DE3527880A1 - Lasttrennschalter fuer den mittelspannungsbereich - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Lasttrennscchal­ ter für den Mittelspannungsbereich mit trennbaren Hauptkontakten und einem Löschrohr aus Kunststoff, das ein bewegbares Schaltstück mit einem Abbrennring und ein stehendes Schaltstück mit einem damit verbun­ denen Abbrennkontakt enthält, welche einen parallelen Stromweg zu den Hauptkontakten bilden, bei dem das bewegbare Schaltstück einen Schaltstift mit Rastkopf und einem ringförmigen Randflansch enthält, der an der dem Rastkopf abgewandten Seite des Schaltstiftes liegt, mit dem Abbrennring verbunden ist und in einen kol­ benartigen Löschkörper aus gasabgebenden Isolierstoff ausläuft, der einen engen Spalt zum Löschrohr aufweist.

Ein derartiger Lasttrennschalter ist aus der DE-OS 31 11 790 bekannt. Bei dem bekannten Lasttrennschal­ ter ist das stehende Schaltstück hohlzylindrisch ausge­ bildet und bei dem bewegbaren Schaltstück endet der Schaltstift im Boden eines ihn umgebenden Hohlzylin­ ders mit einem Randflansch. Bei der Ausschaltbewe­ gung werden zunächst die beiden Hauptkontakte ge­ trennt und der Strom fließt über den im Löschrohr be­ findlichen parallelen Strompfad, gebildet aus dem ste­ henden hohlzylindrischen Schaltstück und dem beweg­ baren Schaltstück, dessen Randflansch zum hohlzylin­ drischen Schaltstück in Kontakt steht. Durch die weite­ re Ausschaltbewegung wird der Schaltstift des beweg­ baren Schaltstücks durch den Rastkopf gegen die Kraft einer Rückstellfeder mitgenommen. Dabei wird der Randflansch mit dem Abbrennring aus dem hohlzylin­ drischen Schaltstück herausgezogen, so daß in dem Spalt zwischen dem Löschrohr und dem kolbenartigen Löschkörper ein Lichtbogen entsteht. Die Fußpunkte des Lichtbogens befinden sich auf dem Abbrennring bzw. Abbrennkontakt. Der Lichtbogen setzt sowohl aus dem Kunststoff des Löschrohrs als auch aus dem gasab­ gebenden Isolierstoff des Löschkörpers Gase frei, die den Lichtbogen kühlen und in einem Stromnulldurch­ gang löschen. Dabei wird der Lichtbogen im allgemei­ nen stets an der gleichen Stelle des Umfangs des Schalt­ stücks und des Randflansches und somit auch an der gleichen Stelle des mit ihnen verbundenen Abbrennkon­ taktes bzw. Abbrennringes gezogen, nämlich ausgehend von dem besten Stromkontaktpunkt entlang des Um­ fangs, bedingt durch Konstruktion, Fertigungstoleran­ zen oder durch besondere Andruckmittel. Der Lichtbo­ gen bleibt dann auch, nachdem er aus dem engen Spalt, in dem er gezogen wurde, etwas herausgelaufen ist, im­ mer an der gleichen Stelle stehen. Dadurch konzentriert sich der Abbrand des Löschkörpers und des Löschrohrs auf diese Stelle und diese lokale Ausbrennung führt zu einer verminderten Lebensdauer des Löschsystems des Lasttrennschalters.

Weiterhin ist aus der DE-OS 29 07 574 ein Lasttrenn­ schalter bekannt, bei dem das im Löschsystem liegende bewegbare Schaltstück einen Schaltstift mit Rastkopf enthält, der auf der anderen Seite in einem ringförmigen Kontakt endet, hinter dem ein Löschstift liegt, der einen engen Spalt zum Löschrohr aufweist. Das dazu gehörige stehende Schaltstück ist als eine entsprechend einer Mantelinie des Löschrohres verlaufende Stromleitbahn ausgebildet. Außerdem ist ein Andrückelement vorge­ sehen, das diametral entgegengesetzt zum stehenden Schaltstück liegt und den Kontakt zwischen dem ste­ henden und dem bewegbaren sichert. Auch bei diesem Lasttrennschalter wird der Ausschaltlichtbogen stets an der gleichen Stelle gezogen, so daß entsprechend der Abbrand der Löschkammer einseitig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lastrennschalter so zu gestalten, daß der durch den Ausschaltlichtbogen bedingte Abbrand möglichst gleichmäßig über den Umfang des Löschrohres bzw. Löschkörpers verteilt wird, damit sich die Lebensdauer des Löschsystems erhöht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Lasttrenn­ schalter der eingangs beschriebenen Art gemäß der Er­ findung der Abbrennring geschlitzt, bildet zumindest eine Windung und ist benachbart zum Schlitz einseitig über einen Kontaktsteg mit dem Randflansch verbun­ den. Diese besondere konstruktive Gestaltung des mit dem Randflansch des bewegbaren Schaltstückes ver­ bundenen Abbrennringes löst bei einem seitlich des Kontaktsteges gezogenen Lichtbogen eine Rotations­ bewegung aus, die vom Kontaktsteg weggerichtet ist, so daß der Lichtbogen innerhalb seiner Brenndauer in der aus Löschrohr und Löschkörper gebildeten Löschkam­ mer bei einer Windung bis zum Ende des geschlitzten Abbrennringes läuft, oder bei zwei oder mehreren Win­ dungen mehrmals umläuft. Dadurch wird ein gleichför­ miger Abbrand der Löschkammer erreicht.

Die Möglichkeit der Rotation des Lichtbogens wäh­ rend seiner Brenndauer wird erhöht mit der Zahl der von dem Abbrennring gebildeten Windungen. Eine vor­ teihafte Ausgestaltung der Erfindung wird darin gese­ hen, wenn der Abbrennring zwei Windungen aufweist.

Die Auslösung der Rotation des Lichtbogens kann noch dadurch verstärkt werden, daß auch der Abbrenn­ kontakt des stehenden Schaltstücks ein geschlitzter Ring ist, der benachbart zum Schlitz einseitig über einen Kontaktsteg mit dem Rand des stehenden Schaltstückes verbunden ist. Dabei ist es sinnvoll, daß die Kontaktste­ ge des Abbrennringes und des Abbrennkontaktes und die Schlitze jeweils auf einer Längsebene liegen, damit auch bei kleinen Lichtbogenlängen die Rotation sicher­ gestellt ist, weil die Fußpunkte des Lichtbogens sich in gleicher Richtung bewegen.

Wenn der mit dem Randflansch verbundene, ge­ schlitzte Abbrennring nur eine Windung aufweist und ein Andrückelement vorgesehen ist, das den Kontakt­ druck zwischen dem bewegbaren Schaltstück und dem stehenden Schaltstück sichert, empfiehlt es sich, das An­ drückelement angenähert diametral entgegengesetzt zu einem Bereich des geschlitzten Abbrennringes zu legen, der von dem Kontaktsteg zwischen dem Gleitkontakt­ ring und dem geschlitzten Abrennring auf der durchge­ henden Ringseite wenigstens fünf bis zehn Kontaktsteg­ breiten entfernt liegt. Dadurch kann für die Lichtbogen­ rotation fast der gesamte Umfang des geschlitzten Ab­ brennringes ausgenutzt werden.

Da durch den während der Brenndauer des Lichtbo­ gens fließenden Strom auf die Teile des Abbrennringes und des bewegbaren Schaltstiftes mechanische Kräfte ausgeübt werden, ist es vorteilhaft, inbesondere für den Fall, daß der Schaltstift des bewegbaren Schaltstücks im Boden eines Hohlzylinders endet, dessen oberer Rand­ flansch mit dem Abbrennring verbunden ist wobei der Löschkörper den Hohlzylinder umgibt, den Raum zwi­ schen dem leitenden Hohlzylinder, dem Randflansch und dem geschitzten Abbrennring mit einem Distanz­ körper aus Isolierstoff auszufüllen. Dieser nimmt dann die mechanischen Kräfte auf und verhindert eine uner­ wünschte Verlagerung der Teile des Schaltstiftes.

Es ist auch zweckmäßig, am Distanzkörper einen An­ satz vorzusehen, der den Schlitz des Abbrennringes aus­ füllt. Dadurch kann eine Verdrehung des Abbrennringes gegenüber den Gleitkontaktring vermieden werden.

Im folgenden sei die Erfindung noch anhand der in den Fig. 1 bis 4 der Zeichnung dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Last­ trennschalters.

In Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Löschsystem dieses Lasttrenn­ schalters schematisch dargestellt, wobei der rechte obe­ re Teil gegenüber der gezeigten Längsebene etwas ge­ dreht ist.

Die Fig. 3 zeigt, teilweise in perspektivischer Ansicht, einen Teil eines gegenüber Fig. 2 leicht abgewandelten bewegbaren Schaltstückes

und Fig. 4 das stehende Schaltstück.

Jeder Pol des in Fig. 1 dargestellten Lasttrennschalter 1 besteht im wesentlichen aus drei Stützisolatoren 2, 3, 4, die auf einem rahmenartigen Gestell 5 befestigt sind und die stromführenden Elemente tragen. So trägt der Stützisolator 2 die erste Anschlußvorrichtung 6, die über ein flexibles Stromband 7 mit dem auf den Stütz­ isolator 3 befindlichen Hauptkontakt 8 verbunden ist. Außerdem ist dort der Gegenkontakt 9 für den Rast­ kopf 10 des bewegbaren Schaltstükkes 11 im Löschsy­ stem 12 angeordnet. Das Löschsystem 12 und der zweite Hauptkontakt 13, sowie die zweite Anschlußvorrich­ tung 14 sind über einen Träger 15 am Stützisolator 4 befestigt. Während die Stützisolatoren 2 und 4 fest ste­ hen, ist der Stützisolator 3 mittels einer Antriebswelle 16 und einem nicht dargestellten Antriebssystem schwenkbar ausgebildet und führt die Ein- und Aus­ schaltbewegung des Lasttrennschalters 1 durch.

In Fig. 1 ist der Lasttrennschalter 1 im ausgeschalte­ ten Zustand gezeigt. Zum Einschalten wird die Antriebs­ welle 16 betätigt und dadurch der Stützisolator 3 in Richtung auf das Löschsystem 12 bewegt. Dabei gelangt der Hauptkontakt 8 in Eingriff mit dem Hauptkontakt 13, während der Gegenkontakt 9 in Eingriff mit dem Rastkopf 10 des bewegbaren Schaltstückes 11 gelangt, das seinerseits im Löschsystem 12 in Kontakt mit dem stehenden Schaltstück 17 steht, das auch am Träger 15 befestigt ist. Bei der entgegengesetzten, ebenfalls durch die Antriebswelle 16 ausgelösten Ausschaltbewegung lösen sich zunächst die Hauptkontakte 8 und 13 vonein­ ander, während der parallele Strompfad von der ersten Anschlußvorrichtung 6 über den Gegenkontakt 9, den Rastkopf 10 und das bewegbare Schaltstück 11 sowie dem entsprechenden stehenden Schaltstück 17 zur zweiten Anschlußvorrichtung 14 erhalten bleibt. Der Rastkopf 10 wird vom Gegenkontakt 9 während der Ausschaltbewegung gegen die Kraft einer sich dabei spannenden nicht dargestellten Rückholfeder mitge­ nommen und das bewegbare Schaltstück 11 gleitet zu­ nächst an dem stehenden Schaltstück 17 entlang. Wenn die Hauptkontakte 8, 13 einen genügend großen Ab­ stand zueinander haben, trennt sich auch im Löschsy­ stem 12 das bewegbare Schaltstück 11 vom stehenden Schaltstück 17 und es entsteht ein Ausschaltlichtbogen 18 (Fig. 2), der erlischt bevor der Rastkopf 10 freigege­ ben wird. Schließlich löst sich der Rastkopf 10 vom Ge­ genkontakt 9 und das bewegbare Schaltstück 11 wird durch die nicht dargestellte Rückholfeder in seine Aus­ gangslage innerhalb des Löschsystems 12 zurückge­ führt.

Einzelheiten des Löschsystems 12 und des konstrukti­ ven Aufbaus des bewegbaren Schaltstücks 11 und des stehenden Schaltstücks 17 sind aus Fig. 2 ersichtlich. Das Löschsystem 12 besteht aus einem zweiteiligen äu­ ßeren Löschrohr 19 aus Kunststoff, das an einem ring­ förmigen Teil des Trägers 15 befestigt ist, der auch mit dem hohlzylindrischen stehenden Schaltstücks 17 in Verbindung steht. Zentrisch im Innern des Löschrohrs 19 ist der Schaltstift 20 des bewegbaren Schaltstücks 11 angeordnet, der mit seinem den Rastkopf 10 abgewand­ ten Ende 21 den Boden 22 eines Hohlzylinders 23 aus Kupfer durchdringt und in einem den Hohlzylinder 23 umgebenden kolbenartigen Löschkörper 24 endet. Der Hohlzylinder 23 weist einen oberen Randflansch 25 auf, dessen Außendurchmesser kleiner als der Innendurch­ messer des Löschrohres 19 ist. Auch der Außendurch­ messer des kolbenartigen Löschkörpers 24 aus gasabge­ benden Isolierstoff ist kleiner als der Innendurchmesser des Löschrohrs 19, so daß er zu diesem einen engen Spalt 26 bildet.

Bei dem bewegbaren Schaltstück 11 ist der Rand­ flansch 25 des Hohlzylinders 23 mit einem geschlitzten Abbrennring 27 verbunden, wozu ein neben dem Schlitz liegender Kontaktsteg 28 dient. Der geschlitzte Ab­ brennring 27 bildet eine Windung. Der Raum zwischen dem Randflansch 25, dem Hohlzylinder 23 und dem Ab­ brennring 27 ist durch einen Distanzkörper 29 aus Iso­ lierstoff ausgefüllt. Auch das stehende Schaltstück 17 ist mit einem Abbrennkontakt 30 verbunden, der als ge­ schlitzter Ring ausgebildet ist und benachbart zum Schlitz 31 (siehe Fig. 4) einseitig über den Kontaktsteg 32 mit dem Rand 33 des stehenden Schaltstücks 17 ver­ bunden ist. Auch hier ist der Raum zwischen dem Rand 33 des stehenden Schaltstücks 17 und dem Abbrennkon­ takt 30 mit Isolierstoff 34 ausgefüllt, dessen Innenfläche 35 gegenüber des Abbrennkontaktes 30 zurücksteht. Die beiden Kontaktstege 28, 32 am bewegbaren Schalt­ stück 11 und am stehenden Schaltstück 17 liegen jeweils auf der gleichen Längsebene. Sie befinden sich nicht genau diametral entgegengesetzt zu einem aus einer Stellschraube bestehenden Andrückelement 36, das in einer zum Längsschnitt der Fig. 2 gedrehten Längsebe­ ne liegt, sondern um ungefähr fünf bis zehn Kontakt­ stegbreiten dazu auf der durchgehenden Ringseite ver­ setzt. Das Andrückelement 36 wirkt auf die Oberfläche des Löschkörpers 24 so ein, daß an dieser um fünf bis zehn Kontaktstegbreiten gegenüber der diametralen versetzten Stelle ein eindeutiger Kontakt zwischen der ballig ausgebildeten Außenfläche 37 des Abbrennringes 27 und der inneren Mantelfläche 38 des hohlzylindri­ schen, stehenden Schaltstück 17 entsteht und der Aus­ schaltlichtbogen 18 jeweils dort gezogen wird.

Wenn nun während der Ausschaltbewegung das be­ wegbare Schaltstück 11 durch den mitgenommenen Rastkopf 10 aus dem stehenden Schaltstück 17 heraus­ gezogen wird, so fließt der Strom von der ersten An­ schlußvorrichtung 6 und dem Gegenkontakt 9 zum Rastkopf 10. Dann über den Schaltstift 20 und den Bo­ den 22, sowie den Hohlzylinder 23 zu dessen Rand­ flansch 25. Dies ist jeweils durch kleine Pfeile angedeu­ tet. Von dem Randflansch 25 tritt der Strom über den Kontaktsteg 28 zum Abbrennring 27 über. Solange sich der Abbrennring 27 innerhalb des hohlzylindrischen, stehenden Schaltstücks 17 befindet, tritt der Strom vom Abbrennring 27 über dessen ballige Außenfläche 37 auf die innere Mantelfläche 38 des stehenden Schaltstücks 17 über und wird dann über den Träger 15 zur zweiten Anschlußvorrichtung geleitet. Gleitet nun das bewegba­ re Schaltstück 11 aus dem stehenden Schaltstück 17 heraus, so überbrückt zunächst der ballige Abbrennring 27 am bewegbaren Schaltstück 11 den Spalt zwischen dem Rand 33 des hohlzylindrischen, stehenden Schalt­ stücks 17 und dem Abbrenkontakt 30. Bei weiterer Aus­ schaltbewegung wird daher der Ausschaltlichtbogen 18 sicher am Abbrennkontakt 30 gezündet und nicht am Rand 33. Der andere Fußpunkt des Ausschaltlichtbo­ gens 18 liegt auf dem Abbrennring 27. Da der Abbrenn­ ring 27 und der Abbrennkontakt 30 jeweils geschlitzte Ringe sind, muß der Strom vom Lichtbogenfußpunkt über den jeweiligen Kontaktsteg 28 bzw. 32, die um fünf bis zehn Kontaktstegbreiten entfernt sind, fließen und es entstehen dadurch magnetische Kräfte, die den Aus­ schaltlichtbogen 18 von der Kontakttierungsstelle weg zum anderen Ende des geschlitzten Abbrennringes 27 bzw. 30 treiben. Der Ausschaltlichtbogen 18 löst wäh­ rend seines Brennens aus den benachbarten Flächen des Löschkörpers 24 bzw. des Löschrohrs 19 Gase. Infolge der Bewegung des Ausschaltlichtbogens 18 verteilen sich dabei die dem Lichtbogen ausgesetzten Flächen über einen Teil oder auch über den gesamten Umfang des Löschsystems 12. Die Teile des Löschsystems 12 werden daher gleichmäßiger beansprucht und die Le­ bensdauer des Löschsystems 12 wird entsprechend er­ höht.

Da durch die Beschleunigung während des Ausschalt­ vorganges und durch die fließenden Ströme mechani­ sche Kräfte auf die Teile der Schaltstücke 11, 17 ausge­ übt werden, die zum Teil durch den Distanzkörper 29 bzw. den Isolierstoff 34 aufgenommen werden, emp­ fiehlt es sich außerdem, die Schlitze im Abbrennring 27 und im Abbrennkontakt 30 ebenfalls auszufüllen, z. B. den Schlitz 31 durch einen Ansatz des Löschrohrs 19 und den Schlitz des Abbrennringes durch einen Ansatz am Distanzkörper 29. Dadurch wird jeweils auch ein Verdrehen des Abbrennringes 27 gegenüber dem Rand­ flansch 25 und des Abbrennkontaktes 30 gegenüber dem Rand 33 vermieden.

Bei der modifizierten, in Fig. 3 dargestellten Ausfüh­ rung des bewegbaren Schaltstücks 11 sind für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen beibehalten. Die Fig. 3 zeigt perspektivisch und schematisch den nicht ge­ schnittenen Hohlzylinder 23 mit seinem Randflansch 25. Dieser ist über den Kontaktsteg 28 mit dem Abbrenn­ ring 27 verbunden. Der Abbrennring 27 hat hier zwei Windungen 39, 40, die jeweils durch einen Schlitz 41 unterbrochen sind. Durch Pfeile ist der Verlauf des Stro­ mes während des Brennens des Abschaltlichtbogens 18 angedeutet.

Claims (8)

1. Lasttrennschalter (1) für den Mittelspannungsbe­ reich mit trennbaren Hauptkontakten (8, 13) und einem Löschrohr (19) aus Kunststoff, das ein be­ wegbares Schaltstück (11) mit einem Abbrennring (27) und ein stehendes Schaltstück (17) mit einem damit verbundenen Abbrennkontakt (30) enthält, welche einen parallelen Stromweg zu den Haupt­ kontakten (8, 13) bilden, bei dem das bewegbare Schaltstück (1 1) einen Schaltstift (20) mit Rastkopf (10) und einen ringförmigen Randflansch (25) ent­ hält, der an der dem Rastkopf (10) abgewandten Seite des Schaltstiftes (20) liegt, mit dem Abbrenn­ ring (27) verbunden ist und in einen kolbenartigen Löschkörper (24) aus gasabgebenden lsolierstoff ausläuft, der einen engen Spalt (26) zum Löschrohr (19) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abbrennring (27) geschlitzt ist, zumindest eine Windung (39, 40) bildet und benachbart zum Schlitz (41) einseitig über einen Kontaktsteg (28) mit dem Randflansch (25) verbunden ist.

2. Lasttrennschalter nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der mit dem stehenden Schalt­ stück (17) verbundene Abbrennkontakt (30) ein ge­ schlitzter Ring ist, der benachbart zum Schlitz (31) einseitig über einen Kontaktsteg (32) mit dem Rand (33) des stehenden Schaltstückes (17) verbunden ist.

3. Lasttrennschalter nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der mit dem Rand­ flansch (25) verbundene geschlitzte Abbrennring (27) zwei Windungen (39, 40) aufweist.

4. Lasttrennschalter nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der mit dem Rand­ flansch (25) verbundene, geschlitzte Abbrennring (27) nur eine Windung aufweist und ein Andrück­ element (36) vorgesehen ist, das den Kontaktdruck zwischen dem bewegbaren Schaltstück (11) und dem stehenden Schaltstück (17) sichert und daß das Andrückelement (36) angenähert diametral entge­ gengesetzt zu einem Bereich des geschlitzten Ab­ brennringes (27) liegt, der von dem Kontaktsteg (28) auf der durchgehenden Ringseite wenigstens fünf bis zehn Kontaktstegbreiten entfernt liegt.

5. Lasttrennschalter nach Anspruch 1 und 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kontaktstege (28, 32) des Abbrennringes (27) und des Abbrennkon­ taktes (30) und die Schlitze (31; 41) jeweils auf einer Längsebene liegen.

6. Lasttrennschalter nach Anspruch 1 oder 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Schaltstift (20) des bewegbaren Schaltstückes (11) im Boden (22) eines ihm umgebenden leitenden Hohlzylinders (23) en­ det, dessen oberer Randflansch (25) mit dem Ab­ brennring (27) verbunden ist, wobei der Hohlzylin­ der (23) außer dem Randflansch (27) und dem ge­ schlitzten Abbrennring (27) von dem kolbenartigen Löschkörper (24) umgeben ist und daß der Raum zwischen dem leitenden Hohlzylinder (23), seinem Ringflansch (25) und dem geschlitzten Abbrennring (27) mit einem Distanzkörper (29) aus Isolierstoff ausgefülltist.

7. Lasttrennschalter nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Raum zwischen dem Rand (25; 33) des stehenden (11) und/oder bewegbaren (17) Schaltstücks und dem Abbrennkontakt (30) und/oder dem Abbrennring (27) mit Isolierstoff (34) ausgefüllt ist.

8. Lasttrennschalter nach Anspruch 6 oder 7, da­ durch gekennzeichnet, daß der Schlitz (31; 41) des Abbrennringes (27) und/oder Abbrennkontaktes (30) mit Isolierstoff ausgefüllt ist.