DE3321313A1

DE3321313A1 - High-voltage switch with a switching-on resistor

Info

Publication number: DE3321313A1
Application number: DE19833321313
Authority: DE
Inventors: Walter Oberentfelden Schaad
Original assignee: Sprecher und Schuh AG
Current assignee: Rockwell Automation Switzerland GmbH
Priority date: 1983-02-24
Filing date: 1983-06-13
Publication date: 1984-08-30
Also published as: CH659914A5; DE3321313C2

Abstract

At least one main switching point and, in parallel, a series circuit consisting of an auxiliary switching point and a switching-on resistor, are provided. The main switching point is arranged in a first space and the auxiliary switching point is arranged with the switching-on resistor in a second space. Both spaces are filled with an insulating gas under pressure. In order to keep the decomposition products of the insulating gas away from the switching-on resistor, which decomposition products are produced by a switching arc occurring on the main switching point, without increasing the additional equipment cost for monitoring the condition of the insulating gas, the first space is connected in flow terms to the second space via a valve (33), which closes towards the second space in the event of a pressure drop, and via a restrictor opening (35), a filter (32) which contains an adsorber material, being arranged downstream from the valve (33) and the restrictor opening (35), in the direction of the second space. <IMAGE>

Description

Hochspannungsschalter mit EinschaltwiderstandHigh-voltage switch with on-resistance

Die Erfindung betrifft einen Hochspannungsschalter mit Einschaltwiderstand nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a high-voltage switch with an on-resistance according to the preamble of claim 1.

Solche Schalter sind beispielsweise aus der DE-OS 2*10So915 und aus der CH-PS 579.819 bekannt.Such switches are for example from DE-OS 2 * 10So915 and off the CH-PS 579.819 known.

Bei dem Schalter gemäss der DE-OS 2.108.915 ist der erste Raum mit der IIauptschaltstelle gasdicht vom zweiten Raum mit der Hilfsschaltstelle und dem Einschaltwiderstand getrennt. Dies bedeutet, dass für beide Räume Einrichtungen vorhanden sein müssen, um den Zustand (Dichte, Druck) des Isoliergases, beispielsweise SF6, in diesen Räumen zu überwachen. Dies bedeutet auch - im Falle von Schaltern für Freiluftaufstellung - , dass besondere Massnahmen erforderlich sind, um das Gas in beiden Räumen aufzuheizen, damit es bei niedrigen Aussentemperaturen nicht kondensieht. Daher ist für diesen Schalter ein nicht unerheblicher Aufwand an Hilfsaggregaten erforderlich, was die Wartung erschwert.With the switch according to DE-OS 2.108.915, the first room is with the main switching point gas-tight from the second room with the auxiliary switching point and the Switch-on resistance separated. This means that facilities for both rooms must be available to the state (density, pressure) of the insulating gas, for example SF6 to monitor in these rooms. This also means - in the case of switches for open-air installation - that special measures are required to prevent the To heat up gas in both rooms, so that it does not work when the outside temperature is low condenses. Therefore, a not inconsiderable amount of auxiliary equipment is required for this switch required, which makes maintenance difficult.

Beim Schalter gemäss der CH-PS 579.819 dagegen steht der erste Raum mit der Ilauptschaltstelle über dessen festes, rohrförmig ausgebildetes Schaltstück in freier StröInungsverbindung mit dem zweiten Raum, in welchcm die Hilfsschaltstelle und der Einschaltwiderstand angeordnet sind.In contrast, the switch according to CH-PS 579.819 is the first room with the main switching point via its fixed, tubular contact piece in free flow connection with the second room, in which the auxiliary switching point and the switch-on resistor are arranged.

Bei diesem Schalter ist sehr wohl die Ueberwachung des Zustandes des Isoliergases und dessen allfällige Aufheizung (bei Freiluftaufstellung) erheblich vereinfacht, doch wird diese Screinfachung gegen einen wesentlichen Nachteil eingehandelt. Der ullnweigerli.ch beim Abschalten eines Stromes entstehende Schaltlichtbogen erzeugt bekanntlich einen erheblichen Druckstoss und vermag ausserdem einen Teil des in seinem Bereich befindlichen Isoliergases zu zersetzen.With this switch, the monitoring of the state of the Insulating gas and its possible heating (for outdoor installation) considerably simplified, but this simplification becomes against a substantial disadvantage traded. The ullnweigerli.ch switching arc that occurs when a current is switched off as is known, generates a considerable pressure surge and is also capable of some to decompose the insulating gas in its area.

Die Zersetzungsprodukte sind - namentlich bei SF - sehr 6 aggressiv. Diese aggressiven Zersetzungsprodukte können nun beim Schalter gemäss der CH-PS 579.819 frei zirkulieren, und diese Zirkulation wird sogar noch durch das Druck-und Temperaturgefälle zwischen den beiden Räumen noch begünstig. Die Zersetzungsprodukte können somit auch in den Raum gelanyen, in welchem der Einschaltwiderstand angeordnet ist. Es hat sich nun gezeigt, dass das Material des Einschaltwiderstandes sehr empfindich auf diese Zersetzungsprodukte reagiert und dadurch seine Eigenschaften verändert, was zu Betriebsstörungen des Schalters führen kann.The decomposition products are - especially in the case of SF - very 6 aggressive. These aggressive decomposition products can now be used at the switch according to the CH-PS 579,819 circulate freely, and this circulation is made even more by the pressure and Temperature gradient between the two rooms still favorable. The decomposition products can thus also gelanyen into the room in which the switch-on resistor is arranged is. It has now been shown that the material of the switch-on resistor is very sensitive reacts to these decomposition products and thereby changes its properties, which can cause the switch to malfunction.

Die Erfindung bezweckt nun die Schaffung eines Hochspannungsschalters der eingangs genannten Art, bei dem die Ueberwachung des Zustandes des Druckgases ebenso einfach ist wie beim Schalter gemäss der CH-PS 579.819, bei dem aber der Einschaltwiderstand weitgehend geschützt ist.The invention now aims to create a high-voltage switch of the type mentioned at the beginning, in which the monitoring of the state of the compressed gas is just as simple as with the switch according to CH-PS 579.819, but with the Switch-on resistance is largely protected.

Zu diesem Zweck weist der vorgeschlagene Hochspannungsschalter die im Kemlzei.cllen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale auf.For this purpose, the proposed high-voltage switch has in the Kemlzei.cllen of claim 1 specified features.

Da der zweite Raum stets in Strömungsverbindung mit dem ersten -Raum steht, ist nur eine Ueberwachungseinrichtung für den Zustand des Isoliergases und gegebenenfalls auch nur eine Heizung für dasselbe erforderlich. Allfällige Zersetzungsprodukte, die nur im ersten Raum, nämlich.bei der Hauptschaltstelle, entstehen können, lagern sich am Adsorbermaterial des Filters an und können somit den Einschaltwiderstand im zweiten Raum nicht erreichen. Wenn ein durch einen Schaltlichtbogen erzeugter Druckstoss erfolgt, schliesst das Ventil, und Zersetzungsprodukte enthaltendes Isoliergas kann nur noch durch die Drosselöffnung fliessen, d.h. in geringeren Mengen und mit gedrosselter Geschwindigkeit durch das Filter, so dass ausreichend Verweilzeit für eine Adsorbtion der Zersetzungsprodukte bleibt. Ist der Druckstoss abgeklungen, öffnet das Ventil wieder, und das Isoliergas kann wieder, zwar immer durch das Filter, zwischen dem ersten. und dem zweiten Raum zirkulieren. Dies ist besonders bei Schaltern für Freiluftaufstellung wichtig. Das Filter hält somit die Zersetzungsprodukte nicht nur vom zweiten Raum fern, sondern adsorbiert allmählich auch die im ersten Raum verbliebenen Zersetzungsprodukte.Because the second room is always in flow connection with the first room is only a monitoring device for the state of the Insulating gas and possibly only a heater for the same is required. Any decomposition products that are only found in the first room, namely at the main switching point, occur, accumulate on the adsorber material of the filter and can therefore do not reach the switch-on resistance in the second room. If one by a switching arc generated pressure surge occurs, closes the valve, and decomposition products containing Insulating gas can only flow through the throttle opening, i.e. in smaller quantities and at reduced speed through the filter, allowing sufficient residence time remains for adsorption of the decomposition products. If the pressure surge has subsided, opens the valve again, and the insulating gas can again, always through the filter, between the first. and circulate the second room. This is especially true with switches important for outdoor installation. The filter therefore does not hold the decomposition products only away from the second room, but gradually adsorbs those in the first room as well remaining decomposition products.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele des vorgeschlagenen Hochspannungsschalters sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.Preferred embodiments of the proposed high-voltage switch are defined in the dependent claims.

Die Erfindung ist nachstehend rein beispielsweise an Hand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt: Fig. 1 einen Druckgasschalter für Freiluftaufstellung, bei dem Teile weggebrochen sind, und Fig. 2 in grösserem Mässstab einen schematischen Schnitt ciurch den in Fig, 1 mit der gestrichelten Linie II umrahmten Teil des Schalters, und zwar links in Normalstellung und rechts in der Stellung während der Dauer eines Schaltlichtbogens.The invention is described below purely by way of example with reference to the drawing explained in more detail It shows: FIG. 1 a compressed gas switch for open-air installation, in which parts have broken off, and Fig. 2 on a larger scale a schematic section through the in Fig. 1 with the dashed line II framed part of the switch, on the left in the normal position and on the right in the Position during the duration of a switching arc.

Der in Fig. 1 dargestellte Schalter 10 weist einen Stützisolator 11 auf, auf dem ein aus zwei Teilen 12, 13 bestehendes Getriebe gehäuse abgestützt ist. Zu beiden Seiten ist am Teil 12 über ein Zwischengehäuse 29 je ein Isolator 14, 15 angeflanscht. In den Isolatoren 14 und 15 sind - wie für den Isolator 14 gezeigt - je eine Hilfsschaltstelle 14' und in Serie dazu ein Einschaltwiderstand 14" angeordnet. Die Hilfsschaltstellen in den Isolatoren 14 und 15 werden durch ein gemeinsames Hebelgetriebe 21 betätigt, das von einer den Stützisolator 11 durchsetzenden Antriebsstange 19 ausgeht. Die zu den Hiifsschaltstellen 14 führenden Schaltstangen sind mit 22 bezeichnet.The switch 10 shown in FIG. 1 has a post insulator 11 on, on which a two-part 12, 13 gear housing is supported is. On both sides of the part 12 there is an insulator via an intermediate housing 29 14, 15 flanged. In the insulators 14 and 15 are - as for the insulator 14 shown - one auxiliary switching point 14 'each and a switch-on resistor in series with it 14 ". The auxiliary switching points in the isolators 14 and 15 are through a common lever mechanism 21 is operated, which is operated by a post insulator 11 penetrating Drive rod 19 goes out. The shift rods leading to the auxiliary shifting points 14 are denoted by 22.

Zu beiden Seiten des Teils 13 ist je ein Isolator 16, 17 angeE scht. In diesen ist - wie für den Isolator 16 gezeigt - je eine Hauptschaltstelle 16' untergebracht, deren bewegliches Kontaktstück mit 24 bezeichnet ist, das seincrseits über ein von der Antriebs stange 19 ausgehendes Hebelgetriebe 20 antreibbar ist.An insulator 16, 17 is attached to each side of the part 13. In these - as shown for the isolator 16 - a main switching point 16 ' housed, the movable contact piece is denoted by 24, which is hiscrseits via a rod 19 extending from the drive lever gear 20 can be driven.

Die Hilfsschaltstelle 14' mit dem Einschaltwiderstand 14'' ist einerseits durch das Getriebegehäuse 12, 13 und andererseits mittels eines Leiters 18 parallel zur zugeordneten Hauptschaltstelle 16' geschaltet.The auxiliary switching point 14 'with the switch-on resistor 14' 'is on the one hand through the gear housing 12, 13 and on the other hand by means of a conductor 18 in parallel to assigned Main switching point 16 'switched.

Der gesamte Innenraum des Schalters 10, nämlich die Innenräume der Isolatoren 14, 15, 16, 17 sowie des Stützisolators 11 und auch der Innenraum des Getriebegehäuses 12 13 ist mit einem Isoliergas, z.B. SF6, unter Druck gefüllt, das sozusagen ungehindert in diesen Innenräumen zirkulieren kann Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen. Man erkennt in dieser Fig. das gasdicht am Getriebe gehäuse 12 angeflanschte Zwischengehäuse 29 und den daran ebenfalls gasdicht angeflanschen Isolator 14. Im Inneren des Zwischengehäuses 29 ist an diesem ein zentraler Stutzen 23 angeformt, in den ein Führungseinsatz 25 eingeschraubt ist. An dem dem Getriebegehäuse 12 zugekehrten Ende trägt der Führungseinsatz 25 einen Flansch 27, dessen Umfang mittels einer Dichtung 26 gegen die Innenseite des Stutzens 23 abgedichtet ist. Im Flansch 27 ist ausserdem ein Kranz von axial durchgehenden Durchlässen 28 vorhanden. Die Schaltstange 22 erstreckt sich axial verschiebbar durch den Führungseinsatz 25 hindurch und ist mittels einer Dichtung 30 gegen diesen abgedichtet.The entire interior of the switch 10, namely the interiors of the Insulators 14, 15, 16, 17 and the post insulator 11 and also the interior of the Gear housing 12 13 is filled with an insulating gas, e.g. SF6, under pressure, that can circulate unhindered in these interior spaces, so to speak. It is now on Referring to Fig. 2. You can see in this Fig. The gas-tight housing on the gearbox 12 flanged intermediate housing 29 and also flanged to it in a gas-tight manner Insulator 14. In the interior of the intermediate housing 29 is a central connecting piece on it 23, into which a guide insert 25 is screwed. On the gearbox 12 facing the end of the guide insert 25 carries a flange 27, the circumference is sealed against the inside of the connecting piece 23 by means of a seal 26. In the flange 27 there is also a ring of axially continuous passages 28. The shift rod 22 extends axially displaceably through the guide insert 25 through it and is sealed against it by means of a seal 30.

In der Seitenwand des Stutzens 23 sind radial durchgehende Oeffnungen 31 vorhanden, die ihrerseits auf der Aussenseite des Stutzens 23 durch ein Adsorbermaterial (z.B. aktivierte Tonerde) enthaltende Filterbeutel 32 abgedeckt sind.In the side wall of the connecting piece 23 there are radially continuous openings 31 available, which in turn on the outside of the nozzle 23 by an adsorber (e.g., activated clay) containing filter bags 32 are covered.

Zwischen dem Flansch 27 und der dem Getriebegehäuse 12 zugekehrten Stirnwand des Zwischengehäuses 29 ist auf der Schaltstange 22 ein ringscheibenförmiger Ventilteller 33 verschiebbar gelagert. Dieser ist so bemessen, dass er den Kranz der Durchlässe 28 abzudecken vermag. Der Ventilteller 33 nimmt normalerweise die in Fig. 2 links gezeigte Stellung ein, in der er von einer Feder 34 gehalten wird.Between the flange 27 and the gear housing 12 facing End wall of the intermediate housing 29 is on the Shift rod 22 on annular disc-shaped valve disk 33 mounted displaceably. This is dimensioned so that it is able to cover the ring of passages 28. The valve disk 33 takes normally the position shown on the left in Fig. 2, in which it is controlled by a spring 34 is held.

Im Ventilteller 33 sind schliesslich ebenso viele und in der gleichen Anordnung verteilte Drosselöffnungen 35 vorgesehen, als Durchlässe 28 vorhanden sind.Finally, there are just as many and the same in the valve disk 33 Arrangement of distributed throttle openings 35 provided as passages 28 are.

Aus dem Gesagten geht hervor, dass der Innenraum des Getriebegehäuses 12 stets in Strömungsverbindung mit dem Innenraum des Isolators 14 ist, allerdings stets über die Filterbeutel 32. Bei einem Ausschalthub entsteht an den in den Isolatoren 161 17 untergebrachten Hauptschaltstellen unweigerlich ein Schaltlichtbogen, der, wie eingangs erwähnt, einen Druckstoss und die Erzeugung von Zersetzungsprodukten des Isoliergases zur Folge hat. Dieser Druckstoss pflanzt sich praktisch mit Schallgeschwindigkeit auch in das Getriebegehäuse 12, 13 und in den Stützisolator 11 fort. Der Druckstoss hat aber auch zur Folge, dass der Ventilteller 33 in Schliessstellung gedrängt wird, so dass der aus dem Getriebegehäuse 12, 13 anstehende Ueberdruck nur noch durch die Drosselöffnungen 35 in das Zwischengehäuse 29 und hier durch die Filterbeutel 32 hiiidurch in den Innenraum des Isolators 14 (bzw. 15) sich entladen kann. Da die Drosselöffnungen 35 die durchgelassene Strömungsmenge des gegebenenfalls mit Zersetzungsproedukten verseuchten Isoliergases ganz erheblich vermindern, bleibt dem Adsorbtionsmaterial ausreichend Zeit, um die Zersetzungsprodukte wirksam zu adsorbieren.From what has been said, it can be seen that the interior of the gear housing 12 is always in flow connection with the interior of the insulator 14, however always through the filter bag 32. During a switch-off stroke occurs on the in the isolators 161 17 housed main switching points inevitably cause a switching arc, which, As mentioned at the beginning, a pressure surge and the generation of decomposition products of the insulating gas. This pressure surge is practically generated at the speed of sound also into the gear housing 12, 13 and into the post insulator 11. The pressure surge but also has the consequence that the valve disk 33 is pushed into the closed position, so that the overpressure from the gear housing 12, 13 only passes through the throttle openings 35 in the intermediate housing 29 and here through the filter bag 32 hiiidurch can discharge into the interior of the insulator 14 (or 15). There the throttle openings 35 with the flow rate of the, if necessary, let through Decomposition products of contaminated insulating gas can be significantly reduced the adsorbent sufficient time to effectively remove the decomposition products adsorb.

Sobald der Druckausgleich näXerungsweise wieder hergestellt ist, öffnet der Ventilteller 33 wieder die Durchlässe 28, so dass der im Zwischengehäu.se 29 vorhandene Durchflussquerschnitt zwischen dem Innenraum des Getriebegehäuses 12 und jenem des Isolators 14 wieder vcrgrössert wird, womit die Zirkulation des I.soliergases wieder erleichtert ist Während beim dargestellten Ausführungsbeispiel die Drosw selöffinungen 35 im Ventilteller 33 selbst ausgebildet sind, können sie selbstverständlich auch im Stutzen 23 zwischen der Dichtung 26 und der dem Getriebegellause 12 zugekehrten Stirnwand des Zwischengehäuses ausgebildet sein, wobei dann Bedacht darauf. zu nehmen ist, dass die Filterbeutel 32 auch diese Drosselöffnungen abdeckenAs soon as the pressure equalization has been re-established, it opens the valve disk 33 again the passages 28, so that the in the Zwischengehäu.se 29 existing flow cross-section between the interior of the gear housing 12 and that of the insulator 14 is increased again, whereby the circulation of the insulating gas is again facilitated While in the illustrated embodiment, the Drosw Selöffinungen 35 are formed in the valve disk 33 itself, they can of course also in the connection piece 23 between the seal 26 and the one facing the gearbox housing 12 End wall of the intermediate housing be formed, with care then. gain weight is that the filter bags 32 also cover these throttle openings

Claims

P A T E N T A N S P R U E C H E 1.High-voltage switch with switch-on resistor, with at least one main switching point and one connected in parallel to it Series connection of a Hilis switch point and a switch-on resistor, the Haptwitching point in a first and the auxiliary switching point with the switch-on resistor is arranged in a second room, both rooms with an insulating gas under Pressure filled are characterized1 that the first with the second space via a valve that closes in the event of a pressure gradient to the second space and via a throttle opening is in flow connection, one being an adsorber material containing filter the valve and the throttle opening towards the second Space is arranged below.

2. High-voltage switch according to claim 1, characterized in that 1 that the throttle opening (35) is formed in the closing part (33) of the valve.

3. High-voltage switch according to claim 1, in which the first Space and the second space start from a common gear space, characterized in: 1 that the valve and the filter in a connecting the gear space with the second space Intermediate housing (29) are arranged.

4. High-voltage switch according to claim 1 or 3, through this characterized in that the valve closes against the action of a compression spring (34) Poppet valve (33) is.

5. Compressed gas switch according to claim 1 or 3, characterized in that that the filter is filled with the adsorber material than with the adsorber material Bag is formed, the leading to the second space from load of the valve and the throttle opening spanned.