DE3113325C2

DE3113325C2 -

Info

Publication number: DE3113325C2
Application number: DE19813113325
Authority: DE
Inventors: Ernst Prof. Dr.Techn. Habil. 1000 Berlin De Slamecka
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-03-30
Filing date: 1981-03-30
Publication date: 1990-03-29
Also published as: DE3113325A1

Description

Die Erfindung betrifft elektrische Hochspannungs-Druckgasschalt kammern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Demnach gilt die Erfindung solchen Schaltkammern, bei denen der Ausschaltlichtbogen einer Löschgasströmung ausgesetzt ist, für die eine aus Kolben und Zylinder bestehende Kompressionsvorrichtung kurz vor dem Ziehen des Ausschaltlichtbogens die notwendige Druckdiffe renz des Löschgases erzeugt.

Stand der Technik und Kritik

Eine Hochspannungs-Druckgasschaltkammer mit Merkmalen gemäß des Ober begriff des Patentanspruches 1 ist durch die Druckschrift DE-OS 22 11 617 bekannt.

Dazu ist insbesondere zu bemerken, daß zwischen den Parametern der Doppeldüsenanordnung einerseits für die Löschgasströmung und ande rerseits für die Spannungsfestigkeit eine sich gegenseitig stören de und die Unterbrecherwirkung auf den Lichtbogenstrom bei hohen Betriebsspannungen mindernde Wechselwirkung besteht.

Weiterhin ist der Kompressionszylinder aus Metall angefertigt, was einen Schaltversager nach einem elektrischen Überschlag von dem zwischen den Düsen brennenden Ausschaltlichbogen zur Zylinder wand bewirken kann.

Ungünstig wirkt sich auch aus, daß das bewegliche Lichtbogenkontakt stück mit dem beweglichen Dauerstromkontaktstück nur durch eine Art Stoßkupplung verbunden ist und somit sowohl beim Einschalten als auch beim Ausschalten eine zwangsläufige Führung des Lichtbogenkontakt stücks fehlt; auch unterliegen die Bauteile der Stoßkupplung ei ner erheblichen mechanischen Beanspruchung, was eine entsprechende Abnützung zur Folge hat.

Schließlich wäre noch auf die Behinderung der Löschgasabströmung im antriebsseitigen Gasabströmrohr durch die darin angeordnete An triebsstange hinzuweisen.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die besonders störende Kupplung zwischen den aeromechanischen und dielektrischen Para metern der Doppeldüsenanordnung durch konstruktive Maßnahmen weit gehend aufzuheben.

Erzielbare Vorteile

Durch die Entkopplung der aeromechanischen und dielektrischen Parameter der Doppeldüsenanordnung lassen sich mit der so ver besserten Schaltkammer auch bei hohen Nennspannungen noch große Kurzschlußströme sicher ausschalten. Dieser Umstand erlaubt es, die Zahl der Schaltkammern pro Schalterpol erheblich zu verklei nern, was sich auf Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit des Hochspannungsschalters günstig auswirkt.

Dabei wirkt sich auch vorteilhaft aus, daß im Rahmen der konstruk tiven Neugestaltung der bewegbare Kompressionszylinder aus elek trisch isolierendem Material mit außen aufgesetztem Dauerstrom- Kontaktstück hergestellt ist. Somit kann ein für das Ausschaltvermö gen schädlicher Überschlag vom Lichtbogenabschnitt im Doppeldüsen zwischenraum zur Innenwand des Kompressionszylinders nicht mehr vorkommen.

Durch die feste Verbindung des für das entkoppelte Doppeldüsen system vorgesehenen bewegbaren Lichtbogenkontaktstückes mit dem Kompressionszylinder und somit auch mit dem bewegbaren Dauerstrom kontaktstück, erhöhen sich mechanische Festigkeit und Zuverlässig keit des gesamten Stromunterbrechungssytems.

Bei der Ausbildung einer Hochspannungs-Druckgasschaltkammer gemäß Patentanspruch 2 wird die bereits hohe Unterbrecherwirkung des er findungsgemäßen Doppeldüsensystems auf den Ausschaltlichtbogen auch bei sehr hoher Betriebsspannung noch dadurch zusätzlich er höht, daß die Abströmung des Lichtbogen-Löschgases auch im antriebs seitigen Gasabströmrohr durch die Längsrippen kaum behindert ist; dieses ermöglicht die Anordnung der Antriebsvorrichtung für Kom pressionszylinder und Kontaktstück außerhalb des Gasabströmrohres.

Ausführungsbeispiel

Das durch eine Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel soll die Erfindung näher erläutern.

In der Schaltkammer, die ein Längsschnitt auf der einen Seite der Mittellinie im eingeschalteten und auf der anderen Seite im aus geschalteten Zustand sowie während einer Löschphase zeigt, ist das Stromunterbrechersystem eingebaut; die damit erreichbare Ausschalt leistung beträgt etwa 40 kA Kurzschlußstrom bei einer wiederkehren den Betriebsspannung von 300 kV.

Die Gaskompression erfolgt während der ersten Phase einer Ausschal tung im Kompressionsraum 1. Er wird gebildet von einem stirnseitig eine Kappe 2 tragenden Kompressionszylinder 3 aus elektrisch iso lierendem Material, einem feststehenden Kompressionskolben 4 sowie den Außenoberflächen von Düsen 5, 6, eines Gasabströmrohres 7, eines hohlzylindrischen, bewegbaren Lichtbogenkontaktstückes 8 und eines zweiteiligen Füllkörpers 10 a, 10 b.

Der Kompressionskolben ist direkt an einem Gasabströmrohr 9 befestigt und dient auch als Gleitlager für den Kompressionszylinder 3. Auch der zweiteilige Füllkörper ist direkt am Gasabströmrohr 9 sowie an der Düse 6 aus elektrisch isolierendem Material befestigt; er besteht aus einem Teilkörper 10 a aus Isolierstoff und aus einem Teilkörper 10 b aus Metall.

Zwischen dem Metallteil des Füllkörpers und dem Kompressionskolben 4 befindet sich eine bewegbare Ringscheibe 11, die, von einer in einem Sackloch 12 gelagerten, nicht dargestellten Feder angedrückt, eine Öffnung 13 im Kompressionskolben 4 verschließt. Solange bei einer Ausschaltung im Kompressionsraum Überdruck herrscht, wird der Druck der Feder auf die Ringscheibe 11 noch pneumatisch verstärkt. Daher kann aus diesem Raum bis zur Freigabe der Düseneinströmöffnungen durch das hohlzylindrische, bewegbare Lichtbogenkontaktstück 8 kein Löschgas entweichen. Die Höhe der Löschgaskompression wird durch die Einschublänge des Lichtbogenkontaktstücks 8 in der elektrisch leitenden Düse 5 bestimmt. Wenn bei einer Einschaltung der Unter druck im Kompressionsraum den Druck der Feder überwiegt, gibt sie die Öffnung 13 für die Gaseinströmung frei.

Die Löschgasströmung setzt ein, sobald sich bei einer Ausschaltung das Lichtbogenkontaktstück 8 von der Düse 5 aus Metall trennt. Erfolgt die Ausschaltung unter Spannung, zündet in diesem Zeitpunkt der Lichtbogen. Er ist sofort der Gasströmung ausgesetzt. Die volle Löschgaseinwirkung auf den Lichtbogen beginnt mit der Freigabe der Düse 6 aus elektrisch isolierendem Material durch das Lichtbogen kontaktstück 8. Eine mögliche Lichtbogen-Löschposition ist in das Schnittbild eingezeichnet.

Das hohlzylindrische, bewegbare Lichtbogenkontaktstück 8 ist durch Längsrippen 14 mit einem Führungszylinder 15 verbunden. Durch diese Anordnung wird der Strömungswiderstand klein gehalten.

Aus der elektrisch leitenden Düse 5 strömt das Löschgas durch das Gasabströmrohr 7 in das sich anschließende Tragrohr 16. Dieses Tragrohr mit seinem großen Querschnitt und demensprechend großen Gas-Aufnahmevermögen mündet in einen nicht mehr dargestellten Ex pansionsraum. Konstruktiv sind Tragrohr und Expansionsraum an ei nem nicht mehr dargestellten Endflansch des Schaltgefäßes 17 befestigt.

Das aus der Düse 6 aus elektrisch isolierendem Material ausströ mende Löschgas gelangt zunächst in das Gasabströmrohr 9 und weiter in den nicht mehr sichtbaren Schaltgetrieberaum. Zusätzlich kann das Löschgas noch durch Längsspalte 18 im Gasabströmrohr 9 abströ men. Zum Schutz der Innenwand des Schaltgefäßes vor dem heißen Lichtbogenlöschgas ist ein die Spalte 18 abschirmender Hohlzylin der 20 vorgesehen.

Das Dauerstromkontaktstück-System besteht aus zwei feststehenden Dauerstromkontaktstücken und aus einem als Schaltbrücke ausgebil deten, bewegbaren Dauerstromkontaktstück. Das eine feststehende Dauer stromkontaktstück ist mit federnden, an einem Kontaktträger 21 befestigten Kontaktfingern 22 ausgerüstet; sie sind in Gruppen radialsymmetrisch angeordnet. Das andere feststehende Dauer stromkontaktstück ist das auch für diese Funktion vorgesehene Gasabströmrohr 9.

Das die beiden feststehenden Dauerstromkontaktstücke verbindende, bewegbare Dauerstromkontaktstück ist wie folgt ausgebildet: auf den Kompressionszylinder 3 aus Isolierstoff ist eine Kupferhülse 23 aufgeschrumpft; ihr verstärkter Rand 29 gibt im eingeschal teten Zustand die Auflage für die Kontaktfinger 22 ab; nach der Stromunterbrechung und im ausgeschalteten Zustand dient dieser Randwulst auch als Ringelektrode; die zugehörige Gegenelektro de ist eine Ringelektrode 28 an einem Träger 25.

An der anderen Seite hat die Kupferhülse 23 mit dem Führungs körper 19 als Komponente des bewegbaren Dauerstromkontaktstückes eine mechanisch feste und elektrisch leitende Verbindung.

Ein drittes Kontaktelement stellen die Kontaktfinger 24 dar in dem zu ihrer Lagerung partiell gehäuseartig gestalteten Führungskörper. Mit der Kontaktgabe dieser Kontaktfinger auf dem als Kontakt- und Stromführungselement ausgebildeten Gasabströmungsrohr 9 schließt sich die Strombahn im eingeschalteten Zustand.

Zu Beginn einer Ausschaltung unter Spannung fließt der dabei zu unterbrechende Strom noch über das Dauerstromkontaktstück-System. Im weiteren Ablauf der Ausschaltung öffnet sich dieses. Dabei ko mmutiert der Strom auf den aus Gasabströmrohr 7, Düse 5 sowie Licht bogenkontakt 8 bestehenden Parallelstrompfad. Für eine möglichst funkenfreie Kommutierung des Ausschaltstromes ist die elektrisch leitende Düse 5 mit Kontaktrippen 26 versehen. Damit wird der Strom übergangswiderstand zum Lichtbogenkontaktstück 8 erheblich verklei nert. Sobald im Kompressionsraum der erforderliche Druck des Licht bogenlöschgases erreicht ist, trennt sich das Lichtbogenkontakt stück 8 von der Düse 5 aus Graphit.

Damit ist die Lichtbogenphase der Stromunterbrechung eingelei tet.

Vom bewegbaren Lichtbogenkontaktstück 8 wird der Lichtbogenstrom über die Längsrippen 14 dem elektrisch leitenden Führungszylinder 15 zugeführt. Dieser mit dem bewegbaren Lichtbogenkontaktstück über die Längsrippen 14 verbundene Führungszylinder ist durch Stege 27 an dem Führungskörper 19 und somit auch an dem Dauerstromkontakt stück mechanisch fest und elektrisch leitend befestigt. Der Strom kann dann über die im Führungskörper angebrachten Verbindungskon taktelemente dem Gasabströmrohr 9 zufließen.

Die Übertragung der Antriebskraft an die bewegbaren Schaltkammer bauteile erfolgt durch außerhalb des Gasabströmrohres 9 an dem Führungskörper 19 gelenkig 31 angeordnete Stangen 30 als Teile einer nicht vollständig dargestellten Schaltgabel.

Claims

1. Hochspannungs-Druckgasschaltkammer mit:

a) zwei ortsfesten, zur Führung einer Löschgasströmung im axialen Abstand gegenüberstehenden und in je ein Gasabströmrohr münden den Düsen, von denen eine aus elektrisch leitendem Material be steht;
b) einem feststehenden Dauerstromkontakt;
c) einem auch die Funktion des bewegbaren Dauerstromkontaktstücks ausübenden, beide Düsen zeitweilig umgebenden und über einen feststehenden Kompressionskolben gleitenden Kompressionszylin der;
d) einem mit dem bewegbaren Dauerstromkontaktstück elektrisch ver bundenen, hohlzylindrischen, bewegbaren Lichtbogenkontaktstück, das im Einschaltzustand und in der Anfangsphase einer Ausschal tung beide Düsen durchgreift und bei Trennung von der Düse aus elektrisch leitendem Material die Freigabe der Löschgasströmung in die Düse bewirkt und einen Lichtbogen zieht;
e) einem Antrieb für das bewegbare Lichtbogenkontaktstück und den Kompressionszylinder;

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

f) die andere, antriebsseitige Düse (5) der Doppeldüsenanordnung besteht aus elektrisch isolierendem Material;
g) der bewegbare Kompressionszylinder (3) ist aus elektrisch isolierendem Material gefertigt und trägt umfangseitig einen hohlzylindrischen Kontaktkörper (23, 29), der mit dem be wegbaren Lichtbogenkontaktstück (8) und dem Antrieb mecha nisch fest verbunden ist.

2. Druckgasschaltkammer nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
das hohlzylindrische, bewegbare Lichtbogenkontaktstück (8) ist mit elektrisch leitenden Längsrippen (14) an einem im Gasabströmrohr (9) verschiebbar angeordneten elektrisch lei tenden Führungszylinder (15) befestigt, der mit dem Antrieb verbunden ist.

3. Druckgasschaltkammer nach Patentanspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
der Stirnbereich des hohlzylindrischen bewegbaren Lichtbogen kontaktstücks (8) und der Kontaktbereich des hülsenförmigen Körpers (23) am Kompressionszylinder (3) liegen etwa in der selben Ebene.

4. Druckgasschaltkammer nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
dem an dem Gasabströmrohr (9) befestigten Kompressionskolben (4) ist innerhalb des Kompressionsraumes ein Füllkörper vor gelagert;

5. Druckgasschaltkammer nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) der Füllkörper ist quer zur gemeinsamen Längsachse der Kontakt stücke geteilt;
b) der zu den Düsen hinweisende Teil (10 a) des Füllkörpers besteht aus Isolierstoff, dem sich der zweite, in Richtung auf die Dü sen (5, 6) konvex ausgebildete elektrisch leitende Teil (10 b) anschließt.