DE3526709A1 - Ein- oder mehrpoliger schalter fuer gekapselte, druckgasisolierte hochspannungsschaltanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen ein- oder mehrpoligen Schalter für gekapselte, druckgasisolierte Hochspannungs­ schaltanlagen mit jeweils einem stehenden und einem beweg­ lichen, messerförmigen Schaltstück, an denen Kontaktteile zur Führung des Dauerstromes in geschlossenen Zustand ange­ ordnet sind, sowie benachbart dazu zwei abbrennfeste, insbe­ sondere aus kohlenstoffhaltigen Material bestehende Lichtbo­ genelektroden, von denen die eine, kürzere, auf der vorderen Stirnseite des messerförmigen Schaltstücks angeordnet ist und die andere, längere, am stehenden Schaltstück, wobei sie sich in kurzem Abstand zu der in Einschaltbewegung befind­ lichen abbrennfesten Lichtbogenelektrode entlang der Schalt­ strecke erstreckt, die zwischen dem Zünden des Vorüberschlag­ lichtbogens bis zum Eingriff der Dauerstromkontaktteile liegt, und eine der Lichtbogenelektroden gefedert gelagert ist.

Ein derartiger Schalter ist aus der DE-OS 31 32 123 bekannt. Durch das Vorsehen von abbrennfesten Lichtbogenelektroden an der Stirnfläche des messerförmigen, beweglichen Schaltstücks und entlang der Schaltstrecke in kurzem Abstand dazu am ste­ henden Schaltstück wird erreicht, daß beim Einschalten des Schalters auf Spannung der Vorüberschlaglichtbogen zwischen den Lichtbogenelektroden zündet, ehe die beiden Dauerstrom­ kontakte miteinander in Eingriff gelangen. Obwohl dieser Vor­ überschlaglichtbogen weiter brennt, solange die Lichtbogen­ elektroden in geringen Abstand aneinander vorbei geführt werden, besteht während der weiteren Einschaltbewegung die Gefahr, daß infolge der Kommutierungsspannung und des sich vergrößernden Abstandes zwischen den Lichtbogenelektroden dann bei kleinem Abstand zwischen dem messerförmigen beweg­ lichen Schaltstück und dem stehenden Dauerstromkontakt ein zweiter Vorüberschlaglichtbogen zündet, der störend auf das Dauerstromkontaktsystem einwirkt und es beschädigen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen derartigen zweiten Vorüberschlaglichtbogen zu vermeiden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem ein- oder mehrpoli­ gen Schalter der eingangs beschriebenen Art die mit dem stehenden Schaltstück über ein flexibles Stromband verbunde­ ne Lichtbogenelektrode plattenförmig ausgebildet und über Federn am stehenden Schaltstück gelagert, derart, daß bei der Schaltbewegung des messerförmigen Schaltstücks die an seiner Stirnseite befindliche kurze Lichtbogenelektrode die plattenförmige Lichtbogenelektrode berührt und auf diese eine gegen die Federkraft gerichtete Kraft ausübt.

Auch bei diesem Schalter gemäß der Erfindung kommt es während der Einschaltbewegung zum Zünden des Vorüberschlag­ lichtbogens zwischen den Lichtbogenelektroden, wenn sich beide einander genügend genähert haben. Dann kommt es aber zur Berührung zwischen beiden Lichtbogenelektroden und der Lichtbogen erlischt. Es bildet sich nun infolge der federn­ den Lagerung und der von der kurzen Lichtbogenelektrode gegen die Federkraft ausgeübten Kraft, mit der sie gegen die andere Lichtbogenelektrode drückt, ein Schleifkontaktsystem, über das während der weiteren Schaltbewegung ein Stromfluß stattfindet, solange, bis das messerförmige Schaltstück die galvanische Verbindung zum Dauerstromkontaktteil herstellt. Der Strom verzweigt sich nun zu den Dauerstromkontakten, er fließt aber auch noch gemäß der Widerstandsverteilung, die sich ergibt, in geringer Stärke über den Schleifkontakt. Der Schleifkontakt kann nach endgültigem Verklinken der Dauerstromkontaktteile weiter in Eingriff bleiben.

Der Schleifkontakt verringert durch seinen zusätzlichen Strompfad die Kommutierungsspannung zum messerförmigen Schaltstück erheblich, damit ist ein guter Schutz des messerförmigen Schaltstücks verbunden. Die Zeitdauer vom Vorüberschlag bis zur galvanischen Berührung zwischen dem messerförmigen Schaltstück und dem Dauerstromkontakt sollte so klein wie möglich sein, um den Einschaltzeitpunkt des Kontaktsystems in den allerersten Anfang der Stromanstiegshalbwelle zu legen.

Um eine Erwärmung des Schleifkontaktsystems während langer Einschaltzeiten zu vermeiden, kann es zweckmäßig sein, die Länge der plattenförmigen Lichtelektrode über die Schalt­ strecke so zu wählen, daß bei Erreichen der Endeinschalt­ stellung des messerförmigen Schaltstückes kein Kontakt zwischen den Lichtbogenelektroden besteht. Der Stromfluß im eingeschalteten Zustand über die Lichtbogenelektroden wird dadurch unterbunden.

Als abbrennfestes Material für die Lichtbogenelektroden empfiehlt sich ein kohlestoffhaltiges Material, wie mit Graphit angereichertes Metall, insbesondere Kupfer oder eine Kupferwolframlegierung.

Im folgenden sei die Erfindung noch anhand der in den Fig. 1 und 2 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei­ spiele näher erläutert. Diese zeigen, jeweils schematisch, eine Seitenansicht eines Schalters in der Einschaltstellung in einem Längsschnitt durch das stehende Schaltstück. In Fig. 1 sind verschiedene Schaltstellungen des messerför­ migen beweglichen Schaltstücks angedeutet.

Bei einem gemäß der Erfindung schnellschaltenden Erdungs­ schalter zum Einsatz in einer gekapselten, insbesondere me­ tallgekapselten, mit SF₆ druckgasisolierten Hochspannungs­ schaltanlage, ist das bewegliche Schaltstück 1 messerförmig ausgebildet und schwenkbar auf einer Antriebswelle 2 ange­ ordnet. Das messerförmige Schaltstück 1 weist einen als Dauerstromkontaktteil 3 wirkenden Bereich auf, der unterhalb der oberen Stirnseite 4 des messerförmigen Schaltstückes 1 liegt und in der Einschaltstellung, wie sie in Fig. 1 links liegend dargestellt ist, in Eingriff mit dem Dauerstromkon­ taktteil 5 des stehenden Schaltstück 6 gelangt. Außerdem weist das stehende Schaltstück 6 eine abbrennfeste Lichtbo­ genelektrode 7 auf. Diese ist plattenförmig ausgebildet, indem auf einer metallischen Tragplatte 8 eine weitere graphitierte Kontaktplatte 9 angeordnet ist, die sich ent­ lang der Schaltstrecke des messerförmigen beweglichen Schalt­ stückes 2 erstreckt. Die Tragplatte 8 ist über Federn 10 am Tragkörper 11 des stehenden Schaltstücks 6 gelagert, derart, daß die Lichtbogenelektrode 7 mit ihrer vorderen Stirn­ fläche 12 im Ruhezustand, wie in Fig. 1 strichpunktiert an­ gedeutet, in den Schaltweg des messerförmigen Schaltstücks 1 hineinragt. Ein flexibles Stromband 13 stellt die Stromwei­ terleitung zu dem Tragkörper 11 des stehenden Schaltstücks 6 sicher, der ebenfalls mit dem Dauerstromkontaktteil 5 verbunden ist.

Auch am beweglichen Schaltstück 1 ist auf der oberen Stirn­ seite 4 eine abbrennfeste Lichtbogenelektrode 14 aus graphithaltigen Material angeordnet, die während der Ein­ schaltbewegung des beweglichen Schaltstücks 2 von der rechts liegend strichpunktiert angedeuteten Ausschaltstellung nach dem Durchlaufen der erforderlichen Isolierstrecke zuerst in die Nähe der Stirnfläche 12 der feststehenden abbrennfesten Lichtbogenelektrode 7 gelangt, so daß zwischen beiden Licht­ bogenelektroden 7, 14 beim Einschalten auf Spannung ein Vor­ überschlaglichtbogen zündet. Die bewegliche Lichtbogenelek­ trode 14 gelangt dann, wie mittig strichpunktiert angedeu­ tet, in Berührung mit der Stirnfläche 12 der federnd gelager­ ten Lichtbogenelektrode 7 und drückt diese während ihres weiteren Schaltweges gegen die Federkraft zurück, so daß ein Schleifkontakt entsteht. Bei der Berührung erlischt der Vor­ überschlaglichtbogen und es entsteht ein Stromfluß über den so gebildeten Schleifkontakt zwischen den beiden Lichtbogen­ elektroden 7 und 14. Die Länge der federnd gelagerten Licht­ bogenelektrode 7 ist so gewählt, daß der Schleifkontakt bis zum Erreichen der endgültigen Einschaltstellung des beweg­ lichen Schaltstücks 1 erhalten bleibt. In der Einschaltstel­ lung fließt der Strom zum wesentlichen Teil über die Dauer­ stromkontakteile 3 bzw. 5, aber auch in geringer Stärke über den Schleifkontakt zwischen den Lichtbogenelektroden 14, 7 entsprechend der Widerstandsverteilung.

Bei der Einschaltbewegung des beweglichen messerförmigen Schaltstücks 1 kann ein Vorüberschlaglichtbogen nur zwischen den Lichtbogenelektroden 7, 14 zünden, weil bei Erreichen des die Zündung bewirkenden geringen Abstandes zwischen den Lichtbogenelektroden 7, 14, der Abstand zwischen dem beweg­ lichen Schaltstücks 1 und dem Dauerstromkontaktteil 3 noch zu groß ist, als daß dort ein Vorüberschlaglichtbogen ent­ stehen kann. Da außerdem während der weiteren Schaltbewegung bis zur endgültigen Einschaltstellung die beiden Lichtbogen­ elektroden 7, 14 einen Schleifkontakt bilden, über den nach Erlöschen des Vorüberschlaglichtbogens der Strom fließt, ist die Kommutierungsspannung zum messerförmigen Schaltstück 1 zu gering, als daß ein zweiter Vorüberschlaglichtbogen bei geringen Abstand zwischen dem Dauerstromkontaktteil 5 und dem messerförmigen Schaltstück 1 zünden kann, bevor die galvanische Verbindung zwischen beiden auftritt. Eine Beschädigung des Dauerstromkontaktteiles 5 durch einen Lichtbogen wird somit vermieden. Da der Schleifkontakt zwischen den Lichtbogenelektroden 7, 14 auch nach endgül­ tigem Verklinken der Dauerstromkontaktteile 5, 3 weiter in Eingriff bleibt, fließt ein geringer Anteil des Stromes auch bei der Einschaltstellung des Schalters über die abbrenn­ festen Lichtbogenelektroden 7, 14.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 zeigt einen konstruktiv etwas abgewandelten Schalter gemäß der Erfindung, bei dem in der dargestellten Einschaltstellung der Schleifkontakt wieder aufgehoben ist. Für gleiche Teile sind gleiche Bezugszeichen verwendet.

Bei diesem Schalter ist die abbrennfeste Kontaktplatte 9 der federnd gelagerten Lichtbogenelektrode 7 entlang der Schalt­ strecke so verkürzt, daß nach Eintreten der galvanischen Verbindung zwischen den Dauerstromkontaktteilen 3, 5 der Schleifkontakt zwischen den abbrennfesten Lichtbogenelektro­ den 7, 14 aufgehoben wird. Die bewegliche Lichtbogenelektro­ de 14 gleitet von der Kontaktplatte 9 herunter, wodurch diese infolge der Federkraft der federnden Lagerung über die Federn 10 wieder in ihre unbelastete Lage zurückschnellt. Die Formgebung der einander zugewandten Kante der Kontaktplatte 9 bzw. der Lichtbogenelektrode 14 ist so gewählt, daß bei dieser unbelasteten Lage der Licht­ bogenelektrode 7 und des beweglichen Schaltstückes 1 in seiner endgültigen Einschaltstellung kein Lichtbogen bzw. Stromfluß zwischen den Lichtbogenelektroden 7, 14 auftreten kann.

Claims (2)

1. Ein- oder mehrpoliger Schalter für gekapselte, druckgas­ isolierte Hochspannungsschaltanlagen mit jeweils einem ste­ henden (6) und einem beweglichen, messerförmigen Schalt­ stück (1), an denen Kontaktteile (3, 5) zur Führung des Dau­ erstromes in geschlossenen Zustand angeordnet sind, sowie benachbart dazu zwei abbrennfeste, insbesondere aus kohlen­ stoffhaltigen Material bestehende Lichtbogenelektroden (7,14), von denen die eine, kürzere (14), auf der vorderen Stirn­ seite (4) des messerförmigen Schaltstücks (1) angeordnet ist und die andere, längere (7), am stehenden Schaltstück (6), wobei sie sich in kurzem Abstand zu der in Einschaltbewegung befindlichen abbrennfesten Lichtbogenelektrode (14) entlang der Schaltstrecke erstreckt, die zwischen dem Zünden des Vor­ überschlaglichtbogens bis zum Eingriff der Dauerstromkontakt­ teile (3, 5) liegt, und eine der Lichtbogenelektroden (7, 14) gefedert gelagert ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die mit dem stehenden Schaltstück (6) über ein flexibles Stromband (13) verbundene Lichtbogenelek­ trode (7) plattenförmig ausgebildet und über Federn (10) am stehenden Schaltstück (6) gelagert ist, derart, daß bei der Schaltbewegung des messerförmigen Schaltstücks (1) die an seiner Stirnseite (4) befindliche kurze Lichtbogenelektrode (14) die plattenförmige Lichtbogenelektrode (7) berührt und auf diese eine gegen die Federkraft gerichtete Kraft ausübt.

2. Ein- oder mehrpoliger Schalter für gekapselte, druckgas­ isolierte Hochspannungsschaltanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der platten­ förmigen Lichtbogenelektrode (7) über die Schaltstrecke so gewählt ist, daß bei Erreichen der Endeinschaltstellung des messerförmigen Schaltstückes (1) kein Kontakt zwischen den Lichtbogenelektroden (7, 14) besteht.