist.
  • Zweck der Segmentierung ist es, eindeutige Strombahnen und damit gerichtete Magnetfelder für die Eigenbewegung des Lichtbogens vorzugeben.
  • Es reicht dabei eine Segmentierung in dem Bereich, in dem eine Lichtbogenwanderung stattfindet, aus.
  • Zwei gegenüberliegende Segmente, z.B. 41 und 45 sind im Schnitt in der Figur 5a dargestellt. Dieser Schnitt zeigt, dass die einzelnen Segmente stirnseitig schleifenförmig nach innen eingezogen sind.
  • Jedes Segment besitzt dabei einen äusseren Leiterbahnabschnitt 4na und einen eingezogenen Leiterbahnabschnitt 4nb; ihr gegenseitiger radialer Abstand sei mit x bezeichnet. Die Länge des eingezogenen Leiterbahnabschnittes sei mit y gekennzeichnet. Der Abstand der eingezogenen Leiterbahnabschnitte zweier gegenüberliegender Segmente, der freie Innendurchmesser, betrage z. Diese Kontaktanordnung wirkt wie folgt: Es sein angenommen, dass an der Stelle 3 im Segment 41 ein Lichtbogen 1 gezündet wird. Wie die Figur 5c zeigt, wird auf den Lichtbogenfußpunkt eine Kraft K, die Lorenzkraft, ausgeübt (Bewegung eines Leiters, des Lichtbogens im Magnetfeld des Stromes durch die Segment schleifen), die den Lichtbogen in Pfeilrichtung entlang des eingezogenen Abschnittes 4nb nach innen treibt, bis er etwa eine Stellung entsprechend 3a in Figur 5 d einnimmt. Sind die Abstände x, y, z unter Berücksichtigung des Ausschaltstromes in geeigneter Weise dimensioniert, so lässt sich erreichen, dass der Lichtbogen z.B. an der Stelle 3b den eingezogenen Leiterbahnabschnitt des gegenüberliegenden Segmentes berührt und dort einen weiteren Fußpunkt bildet.
  • Dabei ist Voraussetzung, dass die Lichtbogenfußpunkte tief genug eingezogen sind, d.h. die für die Lichtbogenfußpunktwanderung wirksame Länge y der eingezogenen Leiterbahnabschnitte genügend groß ist, sowie die gegenseitigen Abstände x der Leiterbahnabschnitte in der Segmentschleife so gross sind, dass das Feld des äusseren Leiterbahnabschnittes 4na an der Stelle des Lichtbogenfußpunktes praktisch keinen Einfluss mehr hat, der Bogen sich also genügend aufrichtet sowie der freie Innendurchmesser z so im Verhältnis zu x und y gewählt ist, dass eine Berührung des Lichtbogens möglich ist.
  • Damit der 2. Lichtbogenfußpunkt auch stabil ist, ist Voraussetzung, dass - wie eingangs erläutert - zumindest in diesem Bereich der Lichtbogen eine steigende Kennlinie zumindest tendenziell hat. Dies wird dadurch gewährleistet, dass die Metalldämpfe durch den zur Schalterachse stark gekrümmten Lichtbogenansatzbereich von der Schaltstrecke, die sich in Figur 5 rechts befindet, ferngehalten wird. Es bildet sich dabei auf dem gegenüberliegenden Segment ein zweiter Lichtbogenfußpunkt aus, der ebenfalls nach innen wandert. Durch die immer vorhandenen Schwankungen des Lichtbogenfußpunktes springt anschliessend der Lichtbogen allmählich auf alle Segmente über, wobei die Fußpunkte ebenfalls nach innen laufen. Es bildet sich dabei schliesslich eine Konfiguration entsprechend 5e aus.
  • Da B1 = -B2 ist, und insbesondere, nachdem die Konfiguration entsprechend 5c erreicht wurde, entsteht nämlich nach dem Zünden des Lichtbogens an der Stelle 3b in der Schalterachse ein feldfreier Raum ohne Druck, wobei durch diesen feldfreien Raum die Fußpunktbewegung gestoppt wird. Den Druckverlauf entlang der Schalterachse zeigt dabei die Figur 6, und zwar für einen nicht druckentlasteten Lichtbogenfußpunkt im bekannten Fall (Kurve a) und für einen druckentlasteten Lichtbogenfußpunkt gemäss der Erfindung (Kurve b). Der Innendruck im Lichtbogenkanal kann daher nach hinten abgebaut werden.
  • Selbst die Metalldämpfe werden nach hinten abgelenkt, d.h. von dem Eindringen in die Schaltstrecke ferngehalten, und zwar bereits ohne die Kühimittelströmung. Eine Rückbeblasung durch die Kühlmittelströmung unterstützt dabei den Effekt noch zusätzlich. Ist dagegen, wie im bekannten Fall, der Lichtbogenfußpunkt nicht druckentlastet, dann müsste die Strömung zunächst gegen den Dampfstrahl angehen, wobei davon auszugehen ist, dass dieser wegen seines Überdruckes sicher nur zur Seite gedrängt, nicht aber umgelenkt würde.
  • Es versteht sich, dass die Darstellung in den Figuren 5a - 5e nur prinzipiellen Charakter haben kann, um das Wesen der Erfindung demonstrieren zu können. In der Praxis kann der Kontakt natürlich eine von der dargestellten Form abweichende Form aufweisen. So muß z.B. der äussere Leiterbahnabschnitt 4na nicht unbedingt parallel zum eingezogenen Innen-Leiterbahnabschnitt verlaufen; er kann unter Umständen auch stärker tangential - bezogen auf die Stirnseite - einlaufen. die Segmente können dabei auch als federnd nachgiebige Fingerkontakte ausgebildet sein. Um den Kontakt vor Überhitzung zu schützen, ist zweckmässig parallel zum eingezogenen Leiterbahnabschnitt ein Schutzzylinder vorgesehen, der mit Abbrandmaterial gepanzert ist, ebenso wie die freien Teile des eingezogenen Leiterbahnabschnittes.
  • Der Kontakt kann auch aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein, die an einem Befestigungsring verankert werden können. So kann der eingezogene Leiterbahnabschnitt als ein federnder Fingerkontakt ausgebildet sein, der im Befestigungsring gehaltert ist, und an den sich die stirnseitige Schleife, bestehend aus einem Abbrandmaterial anschliesst. Die Schleife setzt sich in einem Schutzzylinder fort, der ebenfalls im Befestigungsring verankert ist. Der Schutzzylinder muss dabei zumindest teilweise aus nicht leitendem Material hergestellt sein, damit der Lichtbogen nicht einseitig am Übergang Schleife -Schutzzylinder in bekannter Weise stehen bleibt.
  • Für den feststehenden Gegenkontakt gilt im Prinzip das gleiche. Auch hier sollte die Produktion von Metalldampf verringert werden, wobei dieser sich auch von dieser Seite her infolge des Überdruckes in den Dampfstrahlen negativ auf das Schaltverhalten einwirken kann. Auch hierbei sind die verschiedensten Konstruktionsmöglichkeiten denkbar.
  • Anhand der Figur 7 soll die Ausbildung des erfindungsgemässen Kontaktsystems bei einem autopneumatischen SF6-Schalter erläutert werden.
  • Diese Figur 7 zeigt einen Längsschnitt durch ein entsprechendes Kontaktsystem, wobei in der oberen Hälfte der Figur das Kontaktsystem in der Linschalt-Stellung gezeichnet ist. Die Figur 7a zeigt dabei eine Draufsicht auf die Stirnseite des beweglichen Kontaktsystems.
  • Das Kontaktsystem besteht aus dem-festen Gegenkontakt 6 und dem beweglichen Kontakt 7, der, wie später noch erläutert wird, aus mehreren Teilen besteht. Die Figur 7 zeigt weiterhin einen Kompressionszylinder 8, der mit einem Kompressionskolben 9 unter Bildung eines Kompressionsraumes 10 zusammenarbeitet und die sogenannte Schaltstreckenpumpe bildet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel steht der Kolben fest und der Kompressionszylinder 8 ist beweglich angeordnet, d.h. mit dem nicht dargestellten Antrieb des Leistungsschalters verbunden.
  • Der bewegliche Kompressionszylinder trägt an der Stirnseite eine ihn dort abschliessende, Abströmöffnungen 12 aufweisende Isolierstoffdüse 11 sowie das bewegliche Leistungskontaktstück 7. Der Kompressionszylinder wird radial durch einen aussen aus leitfähigem Material bestehenden Zylinderkörper 13 und innen durch ein Isolierrohr 14 begrenzt. Der äussere Zylinder 13 bildet dabei sinngemäss den äusseren Leiterbahnabschnitt 4na in Figur 5c. An ihn schliesst sich ein Kontaktfinger 15 an, der am freien Ende einen aus Abbrandmaterial bestehenden Abschnitt 16 aufweist. Dieser Kontaktfinger durchsetzt jeweils, wie auch die Figur 7a zeigt, stegartig die Isolierstoffdüse an verschiedenen aufeinanderfolgenden Stellen.
  • Die Gegenelektrode 6 weist ebenfalls Kontaktfinger 6a und ein Isolierstoffteil 6b auf.
  • Schliesslich ist noch ein Nennstromkontakt mit dem festen Kontaktstück 17b und dem beweglichen Kontaktstück 17a vorgesehen, wobei diese Kontaktstücke in irgendeiner Weise geeignet angebracht sein können.
  • Wie die Figur 7a zeigt, wird bei der dargestellten Ausführungsform die radiale Ausdehnung des ohnehin notwendigen Kompressionsraumes 10 dazu benutzt, auf einfache Weise das Maß x (Figur 5d) zu erhalten, d.h.
  • den beiden Leiterbahnabschnitten der Schleife den geeigneten Abstand zu erteilen.
  • Die Vorteile der dargestellten Ausfuhrungsform gegenüber einer Ausführungsform mit einer Anordnung des beweglichen Leistungskontaktstückes in der Schalterachse liegen darin, dass der radiale Abstand bzw. die radiale Ausdehnung des Kontaktsystems nicht vergrössert wird, auch der Gegenkontakt, da nunmehr der freie Durchmesser des beweglichen Kontaktstückes grösser ist, entsprechend der Lehre der Erfindung ausgebildet werden kann, die Nennstromkontakte auf einfache Weise integriert werden können und die Sicherheit, dass der Lichtbogen auch in jedem Fall auf dem inneren Teil der Segmentschleife ansetzt, vergrössert wird.

Claims (9)

  1. Patentansprüche Kontaktsystem für Leistungsschalter mit zwei koaxial angeordneten Leistungskontaktstücken, zwischen denen sich bei der Ausschaltung ein Schaltlichtbogen ausbildet und von denen mindestens eines zur Abfuhr von Schaitgasen hohl ausgebildet und stirnseitig in jeweils schleifenförmig nach innen eingezogene Segmente (Segmentstromschleifen) unterteilt ist, wobei der Fußpunkt des Schaltlichtbogens auf einem eingezogenen Leiterbahnabschnitt der Segmentstromschleifen aufgrund eigenmagnetischer Kräfte nach innen wandert; dadurch gek e n n z ei c h ne t, dass unter Berücksichtigung des Ausschaltstromes die für die Lichtbogenfußpunktwanderung wirksame Länge (4) der einzelnen eingezogenen Leiterbahnabschnitte (4nb) und der jeweilige Abstand (z) zwischen eingezogenen Leiterbahnabschnitten gegenüberliegender Segrnentstromschleifen (freier Innendurchmesser) sowie der gegenseitige radiale Abstand (x) der Leiterbahnabschnitte (4na, 4nb) in jeder Segmentstromschleife so aufeinander. abgestimmt sind, dass ein auf einem eingezogenen Leiterbahnabschnitt nach Zündung in der Hochstromphase nach innen wandernder Lichtbogen, allein aufgrund eigenmagnetischer Kräfte, den eingezogenen Leiterbahnabschnitt der gegenüberliegenden Segmentstromschleife berührend, dort einen weiteren Fußpunkt als Ausgangspunkt für eine bis zu kleinen Strömen hin verhåltnismäßig stabile ringförmige Fußpunktbildung entlang des Umfangs der segmentierten Stirnseite bildet.
  2. 2. Kontaktsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere gegenseitige radiale Abstand (x) zwischen den Leiterbahnabschnitten in jeder Segmentstromschleife größer als der mittlere freie Innendurchmesser (z) ist und die wirksame Länge (4) der einzelnen eingezogenen Leiterbahnabschnitte etwa das 1 - 2fache des freien Innendurchmessers beträgt.
  3. .3. Kontaktsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere gegenseitige radiale Abstand zwischen den Leiterbahnabschnitten in jeder Segmentstromschleife etwa das 1 1/2 - 2 1/2fache und die wirksame Länge des eingezogenen Leiterbahnabschnittes etwa das 1 1/2fache des freien Durchmessers betragen.
  4. 4. Kontaktsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass beide Leistungskontaktstücke entsprechend den Merkmalen dieser Ansprüche ausgebildet sind.
  5. 5. Kontaktsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h gek e n n z e i c h n e t, dass auf Höhe der eingezogenen Leiterbahnabschnitte ein Schutzzylinder vorgesehen ist.
  6. 6. Kontaktsystem nach Anspruch 5, ausgebildet als Fingerkontakt, dadurch gekennzeictinet, dass der Schutzzylinder stirnseitig mit dem eingezogenen Leiterbahnabschnitt verbunden ist und mit abbrandfestem Material gepanzert ist.
  7. 7. Kontaktsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der äussere Leiterbahnabschnitt als linearer Fingerkontakt ausgebildet ist, der stirnseitig die Schleife, ausgebildet aus einem abbrandfesten Material, trägt, an die sich ein Schutzzylinder, der zum Teil aus isolierendem Material hergestellt ist, anschliesst.
  8. 8. Kontaktsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, in Anwendung bei einem autopneumatischen SF6-Druckgasschalter, der einen ringförmigen Kompressionsraum innerhalb eines Kompressionszylinders, mit dem ein Leistungskontaktstück verbunden ist, aufweist, d a d u-r c h g e-k e n n z e i c h n e t dass der äussere Leiterbahnabschnitt des Leistungskontaktstückes durch den Aussenmantel (13) des Kompressionszylinders (7) gebildet wird, und dass die Segmentschleife durch stegartig radial nach innen verlaufende Kontaktfinger (15, 16) gebildet wird, die zumindest teilweise eine Panzerung aus abbrandfestem Material tragen.
  9. 9. Kontaktsystem nach Ar bruch 8, d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t dass der Innenmantel (14) des Kompressionszylinders durch ein Isolierrohr gebildet wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1913973A1 (de) * 1969-03-14 1970-10-01 Siemens Ag Elektrischer Schalter
DE2209388B2 (de) * 1972-02-28 1974-09-12 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Kontaktanordnung für Gasströmungsschalter
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