DE3234971A1

DE3234971A1 - Hochspannungsschaltkammer

Info

Publication number: DE3234971A1
Application number: DE19823234971
Authority: DE
Inventors: Ernst Prof. Dr.techn.habil. 1000 Berlin Slamecka
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-03-30
Filing date: 1982-09-17
Publication date: 1983-07-07
Also published as: DE3234971C2

Description

Hochspannungsschaltkammer , P 32 34 971.8
Zusatz zu DE-OS 31 13 325 Gegenstand der DE-OS 31 13 325 Die oben genannte Offenlegungsschrift betrifft Hochspannungs-Druckgasschaltkammern mit Vorkompression des Lichtbogen-Löschgases.
Als Itichtbogen-Unterbrechereinrichtung dient eine stationäre Doppeldüsenanordnung, Eine erste Düse besteht aus elektrisch leitfähigem Material und eine der ersten Düse achsial gegenüberliegende zweite Düse aus Isolierstoff.
Ein die Düsen zeitweilig umgebender Kompressionszylinder ist vorzugsweise aus Isolierstoff angefertigt und mit einer metallischen Hülse überzogen, die als bewegbares Dauerstromschaltstück fungiert.
Mit dem bewegbaren Dauerstromschaltstück ist ein Lichtbogenschaltstück mechanisch und elektrisch verbunden.
Gegenstand des Zusatzes Gegenstand des Zusatzes ist gleichfalls eine Hochspannungs-Druckgasschaltkammer mit Vorkompression des Lichtbogen Löschgases.
Stand der Technik Im Vergleich zu früheren Ausführungen, z.B. gemäß DE PS 27 03 550, ist in der Ausführung nach DE-OS 31 13 325 das Gestänge für den Antrieb von Kompressionszylinder und Schaltstücken außerhalb des Gasabströmrohres angeordnet.
Dadurch wird einerseits der Strömungswiderstand im Rohr verkleinert und somit die Ab strömung des Lichtbogenplasmas erleichtert.
Andererseits geht diese strömungstechnische Verbesserung zu Lasten der konstruktiven Einfachheit, denn nun braucht man zweiAntriebsstangen und entsprechende gopplungsvorrichtungen an die zu bewegenden Bauteile der Unterbrechereinrichtung.
Verbesserungsfähig sind bei früheren Ausführungen z.B. auch die verhältnismäßig große Länge des Gasabströmrohres auf der Antiebsseite, die Abdichtung der Unterbrechereinheit gegen Schaltplasmaaustritt und das Ausmaß der bisher erreichten Konstruktionsvereinfachung.
Aufgabe der erfinderischen Weiterentwicklung Die Abströmung des Schaltlichtbogen-Plasmas insbesondere in Richtung zur Antriebsseite der Unterbrechereinrichtung soll durch stark vergrößerte Abströsquerschnitte erheblich erleichtert und damit' die Ausschaltleistung erhöht werden.
Die zu bewegenden Bauteile der Unterbrechereinrichtung sollen mit dem Antrieb nur durch eine einzige zentral angeordnete Pleuelstange verbunden sein, ohne daß dabei die Gasabströmung nennenswert behindert wird.
Der konstruktive Aufbau der Schaltkammer, insbesondere von Isolierdüsenkörper, Kompressionskolben und Dauerstromschaltstücken soll wesentlich vereinfacht werden.
Das Austreten von Schaltlichtbogen-Plasma aus den Abström-und Expansionsbereichen der Unterbrechereinrichtung in den umgebenden Kaltgasraum soll verhindert; werden.
Das durch die Isolierdüse abströmende Gas soll in Verbindung mit dem bewegbaren Lichtbogenschaltstück und Gasabströmrohr den Schalterantrieb insbesondere bei der Unterbrechung von Kurzschlußströmen entlasten.
Darstellung der Erfindung Die gestellten Aufgaben der erfinderischen Weiterentwicklung werden durch die im Patentanspruch 1 sowie in den nachfolgenden Patentansprüchen definierten und an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläuterten Erfindungsmerkmale gelöst.
Ausführungsb eispiel Das Ausfiihrungsbeispiel zeigt einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Unterbrechereinrichtung (1) mit Vorkompression des Löschgases in der Schaltkammer (2).
In der Unterbrechereinrichtung stehen eine elektrisch leitfähige Düse (3) und eine elektrisch isolierende Düse (4) einander achsial gegenüber.
Die Düse (3) ist an dem ersten Abströmrohr (5) befestigt.
Dieses Gasabströmrohr erweitert sich konisch, weist am Ende des Hohlkegels einen Ansatz (6) auf und ist damit in ein kurzes Tragrohr (25) eingeführt.
An dem Flanschansatz dieses Tragrohres lagert der haubenförmige Expansionsraum (26).
Das Tragrohr (25) geht in die Kontaktfinger (8) über. Außerdem ist daran die Schirmelektrode (9) befestigt.
Die Isolierstoffdüse (4) und der ebenfalls aus Isolierstoff bestehende Kompressionskolben (10) bilden vorteilhaft eine Baueinheit. Getragen wird sie von dem Rohr (11).
So kann sich die Isolierstoffdse vorteilhaft bis an die Wand dieses Tragrohres (11) öffnen, was die Abströmung des Lichtbogenplasmas erheblich begünstigt und in der Folgte das Ausschaltvermögen erhöht.
Dank den großen Abmessungen des Tragrohres (11) ist die Verbindung mit der Düsen- Eolben- Baueinheit konstruktiv einfach und zuverlässig herstellbar.
Den tompressionskolben (10) umgibt im ein- und ausgeschalteten Zustand der zweiteilige Kompressions zylinder (12,13).
Die Düsen (3,4) umgibt dieser Zylinder während einer Ausschaltung bis zur Unterbrechung des Schaltlichtbogens.
Zusätzlich übt der Kompressionszylinder noch die Funktion eines bewegbaren Dauerstromschaltstücks aus.
Zu diesem Zweck ist ein Bauelement als Metallhülse (13) ausgebildet, die sich an einer Seite zu einer großflächigen Kontaktelektrode (14) erweitert.
An der entgegengesetzten Seite ist diese Hülse (13) in nicht näher dargestellten Weise mit dem Gasabströmrohr (16) verbunden. Der Durchmesser dieses Rohres gleicht nahezu dem Durchmesser des Tragrohres (11), und ist so wesentlich größer als die Durchmesser aller bisher bekannt gewordener Abströmrohre auf der Antriebsseite der Unterbrechereinrichtung.
Nun kann strömungstechnisch neutral und konstruktiv vorteilhaft eine einzige achsial angeordnete Pleuelstange (24) vorgesehen werden für den Antrieb von Kompressionszylinder, Schalt stücken und Gasabströmrohr. Die mechanische Ankopplung dieses Bauelements an die zu bewegenden Massen erfolgt durch den Bolzen (23).
Von der Hülse (13) des Kompressionszylinders übernehmen die schon genannten Eontaktfinger (8) auf der einen Seite, und auf der anderen die EontaktSinger (20) den Strom. Letztere gehen aus der Hülse (21) hervor, die an der Grundplatte (27) befestigt ist. Von der Grundplatte fließt der Strom entweder zu nicht dargestellten Anschlußklemmen dieser Schaltkammer oder zu einer zweiten gleichfalls nicht dargestellten Schaltkammer an demselben Schalterpol.
Während einer Stromunterbrechung verhindert der zylindrische tontaktfingertrSger (21) den Austritt heißer Schaltgase in den Isoliergasraum zwischen der Unterbrechereinrichtung (1) und der Wand des Schaltgefäßes (2). Dadurch gewinnt dieser Raum eine hohe und zuverlässige dielektrische Festigkeit.
In nicht dargestellter Weise ist auch dafür gesorgt, daß auf der Antriebsseite der Schaltkammer (2), und zwar an der tbergangsstelle zu einem nicht dargestellten Stützisolator kein heißes Schaltgas ausströmt.
Solche Maßnahmen wirken sich in verschiedener Hinsicht günstig aus, wenn etwa mehrere Schaltkammern in einer gemeinsamen Kapselung angeordnet sind, wie dies bei dreipolig gekapselten Schaltern und bei metallgekapselten Schalterpolen mit Mehrfachunterbrechung der Fall ist.
Das leicht düsenförmig ausgebildete Lichtbogenschaltrohr (17) und der Hohlkegel (18), dem in der Baueinheit das Gasabströmrohr (16) folgt, werden im Ablauf einer - nicht dargestellten -Ausschaltung durch- und angeströmt. Den dafür notwendigen Gasdruck erzeugt der tompressionszylinder.
Werden große Kurzschlußströme unterbrochen, dann vergrößert sich der Gasdruck im Kompressionszylinder infolge der angestiegenen Lichtbogenenergie. Gegen diesen erhöhten Gasdruck muß der Schalterantrieb arbeiten, was eine z.B. im Vergleich zu ölarmen Schaltern wesentlich höhere Antriebsenergie erfordert.
In der dargestellten Schalteinrichtung herrschen an den.zu- und abströmseitigen Oberflächen des Hohlkegels (18) unterschiedliche Gasdrücke, und zwar ist der Gasdruck auf der Anströmseite höher als auf der Abströmseite.
Dadurch wird auf das Gasabströmrohr und den mit ihm verbundenen Kompressionszylinder eine Kraft ausgeübt, die den Schalterantrieb unterstützt.
Eine derartige nützliche Rückwirkung des abströmenden Schaltgases auf den Schalterantrieb ist bei den bisher bekannt gewordenen Druckgasschaltkammern mit Vorkompression des Schaltgases nicht zu beobachten gewesen.
Bereits in der DE-OS 31 13 325 wurde eine Schaltkammer vorgestellt, in der es eine Wechselwirkung zwischen der Gasführungs-und Isolierfunktion praktisch nicht mehr gibt, was zum technischen Fortschritt erheblich beiträgt.
Unabhängig von der strömungstechnischen Optimierung konnte dort für den ausgeschalteten Zustand erreicht werden, daß eine Reihenschaltung von Gas- und Feststoffisolation die dielektrische Festigkeit der Schalstrecke wesentlich erhöht.
Mit der vorgelegten Weiterentwicklung gelang es den inherenten Vorteil dieser Schaltkammerausführung auszubauen.
Der Vergleich der beiden Eonstruktionen zeigt deutlich den vergrößerten dielektrischen Abstand zwischen den Potential führenden Bauteilen zu beiden Seiten der freien Gasstrecke (22) und eine erhöhte Wirksamkeit der Schirmelektroden (9,14) bei gleichzeitiger Wahrung des strömungstechnisch optimalen Abstands zwischen den Düsen (3,4).
Leerseite

Claims

Patentansprüche Schaltkammer mit Vorkompression des Schaltgases, mit einer feststehenden Doppeldüsenanordnung, bei der eine erste Düse aus elektrisch leitendem Material und eine zweite i)üse aus elektrisch isolierendem Material ausgeführt ist, mit einem Kompressionszylinder aus Isolierstoff, eine aufgeschobene Metallhülse tragend, und ein bewegbares Lichtbogenschaltstück aufweisend, das mit dem Kompressionszylinder und Dauerstromschaltstück verbunden ist, nach DE-OS 31 13 325, dadurch gekennzeichnet, daß ein Düsenkörper (4) und ein Kolbenkörper (10) eine bauliche Einheit bilden, daß die bauliche Einheit (4,10) an einem rohrförmigen Körper (11) angeordnet ist, und daß der Durchmesser des rohrförmigen Körpers (11) gleich groß oder ungefähr gleich groß ist wie der-Durchmesser des Kolbenkörpers (10).
2. Schaltkammer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Düsenkörper (4), ein Kolbenkörper (10) und ein rohrförmiger Körper (11) eine bauliche Einheit bilden, daß der Durchmesser des rohrförmigen Bereiches (11) gleich groß oder ungefähr gleich groß ist wie der Durchmesser des kolbenförmigen Bereiches (10), und daß die Baueinheit (4,10,11) aus elektrisch isolierendem Material besteht.
3. Schaltkammer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein innerhalb des tüsenkörpers (4) bewegbar angeordnetes insbesondere rohrförmiges Lichtbogenschalt stück (17) vorzugsweise konisch (18) in ein Rohr (16) übergeht, und daß der Durchmesser des Rohres (16) gleich groß oder kleiner ist als der Durchmesser des rohrförmigen Körpers (11).
4. Schaltkammer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Abströmrohr (16) und dem gompressionszylinder (12) eine mechanische Verbindung besteht und zwischen dem Abströmrohr (16) und der Metallhülse (13) eine sowohl mechanische als auch elektrische Verbindung hergestellt ist.
5. Schaltkammer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel der aus Isolierstof hergestellten Düse (4) kleiner, gleich oder größer ist als der Öffnungswinkel der aus Leitstoff bestehenden Düse (3).
6. Schaltkammer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während einer Ausschaltung mindestens das sich bewegende Rohr (16) von der feststehenden Hülse (21) wenigstens zeitweise umgeben ist, daß an der Hülse (21) oder an bewegbaren Bauteilen (16), (15) eine Gasdichtung angeordnet ist, und daß die Gasdichtung im Zeitbereich der Überdeckung der Bauteile (16) und (21) wirkt.
7, Schaltkammer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Rohres (6) größer, gleich groß oder kleiner ist als der Durchmesser des Elektrodenkörpers (9), daß an das Gasabströmrohr (6) ein Gas-Expansionsraum angeschlossen ist, und daß das Gasabströmrohr (6) und insbesondere der Gas-Expansionsraum gegenüber dem Isoliergasraum zwischen der Unterbrechereinrichtung (1) und dem Schaltgefäß (2) gasdicht oder nahezu gasdicht ausgebildet sind.
8. Schaltkammer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (6) mindestens teilweise aus elektrischem Widerstandsmaterial hergestellt ist.
9. Schaltkammer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Antrieb von Kompressionszylinder (12), Gasabströmrohr (16) und Schaltstücken (17), (13) eine Pleuelstange vorgesehen ist, und daß die mechanische Ankopplung der Pleuelstange an die zu bewegenden Konstruktionselemente im Bereich des größten Durchmessers des Rohres (16) erfolgt.