DE3440857A1

DE3440857A1 - Compressed-gas circuit breaker

Info

Publication number: DE3440857A1
Application number: DE19843440857
Authority: DE
Inventors: Walter Dr.rer.nat. 8520 Erlangen Hertz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-11-08
Filing date: 1984-11-08
Publication date: 1986-05-15

Abstract

In the case of a compressed-gas circuit breaker having electrodes in the form of nozzles, an essentially radial extinguishing-gas supply is released when a switching link (30) is moved. According to the invention, at least one of the electrodes can move and is constructed as a switching electrode (16). The movement is controlled such that the nozzle separation during the power extinguishing phase is favourable to the flow and, after the extinguishing phase, has assumed a dielectrically adequate larger value as far as the end stroke (c). The dielectric strength of the extinguishing system is thus correspondingly increased. <IMAGE>

Description

DruckgasschalterGas pressure switch

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckgasschalter mit koaxialen düsenförmigen Elektroden und einer diese in der Einschaltstellung verbindenden und in der Achsrichtung beweglichen rohrförmigen Schaltbrücke, die relativ beweglich ist zu einem Blaskolben und die mit ihrer Ausschaltbewegung eine im wesentlichen radiale Löschgaszuführung freigibt.The invention relates to a gas pressure switch with coaxial nozzle-shaped electrodes and one that connects and connects them in the switched-on position in the axial direction movable tubular switching bridge, which is relatively movable is to a blow piston and the one with its opening movement is essentially one releases radial extinguishing gas supply.

Es sind Druckgasschalter mit einer düsenähnlich ausgebildeten Elektrode bekannt, die bei einer Schalthandlung die Löschdistanz zurücklegt. Eine ebenfalls düsenähnlich ausgebildete zweite Elektrode wird in einem gegenüber der Löschdistanz kleinen Bereich der ersten Elektrode nachlaufend bewegt. Der Lichtbogen brennt bei einer Ausschalthandlung zwischen den beiden Elektroden.They are pressurized gas switches with an electrode designed like a nozzle known, which covers the extinguishing distance during a switching operation. One too The nozzle-like second electrode is at a distance from the extinguishing distance trailing small area of the first electrode. The arc burns a switch-off action between the two electrodes.

Mit der beweglichen Elektrode wird eine Gasströmung freigegeben, die mit Hilfe einer im wesentlichen ringförmigen Isolierstoffdüse geführt wird. In dieser Ausführungsform eines Druckgasschalters wird der zwischen den Elektroden brennende Lichtbogen im wesentlichen in axialer Richtung beblasen (DE-OS 23 36 684).A gas flow is released with the movable electrode, which is performed with the aid of a substantially annular insulating material nozzle. In this The embodiment of a compressed gas switch is the one burning between the electrodes Blow the arc essentially in the axial direction (DE-OS 23 36 684).

Es sind ferner Druckgasschalter mit einer aus Kolben und Zylinder bestehenden Blaseinrichtung und zwei feststehenden düsenförmigen Elektroden bekannt, die in der Einschaltstellung durch eine rohrförmige Schaltbrücke verbunden sind. Die Schaltbrücke enthält im Innern einer rohrförmigen Hülse federnd gelagerte Kontaktlamellen und einen stirnseitig gefaßten Gleitkontaktring aus lichtbogenbeständigem Material. Die Schaltbrücke ist relativ beweglich zu einem Blaskolben und gibt mit ihrer axialen Ausschaltbewegung eine im wesentlichen radiale Löschgaszuführung frei (DE-OS 22 20 897).There are also compressed gas switches with a piston and cylinder existing blower and two fixed nozzle-shaped electrodes known, which are connected in the on position by a tubular switching bridge. The switching bridge contains spring-loaded contact blades inside a tubular sleeve and a sliding contact ring mounted on the end face made of arc-resistant Material. The switching bridge is relatively movable to a blow piston and gives with their axial switch-off movement free a substantially radial extinguishing gas supply (DE-OS 22 20 897).

Zum Ausschalten des Stromes wird die Kontakt brücke von der einen festen Elektrode zur anderen herübergezogen.To switch off the current, the contact bridge is used by one fixed electrode pulled over to the other.

Bei den sogenannten Blaskolbenschaltern ist die Bewegung der Kontaktbrücke fest gekoppelt mit der Bewegung eines Kompressionszylinders; dadurch wird in einem die Schaltstrecke unmittelbar umgebenden Kompressionsraum eine Druckerhöhung des Löschmittels erzeugt, das im allgemeinen aus Schwefelhexafluorid SF6 besteht. Beim Ablaufen der Kontaktbrücke wird der Düsen zwischenraum freigegeben und das unter Überdruck stehende Gas strömt radial in den Zwischenraum zwischen den Düsenmündungen und dann anschließend axial durch die Düsen und Hohlelektrodenrohre ab. Der beim Unterbrechen des Stromes bei der Kontakttrennung entstehende Lichtbogen wird von der Gasströmung mitgeführt und beblasen und schließlich beim Stromnulldurchgang in bekannter Weise gelöscht.With the so-called blow piston switches, the movement is the contact bridge tightly coupled to the movement of a compression cylinder; thereby becomes in one the switching path immediately surrounding the compression chamber a pressure increase of the Generates extinguishing agent, which generally consists of sulfur hexafluoride SF6. At the If the contact bridge runs off, the space between the nozzles is released and the under Excess pressure gas flows radially into the space between the nozzle orifices and then subsequently axially through the nozzles and hollow electrode tubes. The at Interrupting the current when the contact is separated is caused by an arc the gas flow is carried along and blown and finally when the current passes through zero deleted in a known manner.

Der Abstand zwischen den Düsenengstellen hat einen wesentlichen Einfluß auf die Wirksamkeit der Löschmittelströmung und darf nicht beliebig groß gewählt werden. Aus bekannten hydrodynamischen Gründen wird dieser Abstand zwischen etwa der Hälfte des Düsendurchmessers und höchstens gleich dem Düsendurchmesser gewählt. Der Düsenabstand legt aber andererseits auch die maximal zulässige dielektrische Spannungsbeanspruchung, beispielsweise durch eine Blitzstoßspannung, im geöffneten Zustand fest. Eine Erhöhung dieser Beanspruchbarkeit erfordert eine Vergrößerung des Düsenabstandes. Damit ergibt sich aber eine ungünstige Strömungsbeeinflus sung und somit eine Verminderung des Leistungsschaltvermögens.The distance between the nozzle constrictions has a significant influence on the effectiveness of the extinguishing agent flow and may not be chosen arbitrarily large will. For known hydrodynamic reasons, this distance is between approximately half of the nozzle diameter and at most equal to the nozzle diameter. On the other hand, the nozzle spacing also sets the maximum permissible dielectric Voltage stress, for example due to lightning impulse voltage, in the open State solid. An increase in this load capacity requires an enlargement the nozzle spacing. In order to however, there is an unfavorable influence on the flow solution and thus a reduction in the power switching capacity.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Druckgasschalter mit koaxial zueinander angeordneten düsenförmigen Elektroden und einer Schaltbrücke anzugeben, mit dem man sowohl eine günstige Löschgasströ-,mung während der Lichtbogenlöschung als auch eine hohe dielektrische Festigkeit im ausgeschalteten Zustand erhält.The invention is now based on the object of a gas pressure switch with nozzle-shaped electrodes arranged coaxially to one another and a switching bridge specify, with which you can achieve both a favorable quenching gas flow, during the arc extinguishing as well as a high dielectric strength when switched off.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Die Bewegung der Schaltelektrode wird so gesteuert, daß der Düsenabstand während der Leistungslöschphase für die Strömung günstig ist und nach der Löschphase bis zum Endhub einen dielektrisch ausreichenden größeren Wert annimmt. This object is achieved according to the invention with the characterizing Features of claim 1. The movement of the switching electrode is controlled so that the nozzle spacing is favorable for the flow during the power extinguishing phase and after the deletion phase up to the final stroke a dielectrically sufficient larger value accepts.

Der gewünschte Bewegungsablauf kann vorzugsweise über geeignet gewählte Hebelsysteme eingestellt werden. Zu diesem Zweck können die Schaltbrücke und die Schaltelektrode mit Hebelantrieben versehen werden, denen in an sich bekannter Weise eine gemeinsame Schaltstange zugeordnet ist.The desired sequence of movements can preferably be selected appropriately Lever systems are adjusted. For this purpose, the jumper and the Switching electrode are provided with lever drives, which in a manner known per se a common shift rod is assigned.

Der an die Düse angrenzende Teil der Schaltelektrode kann vorzugsweise in einer festen rohrförmigen Hauptelektrode in axialer Richtung beweglich geführt werden. The part of the switching electrode adjoining the nozzle can preferably guided movably in the axial direction in a fixed tubular main electrode will.

Über einen Gleitkontakt wird er mit der Hauptelektrode elektrisch leitend verbunden.It becomes electrical with the main electrode via a sliding contact conductively connected.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines Druckgasschalters nach der Erfin- dung in geschlossenem Zustand schematisch veranschaulicht ist. Die Figuren 2 und 3 zeigen jeweils verschiedene Stellungen der Antriebshebel während eines Löschvorganges. In Figur 4 ist ein Druckgasschalter in der Ausschaltstellung dargestellt.To further explain the invention, reference is made to the drawing taken, in which Figure 1 shows an embodiment of a gas pressure switch according to the inventor tion in the closed state is illustrated schematically is. Figures 2 and 3 each show different positions of the drive lever during a deletion process. In Figure 4, a gas pressure switch is in the off position shown.

In der Ausführungsform nach Figur 1 ist das Löschsystem 2 eines Druckgasschalters in der Ausführungsform eines Blaskolbenschalters in einem zylindrischen Gehäuse 4 angeordnet, das an seinen Stirnseiten durch Flanschplatten 6 bzw. 8 abgeschlossen ist. Die Mündung eines festen Elektrodenrohres 12 ist als düsenförmige Elektrode 14 ausgebildet, die vorzugsweise aus Graphit bestehen kann. Eine weitere koaxial angeordnete Elektrode ist als Schaltelektrode 16 ausgebildet und am Ende eines in Achsrichtung beweglichen Elektrodenrohres 18 angeordnet, wie es in der Figur durch einen Doppelpfeil angedeutet ist. Das Elektrodenrohr 18 wird in einem Hauptelektrodenrohr 22 beweglich geführt, das zu diesem Zweck mit Gleitkontakten die Schaltstrecke durch eine Schaltbrücke 30 überbrückt, die mit Kontaktfingern 32 versehen ist und mit einem Blaszylinder 34 verbunden ist, der im allgemeinen aus einem lichtbogenfesten Isolierstoff besteht. Die Kontaktbrücke 30 und der Blaszylinder 34 bilden mit der Schaltelektrode 16 die bewegbaren Teile des Schaltsystems 2, während ein ringförmiger Blaskolben 36 im Blaszylinder 34 unbeweglich angeordnet ist.In the embodiment according to FIG. 1, the extinguishing system 2 is a pressurized gas switch in the embodiment of a blow piston switch in a cylindrical housing 4 arranged, which is completed at its end faces by flange plates 6 and 8, respectively is. The mouth of a fixed electrode tube 12 is a nozzle-shaped electrode 14 formed, which can preferably consist of graphite. Another coaxial arranged electrode is designed as a switching electrode 16 and at the end of an in Axially movable electrode tube 18 arranged as shown in the figure a double arrow is indicated. The electrode tube 18 is in a main electrode tube 22 movably guided, the switching path through for this purpose with sliding contacts a switching bridge 30 bridged, which is provided with contact fingers 32 and with a blowing cylinder 34 is connected, which generally consists of an arc-proof Insulating material consists. The contact bridge 30 and the blowing cylinder 34 form with the Switching electrode 16, the movable parts of the switching system 2, while an annular Blow piston 36 is arranged immovably in blow cylinder 34.

Sowohl der Schaltelektrode 16 als auch der Schaltbrücke 30 mit dem Blaszylinder 34 ist ein Antriebssystem 40 zugeordnet, das vorzugsweise ein elektrohydraulisches Antriebssystem sein kann. Die Schaltelektrode 16 ist über ihr Schaltrohr 18 und einen Hebel 42 mit einem Winkelhebel 44 verbunden, dessen Drehpunkt in einem in der Figur nicht dargestellten Antriebsgehäuse drehbar gelagert ist. Die Schaltbrücke 30 ist mit dem Blaszylinder 34 über einen Hebel 46 mit einem Winkelhebel 48 verbunden, der ebenfalls im Antriebsgehäuse drehbar gelagert ist. Für die Schaltelektrode 16 und die Schaltbrücke 30 kann vorzugsweise eine gemeinsame Antriebsvorrichtung vorgesehen sein. Zu diesem Zweck sind die Winkelheber 44 und 48 über jeweils eine Verbindungsstange 52 bzw. 54 mit einer gemeinsamen Antriebsstange 56 verbunden, der ein in der Figur nicht dargestellter Antrieb zugeordnet ist.Both the switching electrode 16 and the switching bridge 30 with the Blowing cylinder 34 is assigned a drive system 40, which is preferably an electrohydraulic Drive system can be. The switching electrode 16 is via its switching tube 18 and a lever 42 connected to an angle lever 44, the pivot point of which in a drive housing not shown in the figure is rotatably mounted. the Switching bridge 30 is connected to the blow cylinder 34 via a lever 46 with an angle lever 48 connected, which is also rotatably mounted in the drive housing. For the switching electrode 16 and the switching bridge 30 can preferably have a common drive device be provided. For this purpose, the angle jacks 44 and 48 are each one Connecting rod 52 or 54 connected to a common drive rod 56, which is assigned to a drive not shown in the figure.

Im geschlossenen Zustand verbindet die mit dem Blaszylinder 34 festgekoppelte Schaltbrücke 30 mit ihren Kontaktfingern 32 die feste Elektrode 14 mit dem Hauptelektrodenrohr 22, das über die Gleitkontakte 24 und 26 mit dem beweglichen Elektrodenrohr 18 und damit der Schaltelektrode 16 elektrisch leitend verbunden ist. Da die Gleitkontakte 24 und 26 den Lichtbogenstrom nur während einer verhältnismäßig kurzen Zeit führen, die beispielsweise 10 bis 20 ms betragen kann, ist für die Gleitkontakte 24 und 26 eine mechanisch einfache Ausführungsform ausreichend. Durch die Wahl der Übersetzungen der Winkelhebel 44 und 48 und ihrer Einstellungen wird erreicht, daß beim Ausschalt- und Einschaltvorgang die Schaltelektrode 16 einen vorbestimmten Weg zurücklegt, der beispielsweise 50 mm betragen kann, während der Blaszylinder 34 und die Kontakt brücke 30 zur gleichen Zeit einen längeren Weg von beispielsweise 250 mm zurücklegen.In the closed state, the one that is firmly coupled to the blow cylinder 34 connects Switching bridge 30 with its contact fingers 32, the fixed electrode 14 with the main electrode tube 22, which via the sliding contacts 24 and 26 with the movable electrode tube 18 and so that the switching electrode 16 is electrically connected. Since the sliding contacts 24 and 26 lead the arc current only for a relatively short time, which can be, for example, 10 to 20 ms, is for the sliding contacts 24 and 26 a mechanically simple embodiment is sufficient. By choosing the translations the angle lever 44 and 48 and their settings is achieved that when switching off and switch-on process, the switching electrode 16 covers a predetermined distance, which can be 50 mm, for example, while the blow cylinder 34 and the contact bridge 30 cover a longer distance of, for example, 250 mm at the same time.

In der dargestellten Ausführungsform ist der Schaltelektrode 16 und dem Blaszylinder 34 ein gemeinsamer Antrieb zugeordnet, der zugleich auch noch eine weitere in der Figur nicht dargestellte Schaltstrecke betätigen kann. Es kann jedoch für die Schaltelektrode 16 und dem Blaszylinder 34 auch jeweils ein getrennter Antrieb vorgesehen sein.In the embodiment shown, the switching electrode 16 and the blowing cylinder 34 is assigned a common drive, which at the same time also has a actuate further switching path not shown in the figure can. However, one can also be used for the switching electrode 16 and the blow cylinder 34 separate drive can be provided.

Ist der Winkelhebel 44 nach Figur 2 beispielsweise um einen vorbestimmten Winkel gedreht worden, so hat die Schaltelektrode 16 von der Elektrode 14 den Abstand a erreicht, bei dem beispielsweise die Vorkompression durch den Blaszylinder 38 beendet und die Löschphase beginnen kann, indem die Schaltbrücke 30 mit ihrer Bewegung die Elektrode 14 verläßt und die Gasströmung freigibt.If the angle lever 44 according to FIG. 2 is, for example, by a predetermined one Has been rotated angle, the switching electrode 16 from the electrode 14 has the distance a achieved, in which, for example, the pre-compression by the blowing cylinder 38 ended and the deletion phase can begin by moving the jumper 30 with its movement leaves the electrode 14 and releases the gas flow.

Bei der in Figur 3 dargestellten Stellung des Winkelhebels 44 mit dem Elektrodenabstand b kann beispielsweise die Löschphase beendet sein.In the position of the angle lever 44 shown in Figure 3 with The erasing phase can, for example, have ended at the electrode spacing b.

Durch die weitere Drehung des Winkelhebels 44 erreicht die Schaltelektrode 16 von der Elektrode 14 in der Aus-Stellung des Löschsystems 2 den Abstand c, der eine hohe dielektrische Festigkeit des Schaltsystems 2 ergibt und der vorzugsweise wenigstens gleich dem Durchmesser D, insbesondere wenigstens das Doppelte des Durchmessers D, der Düsenengstelle der Elektrode 14 betragen kann.The further rotation of the angle lever 44 reaches the switching electrode 16 from the electrode 14 in the off position of the extinguishing system 2, the distance c, the results in a high dielectric strength of the switching system 2 and preferably at least equal to the diameter D, in particular at least twice the diameter D, the nozzle constriction of the electrode 14 can be.

Der besondere Vorteil dieses Löschsystems besteht nun darin, daß beim Ausschaltvorgang der Abstand a bis c der Elektroden 14 und 16 so eingestellt werden kann, daß während der Löschphase mit dem Abstand a bis b der Elektroden 14 und16 ein strömungsgünstiger Abstandsbereich durchlaufen wird und daß der größere Abstand c im ausgeschalteten Zustand des Löschsystems 2 angenommen wird, wenn der Blaszylinder 34 mit der Kontaktbrücke 30 in ihrer Endlage angelangt sind. Durch ent- sprechende Gestaltung der Winkelhebel 44 und 48 kann in an sich bekannter Weise auch eine teilweise Gegenbewegung der Schaltelektrode 16 erzeugt werden.The particular advantage of this extinguishing system is that the Switching off the distance a to c of the electrodes 14 and 16 can be set can that during the erasing phase with the distance a to b of the electrodes 14 and 16 a flow-favorable distance range is traversed and that the greater distance c in the switched-off state of the extinguishing system 2 is assumed when the blowing cylinder 34 with the contact bridge 30 have reached their end position. Through speaking The angle levers 44 and 48 can also be designed partially in a manner known per se Countermovement of the switching electrode 16 can be generated.

4 Patentansprüche 4 Figuren - Leerseite -4 claims 4 figures - blank page -

Claims

Claims 1. Compressed gas switch with arranged coaxially to one another nozzle-shaped electrodes and a tubular connecting them in the switched-on position Switching bridge (30) which is relatively movable to a blow piston (36) and which with its switch-off movement releases an essentially radial extinguishing gas supply, d a d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that at least one of the electrodes is movable and is designed as a switching electrode (16).

2. Compressed gas switch according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the switching bridge (30) and the switching electrode (16) with a common one Drive system (40) are provided which contains a common shift rod (56).

3. Compressed gas switch according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the switching electrode (16) with a movable switching tube (18) is connected, which is movable in the axial direction in a main switching tube (22) is led.

4. Compressed gas switch according to one of claims 1 to 3, d a d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that for the movement of the switching electrode 16 with its switching tube 18 within the main switching tube (22) a sliding contact (24, 26) is provided.