DE3224778C2 - Electrical switching chamber with auxiliary arc for an autopneumatic pressure gas switch - Google Patents
Electrical switching chamber with auxiliary arc for an autopneumatic pressure gas switchInfo
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Abstract
Das Problem, die von Autokompressionsschaltern für das Ausschalten großer Kurzschlußströme benötigte Antriebsenergie und Ausschaltzeit zu verkleinern, wird wie folgt gelöst: Ein bewegbarer Zylinder ist an beiden Stirnseiten durch gasdicht über Rohre und Düsen gleitende Wände abgeschlossen. Im Innern des zylindrischen Hohlraumes stellt ein feststehender Kolben zwei Räume her. Ein erster Teilraum, in dem das Löschgas mechanisch komprimiert wird, umgibt die Düsenanordnung. Ein zweiter Teilraum nimmt Schaltstücke auf zur Erzeugung eines Hilfslichtbogens, der das Löschgas zur Erhöhung seiner Unterbrecherwirkung in den ersten Teilraum und von dort in die Düsen treibt.The problem of reducing the drive energy and switch-off time required by auto-compression switches to switch off large short-circuit currents is solved as follows: A movable cylinder is closed at both ends by walls that slide gas-tight over pipes and nozzles. Inside the cylindrical cavity, a stationary piston creates two spaces. A first sub-space, in which the extinguishing gas is mechanically compressed, surrounds the nozzle arrangement. A second compartment accommodates contact pieces to generate an auxiliary arc, which drives the extinguishing gas into the first compartment and from there into the nozzles to increase its interrupter effect.
Description
a) einer ersten Düse (5) aus elektrisch leitendem Material und einer zu dieser gleichachsig in stirnseitigem Abstand angeordneten zweiten Düse (6) aus elektrisch isolierendem Material, die beide an je einem Abströmrohr (7, 9) befestigt sind;a) a first nozzle (5) made of electrically conductive material and one coaxial to this in a second nozzle (6) made of electrically insulating material and arranged at a distance from the end, both of which are each attached to a discharge pipe (7, 9);
b) einer Kompressionseinrichtung für das Lichtbogen-Löschgas mit einem feststehenden Kompressionskolben (42), der die zweite Düse (6) umschließend von dieser getragen wird, und mit einem bewegbaren Kompressionszylinder (50), der vorwiegend mit seinem die Düsen im Einschaiizustand und während eines Teiles des Ausschaltvorganges vorwiegend umgebenden, elektrisch isolierenden und durch eine Stirnwand (40) abgeschlossenen Teilzylinder (3) den Druckraum (A) begrenzt sowie mit seinem antriebsseitigen elektrisch leitenden Teilzylinder (23) ein Dauerstromschaltstück bildet, das mit einem feststehenden Dauerstromschaltstück (25) zusammenarbeitet;b) a compression device for the arc extinguishing gas with a stationary compression piston (42) which is carried by the second nozzle (6) surrounding it, and with a movable compression cylinder (50), which predominantly with its the nozzles in the einaiizustand and during a Part of the disconnection process mainly surrounding, electrically insulating and closed off by an end wall (40) partial cylinder (3) delimits the pressure chamber (A) and with its drive-side electrically conductive partial cylinder (23) forms a continuous current switching piece which works together with a fixed continuous current switching piece (25);
c) einem hohlzylindrischen, bewegbaren Lichtbogenschal.lstück (8), das mit dem bewegbaren Dauerstromschaltstück (2*) elektrisch und mechanisch verbunden innerhalb der zweiten elektrisch isolierenden Düse (6) gleitend geführt ist und mit der auch als feststenendes Lichtbogenschaltstück dienenden elektrisch leitenden Düse (5) so zusammenarbeitet, daß die Lichtbogenschaltstücke während des Ausschaltvorganges nach den Dauerstromschaltstücken öffnen und während des Einschaltvorganges vor diesen schließen;c) a hollow cylindrical, movable arc shell.lstück (8), the one with the movable permanent current switch (2 *) electrically and mechanically connected within the second electrically insulating nozzle (6) is slidably guided and with the also as a fixed arcing contact serving electrically conductive nozzle (5) cooperates so that the arcing contact pieces open after the continuous current contacts during the switch-off process and before them during the switch-on process conclude;
elektrisch leitenden Teilzylinder (23) in elektrischem Kontakt;electrically conductive partial cylinder (23) in electrical contact;
h) das Lichtbogenschaltstück (8) ist mit dem inneren, elektrisch leitendem Teil der Stirnwand (41) elektrisch und mechanisch verbunden.h) the arc switch (8) is connected to the inner, electrically conductive part of the end wall (41) electrically and mechanically connected.
2. Elektrische Schahkammer nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch das Merkmal: zwischen den Druckräumen (A) und (B) ist ein Gasdurchlaß angeordnet. 2. Electric Shah Chamber according to claim 1, characterized by the feature: a gas passage is arranged between the pressure chambers (A) and (B).
Gegenstand der Erfindung und AnwendungsbereichSubject matter of the invention and scope
Die Erfindung betrifft elektrische Schaltkammern mit Hilfslichtbogen für einen autopneumatischen Druckgasschalter gemäß dem Patentanspruch 1. Insbesondere gilt die Erfindung solchen Hochspannungsschaltkammern, bei denen die Lichtbogen-Löschwirkung von mechanisch komprimiertem Druckgas durch die Mitwirkung eines Hilfslichtbogens verstärkt werden soll. Der Anwendungsbereich erstreckt sich auf das Öffnen und Schließen von Stromkreisen besonders in Netzen hoher Betriebsspannungen der elektrischen Energieversorgung. The invention relates to electrical switching chambers with auxiliary arcs for an autopneumatic pressure gas switch according to claim 1. In particular, the invention applies to such high-voltage switching chambers, in which the arc extinguishing effect of mechanically compressed pressurized gas through the cooperation an auxiliary arc is to be reinforced. The scope extends to opening and Closing circuits, especially in networks with high operating voltages for electrical energy supply.
Stand der TechnikState of the art
30 Eine Hochspannungsschaltkammer mit Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist durch die Druckschrift DE-OS 31 13 325 bekannt geworden. Bei dieser Schaltkammer wird der Ausschaltlichtbogen einer Gasströmung ausgesetzt, für deren Zustandekommen eine aus Kolben und Zylinder bestehende Kompressionseinrichtung kurz vor derk Ziehen des Ausschaltlichtbogens die Druckdifferenz herstellt. Die Vorkompression des Lichtbogen-Löschgases erfolgt demnach rein mechanisch, und das erfordert eine große Antriebsenergie. 30 A high-voltage switching chamber with features according to the preamble of claim 1 is known from DE-OS 31 13 325. In this switching chamber, the switch-off arc is exposed to a gas flow, for which a compression device consisting of piston and cylinder produces the pressure difference shortly before the switch-off arc is drawn. The pre-compression of the arc extinguishing gas is therefore purely mechanical, and that requires a large amount of drive energy.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Energie eines Hilfslichtbogens zur Erhöhung des Lichtbogen-Löschgasdrucks mitheranzuziehen, um so die mechanisehe Antriebsenergie zu verkleinern.It has already been proposed to use the energy of an auxiliary arc to increase the arc-extinguishing gas pressure to be included in order to reduce the mechanical drive energy.
Bei einer Version gemäß der Druckschrift DE-OS 26 28 040 ist innerhalb eines ungeteilten Kompressionsraumes eine während des Ausschaltvorganges öffnende und einen Hilfslichtbogen ziehende Hilfsschaltstelle angeordnet. Im Wesentlichen läßt sich dazu folgendes vermerken: In a version according to the document DE-OS 26 28 040, an opening during the switch-off process is within an undivided compression chamber and arranged an auxiliary arc drawing auxiliary switching point. Essentially, the following can be said about this:
a) Der Hilfslichtbogen erhöht den Druck des Lichtbogen-Löschgases nur durch seine Wärme-Emission.a) The auxiliary arc increases the pressure of the arc extinguishing gas only through its heat emission.
Eine Druckerhöhung der Gasmenge pro Volumeneinheit, wie sie vorteilhaft die mechanische Kompression bewirkt, findet dabei nicht statt.An increase in pressure in the amount of gas per unit volume, as is advantageous for mechanical compression causes does not take place.
b) Die Einströmöffnungen der Doppeldüsen sind durch einen relativ langen axialen Ringkanal mit dem Kompressionsraum verbunden. In diesem Ringkanal erfährt das hindurchströmende Gas einen Druckverlust. Dementsprechend kann weniger Gas durch die Doppeldüsen strömen, was die Lichibogenkühlung vermindert.b) The inflow openings of the double nozzles are through a relatively long axial ring channel connected to the compression room. In this ring channel, the gas flowing through experiences a Pressure drop. Accordingly, less gas can flow through the double nozzles, which causes the Lichibog cooling reduced.
c) Die Hilfsschaltstelle befindet sich auf der Seite des Düsenkörpers aus elektrisch leitendem Material. Diese ungünstige Lage erfordert für die Reihenschaltung der Hilfsschaltstelle mit der Haupt-c) The auxiliary switching point is located on the side of the nozzle body made of electrically conductive material. This unfavorable location requires the series connection of the auxiliary switching point with the main
schaltstelle eine zusätzliche Isolieranordnung, was die Konstruktion kompliziert.switch point an additional insulation arrangement, which complicates the construction.
Bei einer anderen Version gemäß der Druckschrifl DE-OS 24 03 300 ist die Hilfsschaltstelle in einem besonderen Raum angeordnet. Die eine, den Doppeldüsen zugekehrte Wand dieses Raumes ist feststehend. Die andere Raumw.^id ist mit dem Schaltkammerantrieb verbunden und demnach bewegbar.In another version according to the printed document DE-OS 24 03 300, the auxiliary switching point is in a special one Space arranged. The one wall of this room facing the double nozzles is fixed. the other Raumw. ^ id is connected to the switching chamber drive and therefore movable.
Sobald, während eines Ausschaltvorganges, die Hilfsschaltstelle öffnet und einen Lichtbogen zieht, erhöht seine Wärme-Emission den Gasdruck im Hilfsschaltstel-Ienraum; auf seine bewegbare Stirnwand drückt das erhitzte Gas und unterstützt den Schaltkammerantrieb.As soon as, during a switch-off process, the auxiliary switching point opens and draws an arc, increased its heat emission the gas pressure in the auxiliary switchgear room; the heated presses on its movable front wall Gas and supports the switching chamber drive.
Als ungünstig anzusehen ist die gegenüber der vorstehend charakterisierten Version prinzipiell beibehaltene Anordnung der Doppeldüsen relativ zum Kompressionsraum für das Lichtbogen-Löschgas. Und besonders deutlich erkennbar ist, daß die Anordnung der Hiifsschaitsteüe auf der Seite des elektrisch feilenden Düsenkörpers ein zusätzliches, hier das Gasabströmrohr umhüllendes Isolierrohr erfordert, was neben einem Bauteil mehr auch eine Behinderung der Ableitung der Dauerstrom-Verlustwärme bedeutet.The one above is to be regarded as unfavorable characterized version basically retained the arrangement of the double nozzles relative to the compression chamber for the arc extinguishing gas. And it is particularly clear that the arrangement of the Hiifsschaitsteüe on the side of the electric filing Nozzle body requires an additional insulating tube enveloping the gas discharge tube here, which in addition to one Component also means a hindrance to the dissipation of the continuous current heat loss.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Die Erfindung soll eine elektrische Schaltkammer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterbilden, daß eine darin zusätzlich angeordnete Hilfsschaltstelle einen Lichtbogen erzeugt, dessen Energie den Schaltkammerantrieb entlastet, so daß er kleiner gebaut werden kann. Ausgangspunkt der Weiterbildung soll eine Schaltkammerausführung sein, bei der bereits eine optimale Anströmung dtr Doppeldüsen mit Lichtbogen-Löschgas sowie eine hohe dielektrische Festigkeit der Löschstrecke nach der Stromunterbrechung gegeben sind.The invention is to develop an electrical switching chamber according to the preamble of claim 1 in such a way that an auxiliary switching point additionally arranged therein generates an arc, the energy of which relieves the switching chamber drive so that it can be made smaller. The starting point of the development should be a switching chamber design in which there is already an optimal flow of the double nozzles with arc extinguishing gas and a high dielectric strength of the extinguishing path after the power interruption.
Lösung der AufgabeSolution of the task
Die vorstehend gestellte Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.The object set above is achieved by the features specified in claim 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen kennzeichnen die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale.Advantageous further developments characterize the features specified in the subclaims.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbcispiels erläutert.In the following the invention is illustrated by means of an exemplary embodiment explained.
AusführungsbeispielEmbodiment
F i g. 1 Längsschnitt durch die Schaltkammer.F i g. 1 Longitudinal section through the switching chamber.
F i g. 2 Schaltkammer bei der Unterbrechung eines Kurzschlußstromes: aus Symmetriegründen sind nur die Schnittkonturen oberhalb der Schaltkammer-Mittelachse gezeichnet.F i g. 2 Switching chamber when a short-circuit current is interrupted: for reasons of symmetry, only the Cut contours drawn above the switching chamber center axis.
F i g. 3 Schaltkammer im ausgeschalteten Zustand.F i g. 3 Switching chamber when switched off.
Zu F i g. 1To F i g. 1
In einem nicht dargestellten Schaltgefäß aus Isolierstoff sind zwei Düsen 5, 6 in axialem Abstand koaxial angeordnet. Die Düse 6 besteht aus elektrisch isolierendem Material und die Düse 5 aus elektrisch leitendem. Beide Düsen umgibt ein aus zwei Teilzylindern zusammengesetzter Kompressionszylinder 50. Der Teilzylinder 3 ist aus Isolierstoff angefertigt. Der Teilzylinder aus elektrisch leitendem Material 23 dient auch als bewegbares Daucrstromschaltstrek. Dazu gehören die feststehenden Schaltstücke 12 und 25.In a switching vessel (not shown) made of insulating material two nozzles 5, 6 are arranged coaxially at an axial distance. The nozzle 6 consists of electrically insulating Material and the nozzle 5 made of electrically conductive. Both nozzles are surrounded by one composed of two partial cylinders Compression cylinder 50. The partial cylinder 3 is made of insulating material. The partial cylinder from Electrically conductive material 23 also serves as a movable continuous current switching section. These include the fixed ones Contact pieces 12 and 25.
Der Kompressionszylinder ist an den Stirnseiten abgeschlossen, wobei die Abschliißwände über die Abslrömrohrc 7,9 und die Düse 5 gleiten. Die Stirnwand 40 aus Isolierstoff schließt den Teilzylinder 3 ab, und die sowohl aus Isolierstoff als auch aus elektrisch leitendem Material zusammengesetzte Stirnwand 41 den Teilzylinder 23. Den Innenraum des Kompressionszylinders 50 unterteilt ein kreisringförmiger feststehender Kompressionskolben 42 in die Räume A und B. Im Teilraum A wird das Lichtbogen-Löschgas durch Zusammenwirken des abgeschlossenen Teilzylinders 3 mit dem Kompressionskolben 42 mechanisch komprimiert. Im Teilraum B erhöht insbesondere während einer Kurzschlußstromunterbrechung ein Hilfslichtbogen den Gasdruck.The compression cylinder is closed at the end faces, the end walls sliding over the discharge pipe 7, 9 and the nozzle 5. The end wall 40 of insulating material includes the partial cylinder 3 decreases, and the both made of insulating material and of electrically conductive material assembled end wall 41 the sub-cylinder 23. The interior of the compression cylinder 50 divides an annular stationary compression piston 42 in the spaces A and B. In the sub-space A the arc extinguishing gas is mechanically compressed by the interaction of the closed part-cylinder 3 with the compression piston 42. In subspace B , an auxiliary arc increases the gas pressure, particularly during a short-circuit current interruption.
Zur Erzeugung dieses Hilfslichtbogens sind im Teilraum B als Hilfsschaltstelle dienende Lichtbogenschaltstücke vorgesehen. Das feststehende Lichtbogenschaltstück 43 trägt der Kompressionskolh-->i 42 und das be- wegbare 44 der metallische Bereich der Stirnwand 41; an ihr ist auch das bewegbare Schaltstück 8 für den Hauptlichtbogen befestigt. An dem isolierenden Teil dieser Stirnwand greift außen die Antriebsstange 30 an. Den Strcmübergang vom feststehenden Hilfslichtbogenschaltstück 43 zum bewegbaren Dauerstromschaltstück 23 stellt der Schleifkontakt 25 her. Im eingeschalteten Zustand des Schalters überbrückt das bewegbare Dauerstromschaltstück die Hilfslichtbogünschaitstücke.To generate this auxiliary arc, arcing contact pieces serving as auxiliary switching points are provided in subspace B. The fixed arc contact 43 is carried by the compression piston -> i 42 and the movable part 44 is carried by the metallic area of the end wall 41; the movable contact piece 8 for the main arc is also attached to it. The drive rod 30 engages the insulating part of this end wall on the outside. The current transition from the fixed auxiliary arc contact piece 43 to the movable continuous current contact piece 23 is produced by the sliding contact 25. When the switch is in the switched-on state, the movable continuous-current switching piece bridges the auxiliary arcing switch pieces.
Zu F i g. 2To F i g. 2
Bei der Unterbrechung eines Stromes ziehen zunächst die Schaltstücke 43, 44 einen Hilfslichtbogen 46. Kurz darauf, und zwar nach der hier nicht gezeigten Kommutierung des Kurzschlußstromes von der. Dauerstromschaltstücken 23,25 auf die Lichtbogenschaltstükke 5, 8, bildet sich dort der zu unterbrechende Ksuptlichtbogen 47.When a current is interrupted, the contact pieces 43, 44 first draw an auxiliary arc 46. Shortly thereafter, namely after the commutation of the short-circuit current, not shown here, from the. Continuous current contacts 23,25 on the arcing switch pieces 5, 8, the main arcing to be interrupted is formed there 47.
Inzwischen hat der Hilfslichtbogen an den Lichtbogenschaltstücken 43, 44 den Gasdruck im Raum B erhöht. Infolge der Druckdifferenz strömt das Gas, wie durch Pfeile angedeutet, durch den Kanal 48 in den Raum A ein und vergrößert darin den Druck, indem es die Gasdichte weiter erhöht. Das so zusätzlich verdichtete Löschgas im Raum A strömt auf kürzestem Weg dem Lichtbogen zu und bewirkt durch Kühlung seine Unterbrechung. Im Kanal 48 kann ein Rückschlagventil eingebaut sein.In the meantime, the auxiliary arc at the arcing contacts 43, 44 has increased the gas pressure in space B. As a result of the pressure difference, the gas flows, as indicated by arrows, through the channel 48 into the space A and increases the pressure therein by further increasing the gas density. The extinguishing gas additionally compressed in this way in room A flows by the shortest route to the arc and causes it to be interrupted by cooling. A check valve can be installed in channel 48.
Der dargestellte Überströmkanal 48 bedeutet bereits eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung. Ohne diesen Kanal bewirkt die durch den Hilfslichtbogen erzeugte G*sdruckerhöhung in dem dann abgeschlossenen Raum B eine Kraft auf die Stirnwand 41 des Kompressionszylinders SC. Dadurch wird der Schait'icammerantrieb ebenfalls entlastet und läßt sich entsprechend kleiner dimensionieren.The illustrated overflow channel 48 already represents an advantageous development of the invention. Without this channel, the gas pressure increase generated by the auxiliary arc in the then closed space B causes a force on the end wall 41 of the compression cylinder SC. As a result, the load chamber drive is also relieved and can be dimensioned correspondingly smaller.
Zu F i g. 3To F i g. 3
Nach der Unterbrechung des Lichtbogens habon bewegte Schaltstücke und Kompressionszylinder die Ausschaltstellung erreicht. Sie ist durch den nun freien Gasraum zwischen den Düsen 5, 6 gekennzeichnet. Das elektrische Feld bestimmen die Verbundelektrode 5, 28 auf der einen Seite und der großflächige Elektrodenkörper 42 auf der anderen.After the interruption of the arc habon moved Contact pieces and compression cylinder reached the switch-off position. She is through the now free gas space marked between the nozzles 5, 6. The electrical field is determined by the composite electrodes 5, 28 on the one hand and the large-area electrode body 42 on the other.
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Applications Claiming Priority (2)
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Publications (2)
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- 1982-07-01 DE DE19823224778 patent/DE3224778C2/en not_active Expired
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| AF | Is addition to no. |
Ref country code: DE Ref document number: 3113325 Format of ref document f/p: P |
|
| OAV | Applicant agreed to the publication of the unexamined application as to paragraph 31 lit. 2 z1 | ||
| 8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8162 | Independent application | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |