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Druckgas-Leistungsschalter Die Erfindung bezieht sich auf einen DruckgasLeistungs
schalter mit einem aus zwei feststehenden Schaltstücken und einem beiden gemeinsamen
beweglichen Überbrückungsschaltstück bestehenden Kontaktsystem und einer Einrichtung
zur Erzeugung einer Löschgasströmung, in deren Zug ein auf den über das Kontaktsystem
fließenden Strom ansprechendes Stellglied angeordnet ist, das die Löschgasströmung
bei kleinen Strömen im Vergleich zu der bei großen Strömen verringert.
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Aus der DE-AS 12 18 855 ist ein Hochspannungs-Leistungsschalter mit
Lichtbogenlöschung durch ein strömendes Löschmittel bekannt, bei dem innerhalb der
Schaltkammer eine auf Kurzschlußströme unmittelbar ansprechende Vorrichtung angeordnet
ist. Diese Vorrichtung betätigt vorbereitend ein Stellglied, das einen für eine
schwache Beblasung des Lichtbogens von kleinen Strömen vorgesehenen Strömungsquerschnitt
bei Kurzschlußströmen wesentlich vergrößert. Das Stellglied ist bei dem bekannten
Schalter im Löschmittel-Zuführungsweg vor der Schaltstrecke angel ordnet und wird
mittelbar oder unmittelbar von einem Elektromagneten betätigt, der dem Schaltstift
zugeordnet ist. Das Stellglied selbst besteht aus einemtringförmigen Ventil, das
den Blasstrom steuert. Dieser Blasstrom wird einem Druckluftreservoir entnommen,
das ständig unter hohem Druck steht und Druckluft in die in freier Luft liegende
Schaltstrecke des bekannten Freistrahlschalters führt.
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Aus der DE-AS 12 33 048 ist ein den Blasstrom in Abhängigkeit vom
fließenden elektrischen Strom steuernder Ringschieber bekannt, der mehr oder weniger
große Durchtrittsöffnungen freigibt bzw. versperrt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckgas-Leistungsschalter,
der nach dem Blaskolbenprinzip arbeitet, ohne Erhöhung des Aufwandes an Betriebsmitteln
mit einer stromabhängigen Steuerung der Druckgasbeblasung auszustatten.
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Nach der Erfindung wird dies dadurch gelöst, daß das Stellglied von
dem beweglichen Uberbrückungsschaltstück gebildet ist, dessen Kontaktfinger sich
federbelastet an einer mantelseitig gelochten Hülse abstützen, in der Einschaltstellung
gegen die feststehenden, düsen förmig hohl ausgebildeten Schaltstücke angedrückt
sind und sich in gleichmäßig über den inneren Hülsenumfang mit Zwischenraum verteilter
Anordnung derart stromabhängig bewegen, daß der Zwischenraum bei steigenden Strömen
verringert wird.
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Durch Anwendung der Erfindung wird ein ohnehin bei Blas kolbenschaltern
mit einem feststehenden Doppeldüsenkontakt und Überbrückungsschaltstück vorhandenes
Bauteil, nämlich das bewegliche Überbrückungsschaltstück selbst, als Stellglied
herangezogen, bei dem durch eine mantelseitige Lochung der Hülse ein für den Druckaufbau
der Löschmittelströmung steuerbares Ventil gebildet wird.
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Das bewegliche Ventilglied stellen die ebenfalls ohnehin vorhandenen
Kontaktfinger dar, die in gleichmäßig über den inneren Hülsenumfang mit Zwischenräumen
verteilter Anordnung sich stromabhängig derart bewegen, daß der Zwischenraum bei
hohen Strömen verringert wird, während er bei geringen Strömen vergrößert ist. Dadurch
bildet sich ein ventilgesteuerter Strömungspfad, der während der Ausschalthandlung,
also zu Beginn des Druckaufbaus im Kolben-Zylinder-System, in Abhängigkeit vom fließenden
elektrischen
Strom mehr oder weniger versperrt ist.
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Dadurch werden Lichtbögen kleiner, insbesondere kapazitiver Ströme
einem geringeren Blasdruck und einer verringerten Löschmittelströmung ausgesetzt
als Lichtbögen starker Ströme, insbesondere Kurzschlußströme.
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Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung sind die Kontaktfinger
bogenförmig gestaltet, wobei sie einen nach außen gewölbten, von der Hülse umfaßten
Korb bilden.
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Dieser gewölbte Korb zieht sich unter der Wirkung der über die Kontaktfinger
sich bildenden Parallelstrompfade bei starken Strömen zu einem Zylinder zusammen,
so daß die Zwischenräume praktisch verschwinden.
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Bei einer weiteren Ausführungsform weisen die Kontaktfinger ein schindelartiges
Profil auf, das vorzugsweise eine Kantenüberdeckung ermöglicht, wobei sie um ihre
Längsachse innerhalb der Hülse schwenkbar sind. Auch hierbei werden die anziehenden
Kräfte der Parallestrompfade für eine Änderung des Zwischenraumes der Kontaktfinger
ausgenutzt. In beiden Ausführungsformen ist es vorteilhaft, wenn die Einrichtung
zur Erzeugung der Löschgasströmung ein Kolben-Zylinder-System aufweist, dessen bewegliches
Teil mit dem Stellglied fest verbun-.
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den und von einem beiden gemeinsamen Antrieb bewegbar ist.
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Anhand der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele eines Druckgas-Leistungsschalters
nach der Erfindung beschrieben und die Wirkungsweise erläutert.
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In Fig. 1 ist in einem Längsschnitt schematisch das Kontaktsystem
eines Druckgas-Leistungsschalters und die zugeordnete Einrichtung zur Erzeugung
der Löschgasströmung schematisch im Schnitt dargestellt.
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Die Figur 2 zeigt eine erste Ausbildungsform eines als Stellglied
ausgebildeten überbrückungsschaltstückes Die Figur 3 zeigt schematisch einen Schnitt
aus Fig. 2.
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Die Figur 4 zeigt eine Einzelheit aus Fig. 3 unter hoher Strombelastung.
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Die Figur 5 zeigt die gleiche Einzelheit wie in Fig. 4 bei schwacher
Strombelastung.
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Die Figur 6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines als Stellglied
ausgebildeten Überbrückungsschaltstückes nach der Erfindung.
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Die Figur 7 zeigt einen Schnitt längs der Linie A-B aus Fig. 6 mit
einem ersten Profil durch die Kontaktfinger, während die Figur 8 ein zweites Profil
für die Kontaktfinger im Schnitt darstellt.
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Die Figuren 9 und 10 zeigen Einzelheiten aus Fig. 7 bei unterschiedlicher
Strombelastung der Kontaktfinger, während die Figuren 11 und 12 Einzelheiten aus
Fig.
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8 bei unterschiedlicher Strombelastung zeigen.
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Der in Fig. 1 dargestellte Druckgas-Leistungsschalter ist als Blaskolbenschalter
ausgebildet und beispielsweise für Spannungen zwischen 110 und 220 kV bestimmt.
Er weist eine z. B. aus Porzellan bestetlellde Scialtktimmr 1 auf, die hohlzylindrisch
ist und in ihrem Innenraum 2 ein gasförmiges Lösch- und Isoliermittel, z. B. Schwefelhexafluorid,
unter einem Druck von 4 bar aufnimmt. Im Innenraum 2 sind koaxial zwei feststehende
Schaltstücke 3, 4 vorgesehen, die zwischen ihren Stirnseiten 3a, 4a
eine
Trennstrecke T begrenzen. In der oberhalb der Mittellinie 5 gezeichnete Position
befindet sich der Druckgas-Leistungsschalter in der Einschaltlage, d. h. die Schaltstücke
3, 4 sind durch ein überbrückungsschaltstück 6 elektrisch leitend überbrückt.
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Dem aus den Schaltstücken 3, 4, 6 bestehenden Kontaktsystem des Druckgas-Leistungsschalters
ist eine aus einem relativ feststehenden Kolben 7 und einem diesem gegenüber beweglichen
Blaszylinder 8 bestehende Blaseinrichtung zugeordnet. Durch eine von einem nicht
weiter dargestellten Antrieb erzeugte Bewegung in Pfeilrichtung 9 wird gemeinsam
mit dem Blaszylinder 8 das überbrückungsschaltstück 6 in die unterhalb der Mittellinie
5 ersichtliche Ausschaltposition gezogen. Dabei wird das im vom Blaszylinder umschlossenen
Raum 10 enthaltene Druckgas komprimiert, bis das Überbrückungsschaltstück 6 vom
feststehenden Schaltstück 3 abläuft und damit die Trennstrecke T für die Beströmung
mit dem bis dahin komprimierten Druckgas freigibt. Das Druckgas entweicht durch
die düsenförmig gestalteten Schaltstücke 3, 4 und löscht den im Kontaktsystem gezogenen
Lichtbogen im natürlichen Stromnulldurchgang.
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Zum Löschen von Kurzschlußströmen ist der volle Blas druck der Blaseinrichtung
erforderlich, während bei kleinen, insbesondere kapazitiven Strömen, die vom Kontaktsystem
3, 4, 6 geschaltet werden, ein geringerer Blasdruck erwünscht ist. Hierzu wird das
überbrückungsschaltstück 6 in geeigneter Weise als Stellglied für eine Steuerung
des Blasdruckes herangezogen.
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Eine erste Ausführungsform des Überbrückungsschaltstückes zeigt die
Figur 2. Das überbrückungsschaltstück 6 besteht aus einer im wesentlichen zylindrischen
Hülse 6a, die in ihrem Innern gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete Kontaktfinger
11 umschließt. Die Kontakt-
finger 11 haben Kontaktdruckfedern 12
an ihren beiden Enden, die sich an ringförmigen Vorsprüngen 13 mit einer Schulter
14 unter der Kraft der Federn abstützen.
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Die Hülse 6a ist mantelseitig mit mehreren Durchtrittsöffnungen 15
ausgestattet, die ein Durchströmen des Löschgases aus dem Kompressionsraum 10 (Fig.
1) in das Innere der Hülse 6a und damit in die Schaltstücke 3, 4 gestatten. Hierzu
sind die langgestreckt ausgebildeten Kontaktfinger 11, wie die Fig. 2 erkennen läßt,
gewölbt, so daß sie einen nach außen ballig geformten Korb bilden, der von der Hülse
6a umfaßt ist Die bogenförmigen Kontaktstäbe 11 bilden bei der Stromübertragung
zwischen den feststehenden Schaltstücken 3, 4 einzelne parallele Strompfade, die
sich in Abhängigkeit vom fließenden Strom mehr oder weniger anziehen. Dabei federn
bei stärkeren Strömen die Kontaktfinger 11 stärker durch und verdämmen die Durchtrittsöffnungen
15.
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Die Figur 3 zeigt den von den Kontaktfingern 11 gebildeten Zwischenraum
Z in der Ruhelage, Bei Kurzschlußströmen werden die Kontaktfinger 11 so stark nach
innen zusammengezogen, daß sich eine aus Fig. 4 ersichtliche Stellung der Kontaktfinger
mit stark verringertem Zwischenraum zwischen den einzelnen Kontaktfingern 11 ergibt.
In der Ruhelage biegen sich die Kontaktfinger 11 wieder zurück, d h. sie sind wieder
bogenförmig und bilden Zwischenräume Z zwischen den einander zugewandten Seitenkanten
(Fig. 5) In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform des Überbrückungsschaltstückes
6 schematisch dargestellt, wobei für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet
sind.
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In dieser Ausführungsform sind die Kontaktstäbe 11 nicht gebogen,
sondern langgestreckt geradlinig ausgebildet. Sie haben beispielsweise das aus der
Figur 7 oder aus Fig. 8 er-
sichtliche schindelartige Profil, das
eine seitliche Überdeckung der Kontaktfinger 11 ermöglicht. Die Kontaktfinger 11
nehmen unter der Kraft der Federn 12, die aus der Figur 7 ersichtliche Ruhelage
ein, d. h. sie haben zwischen sich Zwischenräume, durch die Druckgas in das Innere
der Hülse 6 während des Ausschaltvorganges entweichen kann. Ein erstes schindelartiges
Profil der Kontaktfinger, das der Darstellung nach Fig. 7 entspricht, ergibt sich
aus Fig. 9 mit einer Stellung der Kontaktfinger etwa bei Nennstromstärke.
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Die Figur 10 beschreibt eine zwischenraumlose Kontaktfingerüberdeckung
mit einer Versperrung der Durchtrittsöffnungen 15 für Druckgas bei Strömen in der
Größenordnung des Kurzschlußstromes.
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Die zweite Auführungsform des schindelartigen Profils geht als Einzelheit
aus Fig.11 für kleine Ströme und Fig. 12 für große Ströme hervor.
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In allen Ausführungsformen ergibt sich eine stromabhängige Steuerung
des Gasdurchsatzes während des Druckaufbaues beim Ausschalten.
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Das in Fig. 1 dargestellte Kolben-Zylinder-System zur Erzeugung der
Löschgasströmung wird von einem nicht weiter dargestellten Schalterantrieb bewegt,
der gleichzeitig auf das Stellglied (das Überbrückungsschaltstück 6) einwirkt.
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Die in der Einschaltposition beschriebene Offenstellung des Stellgliedes
(Uberbrückungsschaltstück 6) ergibt die Möglichkeit, eine Gasumwälzung durch Konvektion
oder Zwangs strömung zu bewirken, so daß man bei gleichen wirksamen Querschnitten
der stromführenden Schalterteile den Nennstrom ohne Steigerung der Temperatur im
Innern des Schalters erhöhen,kann.
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12 Figuren 4 Ansprüche
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