DE3242012A1 - Vorrichtung zur einstellung der bewegungs- bzw. schaltgeschwindigkeit eines lichtbogenkontakts bei einem schaltgeraet - Google Patents

Description

„zur EinStellung der Beweffunps- bzw« Schalt-

geschwindipkeit eines Lichtbogenkontakts bei einem

Schal.tger ät " .

Die Erfindung betrifft eise Vorrichtung zur Einstellung der Bewegungs- bzw« Schaltgeschwindigkeit eines Lichtbogenkontakts bei einem gasisolierten Stromkreis-Unterbrecher bzw«, -!Trenner oder einem gasisolierten Schutzschalter als Teil eines gasisolierten Schaltgeräts in einem Kraftwerk ο„dgl. zur Verhinderung einer Beschädigung der Hauptkontakte durch die Lichtbogenentladung«

Zahlreiche des in Kraftwerkes verwendetes Sehaltgeräte müssen eine Funktion ζην Unterbrechung des sie durchfließenden Stroms besitzen» Ein Schutzschalter oder Stromkreis-Unterbrecher muß beispielsweise in der Lage sein, sowohl einen zufällig auftretenden Überstrom als auch den normalen Nennstrom zu unterbrechen» Ein Trenner muß andererseits eine !Traktion zur Unterbrechung des Schleif en Stroms (loop current),, der beim Schalten von Systemen auftritt, besitzen. Weiterhin muß ein Erdungsschalter einen Strom unterbrechen können, der In einem Bereitschafts- oder Reservestromkreis durch Induktion in einem anderen Stromkreis induziert wird»

Bei der Unterbrechung eines Stroms tritt zwischen den Hauptkontaktteilen des Schaltgeräts ein Lichtbogen auf«, Zur Verhinderung einer Beschädigung der Hauptkontaktteile durch diesen Lichtbogen ist ein solches Schaltgerät für gewöhnlich mit Lichtbogenkontakten versehen, die von den Hauptkontaktteilen getrennt sind«, Die Lichtbogenkontakte lassen sich grob io solche, die sich mit einem Hauptkontaktteil mitbewegen können, uad solche-einteilen-,-die unabhängig von der Bewegung ©ines Hauptkoataktteile in fester Lag© verbleiben« Die Erfindung bezieht sich nun auf ein Schaltgerät,» das mit der zuerst genanntes Ast von-Licht- - " bogenkontakten versehen istβ

Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Schaffung einer Vorrichtung zur Einstellung der Bewegungs- oder Schaltgeschwindigkeit eines die Bewegung eines Hauptkontaktteils mitmachenden Lichtbogenkontakts bei einem Schaltgerät, wobei dieser Lichtbogenkontakt eine Beschädigung des Hauptkontaktteils aufgrund des Lichtbogens ver*- hindern soll.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den in den Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmalen.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig· 1 eine Schnittansicht eines Trenners oder Ausschalters, auf den die Erfindung anwendbar ist,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine auf den Trenner gemäß Fig. 1 angewandte Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Teil-Längsschnittdarstellung einer "Vorrichtung zur Einstellung der Bewegungs- bzw. Schaltgeschwindigkeit eines Lichtbogenkontakts bei der Ausführungsform nach Fig. 2,

Fig. 4 einen in weiter vergrößertem Maßstab gehaltenen

Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 3, 30

Fig. 5 eine graphische Darstellung der von einem Lichtbogenkontakt und einem Hauptkontaktteil bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 zurückgelegten Strecke

in Abhängigkeit von der Zeit, 35

Fig. 6 eine in stark vergrößertem Maßstab gehaltene, teilweise weggebrochene Seitenansicht einer Ein-

O O

Stellvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig.?A einen Schnitt längs der Linie YIIA-VIIA in Fig.6,

Fig„7B einen Schnitt längs d©r Linie YIIB-YIIB in Fig»6, Fig„ 7C einen Schnitt längs der Linie VIIC-VIIC in Fig. 6 u. Fig. 8 eine im wesentlichen Fig«, 6"ähaelnd©-Darstellung noch einer anderen Ausführungsform der"Erfindung·

In den figuren sind einander entsprechende Teile mit jeweils gleichen Bezugsziffern bezeichnete

üfachstehend ist nunmehr ein mit zwei Trennschaltern versehener Trenner bzw«, Ausschalter (disconnector) beschrieben, auf den die Erfindung anwendbar ist»

Fig» 1 veranschaulicht eine allgemein als Zweipunkt-Trenner bezeichnete Vorrichtung mit zwei Trennschaltern.» Fig«,2 veranschaulicht ein spezifisches Beispiel für den Aufbau der stationären Seite des Trenners« Figo 3 zeigt in vergrößertem Maßstab einen wesentlichen Teil der Anordnung nach Fig. 2»

Gemäß Fig., 1 ist ein Behälter 1, der eis ©inen Lichtbogen löschendes Gas enthält, mittels isolierender Distanzstücke 2 und 3 verschlossen bzw«, abgedichtet«, Aa den Distanzstücken 2 und 5 sind Leiter 4 bzw«. 5 befestigt. Gemäß Fig,2 ist am Leiter 4 ©in Abschirmelement.6 mit einer öffnung 6a angebracht«, Das Abschirmelement bzw«, die Abschirmung 6 besteht aus ©inem leitendes Werkstoff« In der Abschirmung 6 ist ein ihrer öffnung 6a zugewandter feststehender Kontakt 7 angeordnet, der an der Abschirmung 6 befestigt und elektrisch mit ihr verbunden ist«, An der Abschirmung 6 ist mit seinem einen End© ©is Isolator 8 befestigt j as dessen anderem Esde ©la Zylinder 9 angebracht ist. Ein leitfäfaiger Träger 10 durchsetzt - den

-δ-festen Kontakt 7 und ist im Zylinder 9 bewegbar gelagert. Am einen Ende des leitfälligen Trägers 10 ist ein Lichtbogenkontakt 10a angebracht, der einen wiederholt auftretenden Lichtbogen auszuhalten vermag. Der Träger 10 ist über den Zylinder 9 mit dem anderen Ende des Isolators 8 verbunden. Ein bewegbarer Kontaktteil 13 ist an seinem einen Ende mit einem Lichtbogenkontakt 13a versehen, der einen wiederholt auftretenden Lichtbogen auszuhalten vermag. Wenn sich der bewegbare Kontaktteil 13 gemäß Fig. 2 nach rechts bewegt, trennt er sich vom feststehenden Kontaktteil 7 und anschließend vom Lichtbogenkontakt 10a. Weitere Lichtbogenkontakte 10b und 22 sind als zweite Lichtbogenkontaktteile

* mit den ersten Lichtbogenkontakten 10a und 13a in Reihe geschaltet. Von den zweiten Lichtbogenkontaktteilen ist der bewegbare Lichtbogenkontakt 10b einstückig bzw. materialeinheitlich mit dem Lichtbogenkontakt 10a ausgebildet, so daß er dieselbe Aufgabe wie letztere erfüllt. Der Lichtbogenkontakt 22 befindet sich an der vorrichtungsfesten Seite. Eine Abschirmung 23 dient zur Dämpfung des elektrisehen Felds zwischen den Lichtbogenkontakten 10b und 22.

In Fig. 3 bezeichnen die Ziffern 24, 25 und 27 Ausblasbzw. Düsenöffnungen (nozzle holes) zur Steuerung der Arbeitsgeschwindigkeit des Lichtbogenkontakts 10a. Ein durch eine Feder 11 vorbelasteter bewegbarer Kolben 10c vermag das ein Federgehäuse 9 füllende Gas zu komprimieren, um es über die Düsenöffnungen 24, 25 und 27 auszutreiben. Die zweiten Lichtbogenkontakte 10b und 22 müssen vor oder nach dem Trennen der ersten Lichtbogenkontakte 10a und 13a voneinander getrennt werden. Zu diesem Zweck ist es nötig, die Bewegungsgeschwindigkeit des Lichtbogenkontakts 10a während seiner Betätigung gewollt zu verringern.

Diesem Erfordernis wird bei der Erfindung durch folgenden Aufbau genügt: Wenn dem Trenner gemäß Fig. 2 ein Trennbefehl zugeführt wird, beginnt sich der bewegbare Kontaktteil 13 nach rechts zu bewegen. Bei der Bewegung dieses

bewegbaren Kontaktteils 13 wird der Lichtbogenkontakt 10a durch die Feder 11 beaufschlagt, bis sich der bewegbare Kontaktteil 13 vom feststehenden Kontaktteil 7 getrennt hat,

In Fig. 3 ist in gestrichelten Linien die Stellung eingezeichnet, in welcher sich der Kolben 10c befindet, wenn sich der Trenner vollständig im Schließzustand befindet. Wenn sich der Kolben 10c aus der angegebenen Stellung über eine Strecke Iq nach rechts verschiebt, wird die Bewegungsgeschwindigkeit des Lichtbogenkontakts 10a und des einheitlich mit diesem ausgebildeten Kolbens 10c nunmehr verringert, weil im Zylinder 9 eine öffnung 24- vorgesehen ist. Wenn sich der Kolben 10c über die Strecke Iq hinausbewegt hat, kann das in dem durch den Zylinder 9 und den Kolben 10c festgelegten Raum 26 eingeschlossene Gas nunmehr nur noch über eine enge Ausblas- bzw« Düsenöffnung 25 ausströmen, so daß der Druck im Saum 26 ansteigt. Infolgedessen wird auf den Kolben 10c eine entgegengesetzt zur Yorbelastungsrichtung der Feder 11 wirkende Gegenwirkkraft ausgeübt» Hierdurch wird die Bewegungsgeschwindigkeit des Lichtbogenkontakts 10a schnell verringert«, Wenn sich der Kolben 10c über eine zusätzliche Strecke I^ hinausbewegt hat, treten die rechten Enden von im Umfang des Trägers 10 ausgebildeten Düsenöffnungen 2? aus dem Zylinder 9 aus, so daß der Zylinderraum 26 über diese Düsenöffnungen 27 mit dem Bereich außerhalb des Zylinders 9 in Verbindung gelangt. Wenn die Dusenöffnungen 27 das in Fig. 4 gezeigte Querschnittsprofil besitzen, bei dem ihre Qüerschnittsflache im Ver- gleich zur Düsenöffnung 25 ziemlich groß ist, fällt zu diesem Zeitpunkt der im Zylinderraum 26 herrschende Gasdruck schnell ab. Infolgedessen wird der Lichtbogenkon·^ takt 10a durch die Vorbelastungskraft der Feder 11 erneut beschleunigt. Der Kolben 10c verschiebt sich weiter nach rechts, bis er die restliche Strecke I₂ zurückgelegt hat. Wenn die anderen, dem Kolben 1Oe benachbarten Enden der Düsenöffnungen 27 in einem Abstand 1, vom Kolben 10c an-

-δι geordnet sind, verringert sich die Bewegungsgeschwindigkeit des Lichtbogenkontakts 10a erneut, wenn der Kolben 10c eine Stellung erreicht, in welcher er bei seinem Hub über die Strecke 1, hinausgelaufen ist, wie dies aus den vorstehenden Ausführungen ersichtlich sein dürfte.

Fig. 5 veranschaulicht die vom Lichtbogenkontakt 10a und vom Kolben 10c sowie auch vom Hauptkontaktteil 13 zurückgelegten Strecken in Abhängigkeit von der Zeit. In Fig. 5 stehen die Kurve MO für den Hub des Hauptkontaktteils 13 und die Kurve AG für den Hub des Lichtbogenkontakts 10a. Im Abschnitt a-b der Kurve AC wird der Lichtbogenkontakt mit derselben Geschwindigkeit wie der Hauptkontakt beschleunigt, im Kurvenabschnitt b-c trennt er sich vom Hauptkontaktteil, im Abschnitt c-d wird seine Geschwindigkeit verringert, im Abschnitt d-e steigt seine Geschwindigkeit wieder an und im restlichen Teil der dem Hub entsprechenden Kurve wird seine erhöhte Geschwindigkeit aufrechterhalten. Am Punkt P1 wird der Lichtbogenkontakt 10a schnell verzögert und damit von seinem Gegen-Lichtbogenkontakt 13a getrennt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Geschwindigkeit des Hauptkontaktteils 13 nicht wesentlich geändert, so daß sich der Abstand zwischen den Lichtbogenkontakten 10a und 13a vergrößert, während der Lichtbogenkontakt 10a die Strecke I^ durchläuft* Praktisch gleichzeitig trennen sich die zweiten Lichtbogenkontakte 10b und 22, wobei sich der Abstand zwischen ihnen anschließend allmählich vergrößert.

Wenn die vorstehend beschriebene Konstruktion gemäß der Erfindung auf einen Stromkreis-Trenner oder einen Stromkreis-Unterbrecher bzw. Schutzschalter angewandt wird, kann die Geschwindigkeit der Lichtbogenkontakte ohne eine von außen einwirkende Kraft gesteuert werden. Mit anderen

Worten: auf diese Weise können der Zeitpunkt, zu dem sich Lichtbogenkontakt und Hauptkontakt trennen, eingestellt und außerdem der Abstand zwischen diesen Kontakten nach

χ ihrer Trennung gesteuert werden.

Fig. 6 veranschaulicht eine andere Ausfuhrungsform der Erfindung, bei welcher, wie im Fall von Fig» 2, der Träger mit in seinem Umfang ausgebildeten Ausblas- bzw» Düsenöffnungen 27 versehen ist, die jedoch unter sich verschiedene Längen besitzen. Wenn sich bei dieser Anordnung der Träger 10 nach rechts aus dem Federgehäuse 9 herausbewegt, ändert sich das Querschnittsprofil der mit dem Zylinderraum 26- und mit der Außenseite des Zylinders kommunizierenden Düsenöffnungen 26 fortschreitend vom Querschnittsprofil gemäß Fig. 7a über das Querschnittsprofil gemäß Fig.7b auf das Querschnittsprofil gemäß Fig. 7c. Auf dies© Weise kann somit eine gleichmäßigere Beschleunigung und Terzögerung des Lichtbogenkontakts 10a erreicht werden.

Fig. 8 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Dabei ist, ähnlich wie in Fig. 2, der Träger 10 in seinem umfang mit Ausblas- bzw. Düsenöffnungen 27 versehen. Bei dieser Ausführungsform vergrößern sich Jedoch Breite und Tiefe der Ausblas- bzw. Dusenöffnungen linear vom Lichtbogenkontakt hinweg. Wie im Fall von Fig.6 ändert sich hierbei somit die Querschnittsfläche der Düsen öffnungen bei der Bewegung des Trägers 10 fortschreitend, so daß dieselbe Wirkung wie bei der Ausführungsform nach Fig. 6 erzielt wird.

Obgleich sich die vorstehenden Ausführungsformen der Erfindung auf Stromkreis-Trenner oder dergl«. beziehen, ist die Erfindung gleichermaßen auf andere Schaltgerätarten anwendbar.

Die bei den vorstehend beschriebenen Alisführungsformen vorgesehenen Ausblas- bzw. Düsenöffnungen 25 können unter Erzielung derselben Wirkung auch durch zweckmäßige Buten bzw. Eillen ersetzt werden.

Claims (5)

1. Patentansprüche

   Vorrichtung sur Einstellung der Bewegungs- bzw« Schaltgeschwindigkeit eines Lichtbogenkontakts bei einem Schaltgerät, gekennzeichnet durch zwei im Schaltgerät vorgesehene Hauptkontaktteile (7₅13)ί durch einen für den einen Hauptkontaktteil (13) vorgesehenen und dessen Bewegung in Trennrichtung mitmachenden Lichtbogenkontakt (10a)„ durch einen as einem den Lichtbogenkontakt (10a) tragenden Träger (10) angeordneten Kolben (1Oc), durch einen vorrichtungsfesten, den Kolben aufnehmenden Zylinder (9) und durch eine oder mehrere im Zylinder ausgebildete Ausblas- oder Düsenöffnungen (25) sowie eine oder mehrere im Träger (10) ausgebildete Ausblas- oder Düsennuten (27), wobei diese Düsenöffnungen und -nuten (25 bzw. 27)

   Innen- und Außenseite des Zylinders (9) miteinander verbinden und die Bewegungsgeschwindigkeit des Lichtbogenkontakts (1Oa) relativ zur Bewegung des Hauptkontakts (13) steuern.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

   am Außenumfang des Trägers (10) mehrere auf gleiche Umfangsabstände verteilte Ausblas- oder Düsennuten (27) ausgebildet sind, die eine Verbindung zwischen Innen- und Außenseite des Zylinders (9) herzustellen vermögen.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang des Trägers (10) mehrere Düsennuten (27) ausgebildet sind, von denen mindestens eine eine andere Länge besitzt als die restlichen Düsennuten.
4. 4·. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am Träger ausgebildeten Düsennuten (27) jeweils eine sich in Längsrichtung des Trägers (10) ändernde Querschnittsfläche besitzen.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hauptkontakte (7,13) einen (vorrichtungs)-festen Hauptkontaktteü (7) und einen bewegbaren Hauptkontaktteil (13) umfassen und daß der Lichtbogenkontakt (10a) an der Seite des festen Hauptkontaktteils (13) angeordnet ist.