DE3044836C2

DE3044836C2 - Druckgasschalter

Info

Publication number: DE3044836C2
Application number: DE3044836A
Authority: DE
Inventors: Lutz Dr. Birr Niemeyer; Klaus Prof.-Dr. Neuenhof Ragaller
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1980-10-31
Filing date: 1980-11-28
Publication date: 1985-07-04
Also published as: DE3044836A1; US4420662A; CH652528A5

Description

Die Erfindung betrifft Druckgasschalter gemäß dem gemeinsamen Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 2.

Ein derartiger Schalter ist aus der DE-OS 21 40 284 bekannt. Bei diesem Schalter weist eine Isolierstoffdüse im Bereich ihrer engsten Stelle einen in den Isolierstoff eingebetteten Einsatz aus elektrisch leitfähigem Material auf. Durch dieser. Einsatz sowie durch einen zusätzlichen Abschirmkörper wird das elektrische Feld in der Trennstrecke zwischen den beiden Schaltstücken zwar vergleichmäßigt, jedoch bilden sich hierdurch in der Isolierstoffdüse scharfe Übergangsbereiche zwischen elektrisch leitfähigem Material und dem Isolierstoff der Düse aus. wodurch das elektrische Feld der Trennstrecke in lokalen Bereichen gegebenenfalls stark gestört sein kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die gattungsgemäßen Schalter mit einfachen Mitteln derart weiterzubilden, daß lokale Feldüberhöhungen im Bereich der Isolierstoffdüsen bei allen Schaltfällen mit Sicherheit vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch die in den Kennzeichen der Ansprüche 1 und 2 angegebenen Maßnahme gelöst. Die erfindungsgemäßen Schalter zeichnen sich nicht nur durch eine hohe Spannungsfestigkeit und Zuverlässigkeit infolge einer homogenen Feldverteilung im Bereich der Isolierstoffdüse aus, sondern lassen sich darüber hinaus auch durch Sintern von in Einsatz und Isolierstoffdüse verwendeten Pulvern äußerst preiswert herstellen. Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung in vereinfachter Form dargestellt

Sie zeigt eine Aufsicht auf einen Schnitt durch die ίο Kontaktanordnung von Druckgasschaltern mit isolierstoffdüsen, wobei in der linken Hälfte ein Druckgasschalter mit einer einsatzfreien Isolierstoffdüse und in der rechten Hälfte ein Druckgasschalter mit einer Isolierstoffdüse mit einem feldsteuernden Einsatz dargestellt ist der erfindungsgemäß aus einem im Isolierstoff der Düse diffus verteiltes Pulver aus einem leitfähigen Material oder einem Material mit einer Dielektrizitätskonstanten größer 5 enthalten besteht.

In der Figur ist die Kontaktanordnung eineo Druckgasschalters dargestellt. Diese Anordnung ist im wesentlichen rotationssymmetrisch und weist ein bewegliches 1 und ein feststehendes Schaltstück 2 auf. Das bewegliche Schaltstück ist mit einem Dauerstromkontakt 3 und einem Abbrandkontakt 4 versehen. Der als Stift ausgebildete Abbrandkontakt 4 befindet sich auf der Rotationsachse der Kontaktanordnung und ist mit Abstand vom mit korbförmig angeordneten (in der Figur nicht bezeichneten) Kontaktfingern versehenen Dauerstromkontakt 3 befestigt In der nicht dargestellten Einschaltstellung des Schalters greifen der Abbrandkontakt 4 des beweglichen Schaltstückes 1 in den hohl ausgebildeten Abbrandkontakt 6 des feststehenden Schaltstückes 2 ein und sind die Kontaktfinger des beweglichen Dauerstromkontaktes 3 gegen die Außenfläche des rohrförmig ausgebildeten Dauerstromkontaktes 5 des feststehenden Schaltstückes 2 gepreßt. Eine Isolierstoffdüse 7 ist derart an dem feststehenden Schaltstück 2 befestigt, daß sie unterhalb ihrer engsten Stellt 8 gemeinsam mit dem Abbrandkontakt 6 einen Biaskanal 9 begrenzt, durch den — wie durch -I^-HIe angedeutet ist — aus einer Kompressionseinrichtung 10, welche einen mit dem beweglichen Kontakt 1 kraftschlüssig gekoppelten Kolben 11 aufweist. Druckgas in die zwischen den Abbrandkontakten 4 und 6 befindliche Schaltstrekke geblasen wird. Dieses Druckgas expandiert hinter der engsten Stelle 8 der Isolierstoffdüse 7 und hinter der engsten Stelle des als Düse ausgebildeten hohlen Abbrandkontaktes 6. Hierbei erfolgt eine intensive Durchmischung des in der Schaltstrecke aufgeheizten und mit \0 elektrisch geladenen Teilen versehenen Gases mit elektrisch neutralem, kühlem Druck is.

Auf der linken Seite der Figur ist eine einsatzfreie isolierstoffdüse 7 dargestellt, welche im aligemeinen in Druckgasschaltern verwendet wird. Hierbei sind mit 12 Äquipotentialflächen des elektrischen Feldes bezeichnet, welche bei der Abschaltung eines Stromes nach der Lichtbogenlöschung im Stromnulldurchgang durch die wiederkehrende Spannung erzeugt werden. Es ist zu erkennen, daß die Äquipotentialflächen 12 insbesondere an der Oberfläche des Düsenengnis 8 eng zusammengerückt sind, dementsprechend dort also eine hohe elektrische Feldstärke herrscht. Da diese Oberfläche jedoch kurz vorher durch den Ausschaltlichtbogen hohen thermischen Belastungen ausgesetzt war, kann es in diesem Bereich zu elektrischen Überschlägen kommen.

Auf der rechten Seite der Figur ist nun dargestellt, wie dieses Problem durch die Verwendung eines in den

Isolierstoff bei !solierstoffdüse 7 eingebetteten Einsatzes 13 gelöst ist Es ist zu erkennen, daß die gestrichelt eingezeichneten Äquipotentialflächen 14 im Bereich der engsten Stelle 8 der Isolierstoffdüse 7 an der Dösenoberfläche weit auseinandergezogen sind. Dies ist eine Folge eines geeignet angeordneten und bemessenen Einsatzes 13. Der Einsatz weist gegenüber dem feststehenden Schaltstück 2 eine erste und gegenüber dem beweglichen Schaltstück 1 eine zweite Kapazität auf. Die Kapazitäten sind hierbei derart bemessen, daß das elektrische Feld im Bereich der engsten Stelle 8 der Isolierstoffdüse 7 zumindest teilweise von der Düsenoberfläche in den Blaskanal 9 und in den hinter dem Düsenengnis befindlichen Expansionsraum 15 verdrängt ist. In dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Einsatz eine Dielektrizitätskonstante von ca. 20 auf, wodurch bei geeigneter Anordnung unri Bemessung des Einsatzes 13 eine Reduktion der elektrischen Feldstärke an der engsten Stelle 8 der Isolierstoffdüse 7 von ca. 70% gegenüber der elektrisehen Feldstärke im Oberflächenbereich des Engnisses einer geometrisch vergleichbaren Isolierstoffdüse ohne Einsatz eintritt

Als Einsatz 13 ist ein im Isolierstoff der Düse diffus verteiltes leitfähiges Material oder Material mit einer Dielektrizitätskonstanten größer 5 vorgesehen. Dieses Material ist inhomogen mit kontinuierlicher Dichteverteilung in der Isolierstoffdüse 7 angeordnet, wodurch lokale Feldüberhöhungen weitgehend vermieden werden. Ein direkter Kontakt des eingebetteten Materials mit dem Lichtbogen kann daher nicht zustande kommen. Die Herstellung eines solchen Einsatzes erfolgt durch Einbetten des leitfähigen Materials bzw. des Materials mit hoher Dielektrizitätskonstante in Pulverform in das ebenfalls pulverförmige Düsenmaterial und anschließende Sintern. Der prozentuale Anteil des eingebrachten Pulvers liegt dabei je nach Leitfähigkeit oder Dielektrizitätskonstante zwischen 0,5 und 20%, bei Materialien mit großer Leitfähigkeit bzw. hoher Dielektrizitätskonstanten, wie etwa Bariumtitanat, vorzugsweise zwischen 0,5 und 5%.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Druckgasschalter mit zwei relativ zueinander beweglichen Schaltstücken (I₁2), mit einer mit einem ersten (2) der beiden Schaltstücke (1,2) verbundenen Isolierstoffdüse (7), durch die das zur Löschung eines in der Trennstrecke zwischen beiden Schaltstücken (1, 2) gezogenen Schaltlichtbogens verwendete Druckgas von einem Kompressions- (9) in einen Expansionsraum (15) strömt, und mit einem in die Isolierstoffdüse (7) im Bereich ihrer engsten Stelle (8) eingebetteten und zur Vergleichmäßigung der elektrischen Feldverteilung in der Trennstrecke vorgesehenen Einsatz (13), dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (13) in der Isolierstoffdüse (7) diffus verteiltes Pulver aus leitfähigem Material enthält, wobei der prozentuale Anteil des Pulvers 05—20 Gewichtsprozent des im Einsatz (13) verwendeten Isolierstoffs der Düse (7) beträgt

2. Druckgasschalter mit zwei relativ zueinander beweglichen Schaltstücken (1,2), mit einer mit einem ersten (2) der beiden Schaltstücke (1,2) verbundenen Isolierstoffdüse (7), durch die das zur Löschung eines in der Trennstrecke zwischen beiden Schaltstücken (1, 2) gezogenen Schaltlichtbogens verwendete Druckgas von einem Kompre^sions- (9) in einen Expansionsraum (15) strömt, und mit einem in die Isolierstoffdüse (7) im Bereich ihrer engsten Stelle (8) eingebetteten und zur Vergleichmäßigung der elektrischen Feldverteilung in der Trennstrecke vorgesehenen Einsatz (13), dadurch gekennzeichnet, daß der Einsat? (13) der Is-:;lierstc"düse (7) diffus verteiltes Pulver aus einem Material mit einer Dielektrizitätskonstante größer 5 enthä'i wobei der prozentuale Anteil des Pulvers 0.5-20 Gewichtsprozent des im Einsatz (13) verwendeten Isolierstoffs der Düse (7) beträgt

3. Druckgasschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (13) 0,5-5 Gewichtsprozent Bariumtitanat enthält.