DE3128473A1

DE3128473A1 - Kompressionskolbenschalter

Info

Publication number: DE3128473A1
Application number: DE19813128473
Authority: DE
Inventors: Lutz Dr. Birr Aargau Niemeyer; Klaus Prof. Dr. Wettingen Aargau Ragaller
Original assignee: Bbc AG Brown Boveri & Cie 5401 Baden Aargau; BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1981-06-30
Filing date: 1981-07-18
Publication date: 1983-01-13
Also published as: US4431878A; JPS587729A; CH656976A5

Description

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Kompressionskolbenschalter

Die Erfindung betrifft einen Kompressionskolbenschalter gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiger Schalter ist aus der DE-AS 20 39 240 bekannt. Bei diesem Schalter weist die mit dem ersten Schaltstück verbundene Düse im Bereich des Düsenengnis ein ringförmig ausgebildetes Graphitteil auf, welches über einen Stromabnehmer mit dem als röhrenförmige Hülse ausgebildeten Hauptkontakt des zweiten Schaltstückes elektrisch leitend verbunden ist. Das Graphitteil ist dazu vorgesehen, um .den am zweiten Schaltstück befindlichen Fusspunkt des beim Ausschalten zwischen den Schaltstücken gezogenen Lichtbogens aufzunehmen, sobald der Abstand zwischen den Schaltstücken einen vorbestimmten Wert erreicht. Da der Lichtbogen dann zwischen der Düse und dem mit der Düse verbundenen Schalt-" stück brennt, bleibt der Abstand der Fusspunkte des Lichtbogens konstant, wodurch eine unnötige Längung des Lichtbogens vermieden und die Schaltleistung erhöht werden soll.

Hierbei wird jedoch das nach der Lichtbogenlöschung im

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Stromnulldurchgang durch die wiederkehrende Spannung in der zwischen den Schaltstücken befindlichen Löschzone erzeugte elektrische Feld in den - zwar unter hohem Druck stehenden, so doch schmal ausgebildeten und thermisch stark belasteten - zwischen Düse und erstem Schaltstück befindlichen Teil des Kompressionsraumes gedrängt. Ausserdem wird durch den Bogenansatz auf der Düse eine hohe Oberflächentemperatur hervorgerufen. Beide Phänomene führen zu einer Beeinträchtigung der dielektrischen Verfestigung der Löschzone.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Schalter der gattungsgemässen Art zu schaffen, bei dem die dielektrische Verfestigung der Löschzone dadurch erhöht wird, dass die Feldzusammendrängung zwischen Düse und erstem Schaltstück weitgehend vermieden wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst. Der erfindungsgemässe Schalter zeichnet sich dadurch aus, dass die Abschaltleistung, insbesondere im Kurzschlussfall und bei Phasenopposition, gegenüber vergleichbaren bekannten Schaltern mit einfachen Mitteln erhöht ist. Insbesondere werden Ueberschläge über isolierende Teile eliminiert, da keine feldbelasteten Isolierstoffoberflächen auftreten. Abmessungen und Anordnung der die Zufuhr von frischem Löschgas aus dem Kompressionsraum bestimmenden Teile, wie Zuströmkanal und Düsenengnis, können nun unabhängig von dielektrischen Ueberlegungen gestaltet werden, da diese Teile feldentlastet sind. Da das elektrische Feld im wesentlichen durch die Formen von ringförmigem Teil und Abschirmung bestimmt ist, lässt sich das dielektrische Verhalten der Löschzone unabhängig vom Lichtbogen-Löschverhalten optimieren. Vorteilhaft ist ferner, dass das Düsenengnis feldentlastet ist, da es sich innerhalb einer Kapsel aus leitfähigem Material befindet.

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Durch Ausgestaltung des erfindungsgemässen Schalters gemäss den Merkmalen von Patentanspruch 2 lassen sich die Strömungsverhältnisse im Bereich zwischen zweitem Schaltstück und Engnis der Vorrichtung zum Führen der Löschgasströmung beeinflüssen»

Die Vorteile weiterer Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung in stark vereinfachter Form dargestellt.

Hierbei zeigt die einzige Figur eine Aufsicht auf einen Schnitt durch die Kontaktanordnung des erfindungsgemässen Kompressionskolbenschalters·

Die in Fig. 1 dargestellte Kontaktanordnung ist im wesentlichen rotationssymmetrisch und weist ein feststehendes 1 und ein bewegliches Schaltstück 2 auf. Das feststehende Schaltstück 1 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 greift der Abbrandkontakt 4 des feststehenden Schaltstückes 1 in den hohl ausgebildeten und mit einem Engnis 16 versehenen Abbrandkontakt 6 des beweglichen Schaltstückes 2 ein und sind die Kontaktfinger des feststehenden Dauerstromkontaktes 3 gegen die Aussenflache eines rohrförmig ausgebildeten Dauerstromkontaktes 5 des beweglichen Schaltstückes 2 gepresst.

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Am beweglichen Dauerstromkontakt 5 ist ein strömungsführendes Teil 7 befestigt. Dieses Teil 7 weist ein ringförmiges Teil 8 aus schwach leitfähigem Material, wie etwa kohlenstoffgefülltem Polytetrafluoräthylen, und ein zylinderförmiges Isolierstoffteil 9 auf. Das ringförmige Teil 8 weist vorzugsweise einen spezifischen elektrischen Widerstand von 10 -10 (-Ω-« m) auf und steht in elektrisch leitender Verbindung mit dem Schaltstück 2. Es bildet ein erstes Düsenengnis 15 der Löschzone. Das zylinderförmige Isolierstoffteil 9 ist zwischen dem ringförmigen Teil 8 und dem als Abschirmung wirkenden feststehenden Dauerstromkontakt 3 vorgesehen und weist eine über das freie Ende des ringförmigen Teils 8 hinausgehende axiale Erstreckung auf. Das strömungsführende Teil 7 ist derart an dem beweglichen Schaltstück 2 befestigt, dass es mit dem Abbrandkontakt 6 einen Zuströmkanal 12 begrenzt, durch den - wie durch Pfeile angedeutet ist - beim Ausschalten aus einer Kompressionseinrichtung 10, welche einen feststehenden Kompressionskolben 11 aufweist, Löschgas in die zwischen den Abbrandkontakten 4 und 6 befindliche Löschstrecke geblasen wird. Dieses Druckgas expandiert durch die Engnisse 15 und 16. Durch Oeffnungen 13 im ringförmigen Teil 8 wird zusätzlich kaltes Löschgas in einen vom ringförmigen Teil 8 und dem Isolierstoffteil 9 begrenzten Raum 14 eingeblasen. Dieses Gas mischt sich mit dem heissen, aus dem Engnis 15 austretenden Löschgas und verbessert damit dessen dielektrische Festigkeit.

Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Anordnung besteht nun darin, dass das ringförmige Teil 8 den innerhalb dieses Teiles liegenden Bereich, wie etwa den Zuströmkanal· l·2 und den Abbrandkontakt 6 feldmässig abschirmt. Das nach der Löschung des AusschaltMchtbogens durch die wiederkehrende Spannung hervorgerufene eiektrische Feld ist daher im wesentlichen auf den Bereich zwischen dem Abbrandkontakt 4 und dem

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ringförmigen Teil 8 konzentriert, wobei der als Abschirmung wirkende Dauerstromkontakt 3 für eine Feldentlastung des Abbrandkontaktes 4 sorgt. Da der Zuströmkanal 12 und der Abbrandkontakt 6 im wesentlichen feldentlastet sind, lässt sich deren Geometrie unabhängig von dielektrischen Ueberlegungen gestalten. Feldbelastete Materialien in der Nähe des Schaltlichtbogens werden vermieden und es wird gleichzeitig möglich, die Löschgaszuströmung beliebig zu gestalten.

Der Totwasserbereich, der sich zwischen dem aus dem Engnis 15 austretenden Freistrahl und dem Isolierstoffteil 9 ausbildet, könnte unter Umständen zur Heissgasrezirkulation führen, und dadurch die dielektrische Festigkeit der Schaltstrecke herabsetzen. Dieser Effekt kann durch das aus den' Ooffnuivpn 13 zu.strömend ο kühle Löschgas aber bei einem qeringen Gasdurchsatz mit Sicherheit verhindert werden.

Wird die Oberfläche des Teils 8 an denjenigen Stellen mit einer Isolierstoffbeschichtung versehen, welche besonders stark feldbelastet sind, so wird zusätzlich bewirkt, dass allfällige Durchschläge zwischen Teil 8 und dem feststehenden Schaltstück 1 über die Beschichtung in den Bereich des Düsenengnisses 15 umgelenkt werden. Solche Durchschläge können gegebenenfalls bei kleinerem Schalthub auftreten. Durch die Beschichtung wird die Zerstörung der feldbelasteten Oberfläche des ringförmigen Teils 8 infolge Lichtbogenfusspunktsbildung und damit eine wesentliche Reduktion der dielektrischen Festigkeit der Löschstrecke in allen Schaltfällen mit Sicherheit vermieden.

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Be zeichnungs 1. i .s t e

1 feststehendes Schaltstück

2 bewegliches Schaltstück

3 feststehender Dauerstromkontakt

4 feststehender Abbrandkontakt

5 beweglicher Dauerstromkontakt

6 beweglicher Abbrandkontakt

7 stromführendes Teil

8 ringförmiges Teil

9 Isolierstoffteil

Kompressionseinrichtung Kompressionskolben Zuströmkanal

Bohrungen

Totwasserraum

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Engnisse

Claims

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P a t e η t a η s p. r .ü c h e

Kompressionskolbenschalter mit zwei relativ gegeneinander verschieblichen Schaltstücken (1, 2) und mit einer mit einem ersten (2) der beiden Schaltstücke (1, 2) verbundenen Vorrichtung (7) zum Führen einer Löschgasströmung, durch die das zur Löschung des Schaltlichtbogens verwendete Löschgas durch mindestens ein Engnis (15, 16) von einem Kompressions- in einen Expansionsraum strömt, und bei der mindestens ein strömungsführendes ringförmiges Teil (8) aus leitfähigem Material vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Teil (8) mit dPiTi erstem Scha 1.1;;;tück (2) elektrisch leitend verbunden ist.
2. Kompressionskolbenschalter nach Patentanspruch I₇ dadurch gekennzeichnet, dass ausserhalb des ringförmigen Teils

(8) ein an diesem befestigtes zylinderförmiges Isolierstoff teil (9) vorgesehen ist, welches eine über das freie Ende des ringförmigen Teils (8) hinausgehende axiale Erstreckung aufweist.
3. Kompressionskolbenschalter nach einem der Patentansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass im ringförmigen Teil

(8) Oeffnungen (13) vorgesehen sind, welche den Kompressionsraum mit einem am freien Ende des ringförmigen Teils (8) befindlichen Totwasserraum (14) verbinden.
4. Kompressionskolbenschalter nach einem der Ansprüche 1

bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Teil (8) Material mit einem spezifischen elektrischen Widerstand zwischen 10⁴ und 10⁶ (-Qm) enthält.

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5. Kompressionskolbenschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige
Teil (8) auf seiner freien Oberfläche zumindest teilweise mit Isolierstoff beschichtet ist.