DE3624636A1 - Contact system for an electrical gas-blast circuit breaker - Google Patents

Contact system for an electrical gas-blast circuit breaker

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DE3624636A1
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DE19863624636
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Michael Gerlach
Hans-Juergen Dr Reinhardt
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/36—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by sliding
    • H01H1/38—Plug-and-socket contacts
    • H01H1/385—Contact arrangements for high voltage gas blast circuit breakers

Abstract

In the case of contact systems for electrical gas-blast circuit breakers having contact laminates (4), an arcing ring (9) is located in front of said contact laminates (4) for protection of the contact crests (7) thereof, which arcing ring (9) guides the arc which has been struck during switching off. Located between the arcing ring (9) and the stationary switching element (1) is a radial gap in order to compensate for eccentricities during the movement, so that the switching-off current must commutate over this gap even here, with the arc being struck. In order to avoid this problem, the arcing ring (9) according to the invention consists of a plurality of ring segments (9a, 9b, 9c) whose internal curvature is approximately equal to the external curvature of the stationary switching element (1) and which are in each case rigidly mechanically connected to at least one contact rod (5). As a result of the springing of the contact rods (5), which are arranged alongside the contact laminates (4), the ring segments (9a, 9b, 9c) of the arcing ring (9) can also be pressed in a sprung manner against the stationary switching element (1). Optimum conditions are thus created for the commutation current which can now commutate without any arc. Eccentricities of the arcing ring (9) during the movement are compensated for by the spring support. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kontaktsystem für einen elektrischen Druckgasschalter mit mindestens einem feststehenden sowie einem dazu axial verschiebbaren Schalt­ stück, von dem das feststehende Schaltstück zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung gleitend umfaßbar ist; mit in dem verschiebbaren Schaltstück achsparallel und federnd angeordneten Kontaktlamellen und mit einem den Kontaktlamellen stirnseitig vorgelagerten Abbrennring, der mit mindestens einem neben den Kontaktlamellen verlaufenden, federbelasteten Kontaktstab galvanisch gekoppelt ist.The invention relates to a contact system for a electrical pressure gas switch with at least one fixed and an axially displaceable switch piece, of which the fixed contact piece for manufacture an electrically conductive connection is slidably graspable; with axially parallel in the sliding contact and spring-loaded contact blades and with a Contact lamella in front of the burning ring, the with at least one running next to the contact blades spring-loaded contact rod is galvanically coupled.

Ein derartiges Kontaktsystem ist aus der DE-OS 29 08 982 bekannt. Hierbei ist mindestens eine Kontaktlamelle als Kontaktstab ausgeführt, indem sie an ihrem dem Abbrennring zugewandten Ende keine Kontaktkuppe aufweist; der Kontakt­ stab selbst berührt somit das feststehende Schaltstück nicht. Die galvanische Kopplung zwischen Abbrennring und Kontaktstab wird durch eine sich in einer Hülse des verschiebbaren Schaltstücks abstützende Feder bewirkt, die den Kontaktstab mit einer Schulter ständig gegen eine entsprechende Schulter des Abbrennrings drückt. Der Abbrenn­ ring ist über einen Isolierring fest in der Hülse des axial verschiebbaren Schaltstücks angeordnet. Um während der Schalt­ handlungen beim gleitenden Umfassen des feststehenden Schaltstücks durch das verschiebbare Schaltstück Beschädi­ gungen des Abbrennrings durch gegebenenfalls auftretende Exzentrizitäten zu vermeiden, ist seine Innenkrümmung so bemessen, daß ein geringer radialer Spalt zum feststehenden Schaltstück vorhanden ist. Im Verlauf einer Ausschaltung zu Beginn der Trennphase kommutiert der Ausschaltstrom in Form eines Lichtbogens von den Kontaktlamellen in den Abbrennring. Die ständig mit dem Abbrennring galvanisch verbundenen Kon­ taktstäbe erleichtern diese Kommutierung. Entscheidend für deren Zeitpunkt ist das Verhältnis der sich für den Ausschalt­ strom ergebenden Übergangswiderstände vom feststehenden Schaltstück zu den sich zunehmend entfernenden Kontaktlamel­ len bzw. zum Abbrennring. Ist der Übergangswiderstand zum Abbrennring kleiner als der zu den Kontaktlamellen geworden, kommutiert der Ausschaltstrom von den Kontaktlamellen auf den Abbrennring und durchschlägt dabei den radialen Luftspalt mit einem Lichtbogen. Während einer Ausschaltung können also insbesondere das feststehende Schaltstück an seinem Umfang und die Kontaktlamellen entsprechend der vorliegenden Übergangsverhältnisse vom Ausschaltstrom bzw. vom brennenden Lichtbogen beeinflußt werden. Gleiches kann für eine Ein­ schaltung gelten.Such a contact system is known from DE-OS 29 08 982 known. Here is at least one contact blade as Contact rod executed by their on the burn ring facing end has no contact tip; the contact The rod itself thus touches the fixed contact Not. The galvanic coupling between the burn ring and Contact rod is located in a sleeve of the displaceable contact piece supporting spring causes that the contact stick with one shoulder constantly against one corresponding shoulder of the burning ring presses. The burning down ring is fixed in the sleeve of the axial via an insulating ring slidable contact piece arranged. To during the switching actions in the sliding embracing of the fixed Contact by the sliding contact damaged conditions of the burning ring due to any occurring To avoid eccentricities is its inner curvature dimensioned that a small radial gap to the fixed Contact piece is present. In the course of a shutdown The switch-off current commutates in the beginning of the separation phase  an arc from the contact blades into the burn ring. The con. Permanently galvanically connected to the burn ring Clock bars facilitate this commutation. Crucial for their timing is the ratio of the ones for switching off current-related contact resistances from the fixed Switch piece to the increasingly moving contact lamella len or to the burn ring. Is the contact resistance to Burning ring has become smaller than that to the contact blades, the breaking current commutates from the contact blades the burning ring and thereby penetrates the radial air gap with an arc. Can during a shutdown So especially the fixed contact on his Scope and the contact lamellae according to the present Transition conditions from the breaking current or from the burning Arc are affected. The same can be said for an one circuit apply.

Es ist Aufgabe der Erfindung, das obenbeschriebene Kontakt­ system für einen elektrischen Druckgasschalter so aus- und weiterzubilden, daß optimale Kommutierungsverhältnisse für den zu schaltenden Strom vorliegen.It is an object of the invention, the contact described above system for an electric gas pressure switch so off and on to further develop that optimal commutation conditions for the current to be switched is available.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Abbrennring aus mehreren Ringsegmenten besteht, deren Innenkrümmung ungefähr gleich der Außenkrümmung des fest­ stehenden Schaltstücks ist und die jeweils mit mindestens einem Kontaktstab mechanisch starr verbunden sind.This object is achieved according to the invention in that the burning ring consists of several ring segments, the Inner curvature approximately equal to the outer curvature of the fixed standing contact piece and each with at least a contact rod are mechanically rigidly connected.

Bei dem erfindungsgemäßen Kontaktsystem ist der Abbrennring spaltlos an das feststehende Schaltstück angedrückt, so daß sich für den Ausschaltstrom der Übergangswiderstand zwischen dem feststehenden Schaltstück und dem Abbrennring gegenüber dem Übergangswiderstand zwischen dem Schaltstück und den Kontaktlamellen erheblich verringert. Dadurch erfolgt die Stromkommutierung von den Kontaktlamellen zu dem Abbrennring zum einen lichtbogenfrei; zum anderen erfolgt sie nahezu gleichzeitig mit dem Ablaufen der Kontaktlamellen, so daß diese überhaupt keinen Lichtbogen mehr ziehen. Eine mecha­ nische Beeinflussung des Abbrennrings während der Schaltbe­ wegungen kann nicht auftreten, da die einzelnen Ringsegmente durch ihre starre Verbindung zu den Kontaktstäben ebenfalls federnd gelagert sind. Sie können so radialen Verschiebungen in gewissem Umfang ausweichen.In the contact system according to the invention, the burning ring is pressed without a gap on the fixed contact, so that the contact resistance for the breaking current opposite the fixed contact and the burning ring the contact resistance between the contact and the Contact slats significantly reduced. This takes place Current commutation from the contact blades to the burn ring on the one hand, arc-free; on the other hand, it is almost done  at the same time as the contact slats expire, so that no longer draw an arc at all. A mecha African influence on the burn ring during the shift movements cannot occur because of the individual ring segments due to their rigid connection to the contact rods are resilient. You can make radial shifts dodge to a certain extent.

Alle Vorteile des bekannten Kontaktsystems, insbesondere die der ständigen bzw. zeitweisen galvanischen Verbindung der Kontaktstäbe bzw. Kontaktlamellen mit dem gegenüber der Hülse des verschiebbaren Schaltstücks isolierten Abbrennring bleiben zusätzlich erhalten. Weiterhin wird noch erzielt, daß durch den jetzt am feststehenden Schaltstück federnd an­ gedrückten Abbrennring im Einschaltzustand eine zusätzliche ringförmige Kontaktstelle geschaffen wird, die die Kontakt­ lamellen bei der Nennstromführung unterstützen kann.All advantages of the known contact system, especially the the permanent or temporary galvanic connection of the Contact rods or contact lamellae with the opposite Sleeve of the sliding contact piece insulated burning ring remain in addition. Furthermore, it is still achieved that by the now on the fixed contact spring pressed burning ring in the on state an additional annular contact point is created which is the contact can support slats in the nominal current.

Es ist zwar aus der DE-OS 27 39 032 zur Verbesserung der Kommutierungsverhältnisse bekannt, den Abbrennring mit radialem Spiel in dem verschiebbaren Schaltstück zu lagern und ihn durch Anbringung beispielsweise einer Blattfeder in eine exzentrische Vorzugslage zu bringen, in der er eine linienförmige Berührung mit dem feststehenden Schaltstück aufweist, so daß an dieser Stelle der Übergangswiderstand für den Ausschaltstrom gering ist; jedoch nimmt der Übergangs­ widerstand zu beiden Seiten dieser Stelle am Umfang des feststehenden Schaltstücks mit größer werdendem Luftspalt wieder zu, so daß an der Berührungsstelle eine Konzentrie­ rung des Ausschaltstromes stattfindet. Die Andruckkraft wird nur von einem federnden Element aufgebracht.It is from DE-OS 27 39 032 to improve the Known commutation conditions, the burn ring with radial play in the sliding contact piece and by attaching a leaf spring, for example to bring an eccentric privileged position in which he linear contact with the fixed contact has, so that at this point the contact resistance for the breaking current is low; however the transition takes resisted on both sides of this point at the perimeter of the fixed contact with increasing air gap again, so that there is a concentrate at the point of contact switch-off current takes place. The pressure force is applied only by a resilient element.

Nach einer besonders günstigen Ausgestaltung des erfindungs­ gemäßen Kontaktsystems besteht der Abbrennring aus drei, ins­ besondere gleich großen Ringsegmenten. Wenn diese weiterhin ungefähr in ihrer Mitte jeweils mit einem Kontaktstab mechanisch starr verbunden sind, kann durch die geometrische Ausbildung der Ringsegmente und die mittige Anordnung der Krafteinlei­ tung zum Andrücken der Ringsegmente eine optimale Stärke und Verteilung der Kontaktkraft am Umfang des feststehenden Schaltstücks erzielt werden. Die einzelnen Ringsegmente werden gleichmäßig belastet. Der Ausschaltstrom kann sich homogen auf dem gesamten Abbrennring verteilen. Der Abbrenn­ ring wird nach seiner Trennung von dem feststehendem Schalt­ stück gleichmäßig von dem brennenden Lichtbogen belastet.According to a particularly favorable embodiment of the invention According to the contact system, the burn ring consists of three ins special ring segments of the same size. If this continues approximately in the middle of each with a contact rod mechanically  can be rigidly connected by geometric training of the ring segments and the central arrangement of the force introduction optimal strength and pressure for pressing the ring segments Distribution of the contact force on the circumference of the fixed Contact piece can be achieved. The individual ring segments are evenly charged. The breaking current can Distribute homogeneously over the entire burn ring. The burning down ring is separated from the fixed switch piece evenly burdened by the burning arc.

Im folgenden wird anhand eines Ausführungsbeispiels der Aufbau und die Wirkungsweise eines erfindungsgemäßen Kontakt­ systems für einen elektrischen Druckgasschalter erläutert.The following is an example of the Structure and operation of a contact according to the invention systems for an electrical pressure gas switch explained.

Die Fig. 1 zeigt schematisch im Schnitt die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Teile des Kontaktsystems eines mit SF6 isolierenden und löschenden Druckgasschalters. Dargestellt sind nur einige der Kontaktlamellen bzw. Kontaktstäbe. Der Druckgasschalter befindet sich in der Ausschaltphase kurz nach Ablauf der Kontaktlamellen. Fig. 1 shows schematically in section the essential parts for understanding the invention of the contact system and with an insulating SF 6-extinguishing gas blast switch. Only some of the contact lamellae or contact rods are shown. The pressure gas switch is in the switch-off phase shortly after the contact lamella has expired.

Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Fig. 1 entlang der Linie YY. Die die Kontaktlamellen andrückenden Federn sind hier nicht dargestellt. FIG. 2 shows a section through FIG. 1 along the line YY . The springs pressing the contact blades are not shown here.

In der Fig. 1 ist ein feststehendes Schaltstück 1 dargestellt, das gleitend von einem in Pfeilrichtung X durch einen nicht weiter dargestellten Antrieb axial verschiebbaren Schaltstück 2 umfaßbar ist. In einer Hülse 3 dieses verschiebbaren Schalt­ stücks 2 sind Kontaktlamellen 4 bzw. Kontaktstäbe 5 über Fe­ dern 6 a bzw. 6 b federbelastet angeordnet. Die Kontaktlamellen 4 weisen an ihrem dem feststehenden Schaltstück 1 zugewandten Ende Kontaktkuppen 7 auf, wohingegen die Kontaktstäbe 5 keinen direkten Kontakt mit dem feststehenden Schaltstück 1 haben. Den Kontaktlamellen 4 und den Kontaktstäben 5 ist ein mit abbrandfestem Material, insbesondere mit einer Gra­ fitierung 8 versehener geteilter Abbrennring 9 stirnseitig vorgelagert. Die Teilung ist so erfolgt, daß sich kein Teilstück über mehr als den halben Umfang des Abbrennrings 9 erstreckt, um ein Klemmen am feststehenden Schaltstück 1 zu verhindern.In FIG. 1, a fixed contact 1 is shown, which is slidably supported by a umfaßbar in the arrow direction X axially displaceable by a not shown drive switching piece 2. In a sleeve 3 of this shiftable switching piece 2 contact blades 4 or contact rods 5 are arranged spring-loaded via Fe 6 a or 6 b . The contact lamellae 4 have contact tips 7 at their end facing the fixed contact 1 , whereas the contact rods 5 have no direct contact with the fixed contact 1 . The contact lamellae 4 and the contact rods 5 are provided with a burn-off-resistant material, in particular with a grain 8 provided split burn ring 9 upstream. The division is such that no section extends over more than half the circumference of the burning ring 9 in order to prevent jamming on the fixed switching element 1 .

Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Abbrennring 9, wie insbesondere in der Fig. 2 gut erkennbar, aus drei gleich großen Ringsegmenten 9 a, 9 b, 9 c, deren Innenkrümmung ungefähr gleich der Außenkrümmung des feststehenden Schaltstücks 1 ist. Diese Ringsegmente 9 a, 9 b, 9 c sind jeweils ungefähr in ihrer Mitte 10 a, 10 b, 10 c mechanisch starr mit je einem Kontaktstab 5 verbunden. Es befinden sich also drei gleichmäßig am Umfang angeordnete Kontaktstäbe 5 im Kontaktsystem, die jeweils mit einem Ringsegment 9 a, 9 b, 9 c mechanisch und galvanisch fest gekoppelt sind. Abstützen können sich die Ringsegmente 9 a, 9 b, 9 c mit Schultern 11 in einem Isolierring 12, der fest mit der Hülse 3 des verschieb­ baren Schaltstücks 2 verbunden ist.In the illustrated embodiment, the burning ring 9 , as can be seen particularly well in FIG. 2, consists of three ring segments 9 a , 9 b , 9 c of the same size, the inner curvature of which is approximately equal to the outer curvature of the fixed contact piece 1 . These ring segments 9 a , 9 b , 9 c are each mechanically rigidly connected to a contact rod 5 approximately in the middle 10 a , 10 b , 10 c . There are therefore three evenly arranged contact rods 5 in the contact system, each of which is mechanically and galvanically coupled to a ring segment 9 a , 9 b , 9 c . The ring segments 9 a , 9 b , 9 c can be supported with shoulders 11 in an insulating ring 12 which is firmly connected to the sleeve 3 of the shiftable contact piece 2 .

Im eingeschalteten Zustand wirkt der geteilte Abbrennring 9 als zusätzlicher Nennstromkontakt, da er ebenso wie die Kontaktkuppen 7 der Kontaktlamellen 4 auf dem feststehenden Schaltstück 1 aufliegt. Im Verlauf einer Ausschaltung wird das verschiebbare Schaltstück 2 in Pfeilrichtung X bewegt, so daß die Kontaktkuppen 7 zu dem Zeitpunkt, zu dem auch das Kontaktsystem in den Figuren dargestellt ist, von dem fest­ stehenden Schaltstück 1 ablaufen und mit Schultern 13 den geteilten Abbrennring 9 noch zusätzlich an das feststehende Schaltstück 1 andrücken. Sie ziehen keinen Lichtbogen, da der Ausschaltstrom aufgrund des geringen Übergangswiderstandes zwischen dem feststehendem Schaltstück 1 und dem geteilten Abbrennring 9 optimal von den Kontaktlamellen 4 auf den ge­ teilten Abbrennring 9 nahezu gleichzeitig mit deren Trennung von dem feststehendem Schaltstück 1 kommutieren kann. Dadurch, daß die Ringsegmente 9 a, 9 b, 9 c des geteilten Abbrennrings 9 durch die drei Kontaktstäbe 5 gleichmäßig an das feststehen­ de Schaltstück 1 angedrückt werden, ist die Kontaktkraft verhältnismäßig groß und der Übergangswiderstand für den Kommutierungsstrom relativ gering. Die Stromkommutierung erfolgt ebenfalls ohne Zünden eines Lichtbogens.In the switched-on state, the split burn-off ring 9 acts as an additional nominal current contact, since, like the contact tips 7 of the contact blades 4, it rests on the fixed contact piece 1 . In the course of a switch-off, the displaceable contact piece 2 is moved in the direction of the arrow X , so that the contact tips 7 at the point in time at which the contact system is also shown in the figures run from the fixed contact piece 1 and the split combustion ring 9 with shoulders 13 additionally press on the fixed contact 1 . You do not draw an arc, because the breaking current due to the low contact resistance between the fixed contact 1 and the split burn ring 9 can commutate optimally from the contact blades 4 to the shared burn ring 9 almost simultaneously with their separation from the fixed contact 1 . Characterized in that the ring segments 9 a , 9 b , 9 c of the split burn ring 9 are pressed evenly against the fixed contact 1 by the three contact rods 5 , the contact force is relatively large and the contact resistance for the commutation current is relatively low. Current commutation also takes place without igniting an arc.

Durch Anwendung der Erfindung kann also erzielt werden, daß die vom Schaltstrom zu durchfließenden Teile, insbesondere aber das feststehende Schaltstück 1 an seinem Umfang und die Kontaktkuppen 7 der Kontaktlamellen 4 durch den Schaltstrom nur gering und vor allem lichtbogenfrei beeinflußt werden.By applying the invention, so it can be achieved that are arc-free influenced by the switching current to be flowing through parts, but especially the fixed contact 1 at its periphery, and the contact cusps 7 of the contact blades 4 through the switching current only slightly and, above all.

Claims (4)

1. Kontaktsystem für einen elektrischen Druckgasschalter mit mindestens einem feststehenden sowie einem dazu axial ver­ schiebbaren Schaltstück, von dem das feststehende Schaltstück zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung gleitend umfaßbar ist, mit in dem verschiebbaren Schaltstück achsparallel und federnd angeordneten Kontaktlamellen und mit einem den Kontaktlamellen stirnseitig vorgelagerten Abbrennring, der mit mindestens einem neben den Kontakt­ lamellen verlaufenden, federbelasteten Kontaktstab galva­ nisch gekoppelt ist, dadurch gekennzeich­ net, daß der Abbrennring (9) aus mehreren Ringsegmenten (9 a, 9 b, 9 c) besteht, deren Innenkrümmung ungefähr gleich der Außenkrümmung des feststehenden Schaltstücks (1) ist und die jeweils mit mindestens einem Kontaktstab (5) mechanisch starr verbunden sind.1.Contact system for an electrical pressure gas switch with at least one fixed and one axially displaceable contact piece, from which the fixed contact piece for producing an electrically conductive connection can be slidably, with axially parallel and resiliently arranged contact plates in the displaceable contact piece and with one of the contact plates on the end face upstream burning ring, which is galvanically coupled to at least one spring-loaded contact rod next to the contact lamellae, characterized in that the burning ring ( 9 ) consists of several ring segments ( 9 a , 9 b , 9 c ), the internal curvature of which is approximately equal to that External curvature of the fixed contact piece ( 1 ) and which are each mechanically rigidly connected to at least one contact rod ( 5 ). 2. Kontaktsystem nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Abbrennring (9) aus drei Ringsegmenten (9 a, 9 b, 9 c) besteht.2. Contact system according to claim 1, characterized in that the burning ring ( 9 ) consists of three ring segments ( 9 a , 9 b , 9 c ). 3. Kontaktsystem nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ringsegmente (9 a, 9 b, 9 c) gleich groß sind.3. Contact system according to claim 2, characterized in that the ring segments ( 9 a , 9 b , 9 c ) are the same size. 4. Kontaktsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringsegmente (9 a, 9 b, 9 c) ungefähr in ihrer Mitte (10 a, 10 b, 10 c) jeweils mit einem Kontaktstab (5) mechanisch starr verbunden sind.4. Contact system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the ring segments ( 9 a , 9 b , 9 c ) approximately in their center ( 10 a , 10 b , 10 c ) each mechanically rigid with a contact rod ( 5 ) are connected.
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