DE3705719A1 - Heavy-current switch - Google Patents

Heavy-current switch

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DE3705719A1 DE19873705719 DE3705719A DE3705719A1 DE 3705719 A1 DE3705719 A1 DE 3705719A1 DE 19873705719 DE19873705719 DE 19873705719 DE 3705719 A DE3705719 A DE 3705719A DE 3705719 A1 DE3705719 A1 DE 3705719A1
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Abstract

This heavy-current switch (1) has at least one vacuum switching chamber (6) and at least one current path (2), which is enclosed by non-magnetic metal encapsulation (16), per phase. The vacuum switching chamber (6) has an interruption point which is acted on by an axial magnetic field. It is intended to create a heavy-current switch (1) whose vacuum switching chambers (6) are acted on by current only briefly during switching-on and switching-off processes. This is achieved in that the current path (2) is divided into at least one power current path (4) and into a rated current path (3) which is parallel thereto. The vacuum switching chamber (6) is arranged in the at least one power current path (4), but its interruption point is not opened until the current which is to be disconnected has been commutated from the rated current path (3) to the power current path (4). <IMAGE>

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die Erfindung geht aus von einem Hochstromschalter mit minde­ stens einer, mindestens eine erste Vakuumschaltkammer auf­ weisende Strombahn pro Phase. Insbesondere betrifft sie einen Hochstromschalter, dessen mindestens eine Strombahn von einer antimagnetischen Metallkapselung umschlossen ist, wobei die Vakuumschaltkammer mindestens eine mit einem axialen Magnet­ feld beaufschlagte Unterbrechungsstelle aufweist.The invention is based on a high-current switch with mind at least one, at least a first vacuum interrupter pointing current path per phase. In particular, it affects one High current switch, the at least one current path of one antimagnetic metal encapsulation is enclosed, the Vacuum interrupter at least one with an axial magnet field interruption point.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Aus der Schrift "The new Generator Switch for 8000 A" der Siemens Aktiengesellschaft (order No.: E 139/2067-101) ist ein gattungsgemässer Hochstromschalter bekannt. Bei diesem Hochstromschalter, der für den Einbau in metallgekapselte Generatorableitungen vorgesehen ist, sind pro Phase drei Vakuum­ schaltkammern parallel geschaltet, da nur so der vergleichs­ weise hohe Nennstrom von 8000 A dauernd geführt werden kann. From the font "The new Generator Switch for 8000 A" der Siemens Aktiengesellschaft (order no .: E 139 / 2067-101) a generic high-current switch known. With this High-current switch, which is designed for installation in metal-enclosed Generator leads are provided, there are three vacuum per phase Switching chambers connected in parallel, as this is the only way to compare wise high nominal current of 8000 A can be carried continuously.  

Die Nennstrombelastbarkeit handelsüblicher Vakuumschaltkammern ist beschränkt, da nur über die aus den Vakuumschaltkammern herausführenden Anschlussteile Verlustwärme abgeführt werden kann. Eine Erhöhung der Nennstrombelastbarkeit ist nur mit vergleichsweise grossem, unwirtschaftlichem Aufwand möglich.The nominal current carrying capacity of commercially available vacuum interrupters is limited because only those from the vacuum interrupters leading connecting parts dissipated heat are dissipated can. An increase in the nominal current carrying capacity is only possible with comparatively large, uneconomical effort possible.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe einen mit Vakuumschaltkammern ausgerüsteten Hochstromschalter zu schaffen, bei welchem die Vakuumschaltkammern nicht dauernd mit Strom beaufschlagt sind, sondern lediglich kurzzeitig während Ausschalt- und Einschaltvorgängen.The invention seeks to remedy this. The invention how it is characterized in the claims, solves the task a high-current switch equipped with vacuum interrupters to create, in which the vacuum interrupters are not permanent are supplied with electricity, but only for a short time during switch-off and switch-on processes.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass die Vakuumschaltkammern beim Ausschalten gleichmässig belastet und damit auch besser ausgenutzt werden können. Auch beim Einschalten wird der Einschaltstrom unmittel­ bar nach dem Vorzünden gleichmässig auf die Vakuumschaltkammern verteilt, so dass auch hier eine Überlastung einzelner Vakuum­ schaltkammern ausgeschlossen werden kann. Ein wesentlicher Vorteil ist ferner, dass die nur für vergleichsweise niedrige Nennströme geeigneten Vakuumschaltkammern in Hochstromschaltern so eingesetzt werden können, dass dieser Nachteil vernach­ lässigt werden kann, während ihre guten Schalteigenschaften voll ausgenutzt werden können.The advantages achieved by the invention are substantial to see that the vacuum interrupters when switching off evenly loaded and thus also better utilized can. Even when switching on, the inrush current is immediate bar evenly after the pre-ignition on the vacuum interrupters distributed, so that here too an overload of individual vacuum control chambers can be excluded. An essential one Another advantage is that only for comparatively low Vacuum interrupters suitable for rated currents in high-current switches can be used so that this disadvantage neglected can be relaxed while their good switching characteristics can be fully exploited.

Die weiteren Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche.The further refinements of the invention are objects of the dependent claims.

Die Erfindung, ihre Weiterbildung und die damit erzielbaren Vorteile werden nachstehend anhand der Zeichnungen, welche lediglich einen Ausführungsweg darstellen, näher erläutert. The invention, its further development and the achievable with it Advantages are shown below with reference to the drawings which represent only one way of execution, explained in more detail.  

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemässen Hochstrom­ schalters, Fig. 1 is a schematic diagram of an inventive high-current switch,

Fig. 2 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemässen Hochstromschalters, Fig. 2 shows a first embodiment of the inventive high-current switch,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemässen Hochstromschalters, Fig. 3 shows a second embodiment of the inventive high-current switch,

Fig. 4 eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemässen Hochstromschalters und Fig. 4 shows a third embodiment of the high-current switch according to the invention and

Fig. 5 eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemässen Hochstromschalters. Fig. 5 shows a fourth embodiment of the inventive high-current switch.

Bei allen Figuren sind gleich wirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In all figures, elements with the same effect are the same Provide reference numerals.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGWAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION

In der Fig. 1 ist eine Prinzipskizze eines erfindungsgemässen Hochstromschalters 1 dargestellt. Dieser Hochstromschalter 1 kann ein- oder mehrphasig ausgebildet sein. Eine Strombahn 2 führt in den Hochstromschalter 1 hinein und teilt sich dort in eine Nennstrombahn 3 und eine zu ihr parallele Leistungsstrom­ bahn 4 auf. Die Nennstrombahn 3 weist eine Hilfsschaltstelle 5 auf, die von der Leistungsstrombahn 4, in welcher eine Vakuum­ schaltkammer 6 mit einer Unterbrechungsstelle 7 vorgesehen ist, überbrückt wird. Der Vakuumschaltkammer 6 sind Spulen 8, 9 vor- und nachgeschaltet, welche die Unterbrechungsstelle 7 mit einem axialen Magnetfeld beaufschlagen. Die Spulen 8, 9 liegen nicht, wie in der Skizze dargestellt, räumlich neben der Vakuumschaltkammer 6, sondern sie umgeben die Vakuumschalt­ kammer 6 im Bereich der Unterbrechungsstelle 7 konzentrisch und sind mit dieser über isolierende Halterungen mechanisch verbunden. Die Spulen 8, 9 sind im gleichen Abstand von der geöffneten Unterbrechungsstelle 7 angeordnet und ihre Längs­ achse ist deckungsgleich mit der Längsachse der Vakuumschalt­ kammer 6. Ferner ist der Abstand zwischen den beiden Spulen 8, 9 keinesfalls grösser als etwa dem inneren Spulendurchmesser entsprechend. Jede der beiden Spulen 8, 9 weist die gleiche Anzahl Windungen auf, und zwar mindestens eine und höchstens fünf, vorzugsweise jedoch zwei Windungen. Die Spulen 8, 9 können ein- oder mehrlagig gewickelt sein, wobei die Windungs­ zahl nicht ganzzahlig zu sein braucht. Eine Eingangsklemme 10 ist mit einem Ende der Spule 8 elektrisch leitend verbunden, deren anderes Ende über ein elektrisch leitendes Verbindungs­ stück mit der Vakuumschaltkammer 6 verbunden ist. Über ein weiteres Verbindungsstück ist die Vakuumschaltkammer 6 mit einem Ende der Spule 9 verbunden, deren anderes Ende mit einer Abgangsklemme 11 verbunden ist.In Fig. 1 a schematic diagram of an inventive high-current switch 1 is shown. This high-current switch 1 can be single or multi-phase. A current path 2 leads into the high-current switch 1 and divides there into a nominal current path 3 and a power current path 4 parallel to it. The nominal current path 3 has an auxiliary switching point 5 , which is bridged by the power current path 4 , in which a vacuum switching chamber 6 is provided with an interruption point 7 . The vacuum interrupter 6 has coils 8 , 9 connected upstream and downstream which act on the interruption point 7 with an axial magnetic field. The coils 8 , 9 are not, as shown in the sketch, spatially next to the vacuum interrupter 6 , but they surround the vacuum interrupter 6 concentrically in the region of the interruption point 7 and are mechanically connected to it via insulating brackets. The coils 8 , 9 are arranged at the same distance from the open interruption point 7 and their longitudinal axis is congruent with the longitudinal axis of the vacuum switching chamber 6th Furthermore, the distance between the two coils 8 , 9 is in no way greater than approximately corresponding to the inner coil diameter. Each of the two coils 8 , 9 has the same number of turns, namely at least one and at most five, but preferably two turns. The coils 8 , 9 can be wound in one or more layers, the number of turns need not be an integer. An input terminal 10 is electrically conductively connected to one end of the coil 8 , the other end of which is connected to the vacuum interrupter 6 via an electrically conductive connection piece. Via a further connecting piece, the vacuum interrupter chamber 6 is connected to one end of the coil 9 , the other end of which is connected to an outgoing terminal 11 .

Bei einer Ausschaltung wird nun zuerst die Hilfsschaltstelle 5 geöffnet und der abzuschaltende Strom kommutiert auf die Lei­ stungsstrombahn 4. Erst danach wird die Vakuumschaltkammer 6 geöffnet und in der Unterbrechungsstelle 7 brennt ein Licht­ bogen. Die beiden gleich bemessenen und identisch aufgebauten Spulen 8, 9 werden vom abzuschaltenden Strom gleichsinnig durchflossen und erzeugen gemeinsam ein auf die Unterbrechungs­ stelle 7 und den in dieser beim Ausschaltvorgang bestehenden Lichtbogen einwirkendes axiales Magnetfeld. Im Bereich der Unterbrechungsstelle 7 ist dieses Magnetfeld dank der geome­ trischen Anordnung der Spulen 8, 9 nahezu homogen, ferner ist es proportional zum Strom und bewirkt, dass der Lichtbogen auch bei Stromwerten im Bereich von 50 kA und weit darüber diffus brennt, so dass der Kontaktabbrand der Unterbrechungs­ stelle 7 in beherrschbaren Grenzen bleibt. Derartige Strom­ werte können nur dank des, bedingt durch die vergleichsweise grosse Windungszahl der Spulen 23 und 24, starken axialen Magnetfeldes beherrscht und abgeschaltet werden. When switching off, the auxiliary switching point 5 is now opened first and the current to be switched off commutates to the power path 4 . Only then is the vacuum interrupter 6 opened and a light burns in the interruption point 7 . The two identically dimensioned and identically constructed coils 8 , 9 are flowed through in the same direction by the current to be switched off and jointly generate an interruption point 7 and the arc existing in this during the switching-off process acting axial magnetic field. In the area of the interruption point 7 , this magnetic field is almost homogeneous thanks to the geometric arrangement of the coils 8 , 9 , furthermore it is proportional to the current and causes the arc to burn diffusely even at current values in the range of 50 kA and far above, so that the Contact erosion of the interruption point 7 remains within manageable limits. Such current values can only be controlled and switched off thanks to the strong axial magnetic field due to the comparatively large number of turns of the coils 23 and 24 .

In Fig. 1, wie auch in den nachfolgenden Fig. 2 bis 5 sind alle mechanischen Antriebselemente, welche die Hilfsschalt­ stelle 5 und die entsprechenden Vakuumschaltkammern 6 betätigen, nicht angedeutet. Ferner wurde in Fig. 1 eine, jede Phase des Hochstromschalters 1 einhüllende, antimagnetische Metall­ kapselung nicht dargestellt.In Fig. 1, as in the following FIGS. 2 to 5, all mechanical drive elements which operate the auxiliary switching point 5 and the corresponding vacuum switching chambers 6 are not indicated. Furthermore, one, each phase of the high-current switch 1 enveloping, antimagnetic metal encapsulation was not shown in FIG. 1.

In Fig. 2 ist ein weiterer Hochstromschalter 1 dargestellt, und zwar in der oberen Hälfte der Figur im eingeschalteten Zustand und in der unteren Hälfte im ausgeschalteten Zustand. Die Strombahn 2 ist rohrförmig ausgebildet und wird durch Isolatoren 15 gegen eine koaxial angeordnete Metallkapselung 16 abgestützt. Diese Metallkapselung 16 ist ebenfalls rohr­ förmig ausgebildet und besteht aus einem antimagnetischen Metall. An der Metallkapselung 16 angebrachte Füsse 17 erlauben die Befestigung des Hochstromschalters 1 auf Fundamenten. Die jeweiligen stirnseitigen Enden der Metallkapselung 16 und der Strombahn 2 weisen Anschlussmöglichkeiten für die elektrische Verbindung mit bekannten, einphasig metallgekapsel­ ten Generatorableitungen auf. In der Metallkapselung 16 sind Montage- und Inspektionsöffnungen vorgesehen, ebenso Durch­ brüche für die mechanischen Antriebselemente. Diese Öffnungen und Durchbrüche sind bei Hochstromschaltern 1 für höhere Lei­ stung in der Regel druckdicht abgeschlossen, da die gesamte Generatorableitung unter geringem Überdruck steht, um die Verschmutzungsgefahr für die Isolatoren 15 klein zu halten. Häufig werden derartige Generatorableitungen auch fremdbelüf­ tet, um eine gute Abfuhr der Verlustwärme zu erreichen.In FIG. 2, another high-current switch 1 is shown, in the upper half of the figure in the switched-on state and in the lower half in the off state. The current path 2 is tubular and is supported by insulators 15 against a coaxially arranged metal encapsulation 16 . This metal encapsulation 16 is also tubular and consists of an antimagnetic metal. Feet 17 attached to the metal encapsulation 16 allow the high-current switch 1 to be attached to foundations. The respective ends of the metal encapsulation 16 and the current path 2 have connection options for the electrical connection with known, single-phase metal capsule generator leads. In the metal encapsulation 16 , assembly and inspection openings are provided, as are breakthroughs for the mechanical drive elements. These openings and breakthroughs in high-current switches 1 for higher performance are usually sealed in a pressure-tight manner, since the entire generator lead is under slight excess pressure in order to keep the risk of contamination for the insulators 15 small. Often such generator leads are also externally ventilated in order to achieve good dissipation of the heat loss.

Die Nennstrombahn 3 weist eine Lücke auf, die bei eingeschal­ tetem Hochstromschalter 1 durch die Hilfsschaltstelle 5 über­ brückt ist. Die Hilfsschaltstelle 5 ist hier durch Fingerkon­ takte angedeutet, deren Anzahl entsprechend der Höhe des Nenn­ stromes gewählt werden kann. Ein Teil dieser Fingerkontakte kann beim Ausschalten den übrigen nachlaufen, so dass sich Kommutierungslichtbögen nur an diesen nachlaufenden Finger­ kontakten ausbilden können. Die übrigen Fingerkontakte werden dadurch geschont und gewährleisten immer eine einwandfreie Nennstromführung. Beim Einschalten übernehmen diese Finger­ kontakte, die dann zuerst schliessen, ebenfalls die Kommutie­ rungsbelastungen. Die Fingerkontakte sind in einer nicht darge­ stellten Halterung gefasst, welche von einem Antrieb bewegt wird. Parallel zur Nennstrombahn 3 sind hier lediglich zwei parallele Leistungsstrombahnen 4 dargestellt. Jede dieser Leistungsstrombahnen 4 ist entsprechend der bei Fig. 1 beschrie­ benen Leistungsstrombahn 4 aufgebaut. Die Leistungsstrombahnen 4 liegen hier innerhalb der hohlen Nennstrombahn 3 und sind zentrisch symmetrisch angeordnet. Die Leistungsstrombahnen 4 weisen jeweils den gleichen Impedanzwert mit vorwiegend induk­ tivem Anteil auf. Dadurch wird bei einer Strombeaufschlagung der Leistungsstrombahnen 4 eine gleichmässige Stromverteilung auf alle Leistungsstrombahnen 4 erzielt, was zur Folge hat, dass keine der Vakuumschaltkammern 6 überlastet wird. Das Leistungsschaltvermögen jeder einzelnen Vakuumschaltröhre 6 kann damit voll und ohne Sicherheitsmarge ausgenützt werden.The rated current path 3 has a gap that is bridged when the high-current switch 1 is switched on by the auxiliary switching point 5 . The auxiliary switching point 5 is indicated by finger clocks, the number of which can be selected according to the amount of the nominal current. Some of these finger contacts can run after the others when switched off, so that commutation arcs can only form on these trailing fingers. This protects the other finger contacts and always guarantees perfect nominal current flow. When switched on, these finger contacts, which then close first, also take on the commutation loads. The finger contacts are held in a holder, not shown, which is moved by a drive. Parallel to the nominal current path 3 , only two parallel power current paths 4 are shown here. Each of these power current paths 4 is constructed in accordance with the power current path 4 described in FIG. 1. The power current paths 4 are here within the hollow nominal current path 3 and are arranged centrally symmetrically. The power current paths 4 each have the same impedance value with a predominantly inductive portion. As a result, when current is applied to the power current paths 4, a uniform current distribution is achieved over all power current paths 4 , with the result that none of the vacuum interrupters 6 is overloaded. The power switching capacity of each individual vacuum interrupter 6 can thus be fully utilized without a safety margin.

Die Wirkungsweise dieses Hochstromschalters 1 soll kurz erläu­ tert werden. Wenn der Hochstromschalter 1 den Nennstrom führt, ist die Hilfsschaltstelle 5 geschlossen und der gesamte Nenn­ strom fliesst von der Strombahn 2 durch die Nennstrombahn 3. Die Leistungsstrombahnen 4 liegen im feldfreien Raum innerhalb der Nennstrombahn 3 und führen deshalb keinen Strom. Nach einem Ausschaltbefehl für eine Manöverierschaltung oder auch für eine Kurzschlussabschaltung, geht zuerst die Hilfsschaltstelle 5 auf und der gesamte Strom kommutiert, gleichmässig verteilt, auf die Leistungsstrombahnen 4. Erst danach werden die Vakuum­ schaltkammern 6 geöffnet und schalten in der Regel im nächsten Stromnulldurchgang den Strom ab. Im ausgeschalteten Zustand bleiben Hilfsschaltstelle 5 und Vakuumschaltkammern 6 geöffnet. Beim Einschalten schliessen zuerst die Vakuumschaltkammern 6 und der Einschaltstrom fliesst, gleichmässig aufgeteilt, durch die Leistungsstrombahnen 4. Unmittelbar danach schliesst auch die Hilfsschaltstelle 5 und der Strom kommutiert von den Lei­ stungsstrombahnen 4 auf die Nennstrombahn 3. Bei beiden Schalt­ vorgängen sind die Vakuumschaltkammern 6 jeweils nur sehr kurz mit Strom belastet, so dass keine nennenswerte thermische Belastung derselben auftritt. Selbst kurz aufeinanderfolgende Schaltzyklen können die Vakuumschaltkammern 6 deshalb problemlos aushalten.The operation of this high-current switch 1 will be briefly explained. If the high-current switch 1 carries the nominal current, the auxiliary switching point 5 is closed and the entire nominal current flows from the current path 2 through the nominal current path 3 . The power current paths 4 lie in the field-free space within the nominal current path 3 and therefore carry no current. After a switch-off command for a maneuvering circuit or also for a short-circuit switch-off, the auxiliary switching point 5 opens first and the entire current commutates, evenly distributed, on the power current paths 4 . Only then are the vacuum interrupters 6 opened and usually switch off the current in the next current zero crossing. Auxiliary switching point 5 and vacuum interrupters 6 remain open when switched off. When switching on, the vacuum interrupters 6 close first and the inrush current flows, evenly divided, through the power current paths 4 . Immediately afterwards, the auxiliary switching point 5 also closes and the current commutates from the power current paths 4 to the nominal current path 3 . In both switching operations, the vacuum interrupters 6 are each only briefly loaded with current, so that there is no significant thermal load on the same. The vacuum interrupters 6 can therefore easily withstand even short consecutive switching cycles.

Für die meisten Anwendungsbereiche dürfte eine Vakuumschalt­ kammer 6 pro Leistungsstrombahn 4 eine genügende Spannungs­ festigkeit sicherstellen. Es ist jedoch ohne weiteres möglich pro Leistungsstrombahn 4 zwei oder mehr Vakuumschaltkammern 6 in Reihe zu schalten, um damit eine höhere Spannungsfestigkeit zu erreichen.For most applications, a vacuum interrupter chamber 6 per power circuit 4 should ensure sufficient withstand voltage. However, it is easily possible to connect two or more vacuum interrupters 6 in series per power circuit 4 in order to achieve a higher dielectric strength.

Wie Fig. 3 zeigt, ist es auch möglich die Leistungsstrombahnen 4 aussen um die Nennstrombahn 3 herum anzuordnen. Diese ebenfalls zentrisch symmetrische Anordnung weist den Vorteil auf, dass eine grössere Anzahl Leistungsstrombahnen 4, gleichmässig auf den Umfang verteilt, angebracht werden kann. Dieser Hoch­ stromschalter 1 ist für höhere Nennströme geeignet als der nach Fig. 2. Im eingeschalteten Zustand werden bei diesem Hochstromschalter 1 infolge der Stromverdrängung dauernd kleine, unbedeutende Ströme durch die Leistungsstrombahnen 4 fliessen. Diese kleinen Ströme werden jedoch durch die Impedanz der jeweiligen Leistungsstrombahnen 4 auf vernachlässigbare Werte begrenzt, so dass die thermische Vorbelastung der jeweiligen Vakuumschaltkammern 6 vernachlässigt werden kann.As FIG. 3 shows, it is also possible to arrange the power current paths 4 outside around the nominal current path 3 . This arrangement, which is also centrically symmetrical, has the advantage that a larger number of power current paths 4 , evenly distributed over the circumference, can be attached. This high-current switch 1 is suitable for higher nominal currents than that according to FIG. 2. In the switched-on state, small, insignificant currents flow continuously through the power current paths 4 in this high-current switch 1 due to the current displacement. However, these small currents are limited to negligible values by the impedance of the respective power current paths 4 , so that the thermal preloading of the respective vacuum interrupters 6 can be neglected.

In Fig. 4 ist eine Kombination der Anordnungen entsprechend den Fig. 2 und 3 dargestellt, die für besonders hohe Ströme geeignet ist. Bei diesem Hochstromschalter 1 ist darauf zu achten, dass die Impedanzen der innerhalb der Nennstrombahn 3 liegenden Leistungsstrombahnen 4 und die der aussenliegenden Leistungsstrombahnen 4 gleich sein müssen.In FIG. 4 is a combination of the arrangements shown in FIGS. 2 and 3 is shown, which is particularly suitable for high currents. With this high-current switch 1 , care must be taken that the impedances of the power current paths 4 located within the nominal current path 3 and those of the external power current paths 4 must be the same.

Wenn besonders enge räumliche Einbauverhältnisse für den Hoch­ stromschalter 1 vorliegen, so ist es auch möglich, die Isolatoren 15 als druckdichte Scheibenisolatoren auszubilden und auch die Strombahn 2 innen an beiden Seiten des Hochstromschalters 1 druckdicht abzuschliessen. Der so geschaffene Raum kann mit einem isolierenden Medium, beispielsweise Druckluft oder SF6- Gas gefüllt werden. Dadurch lassen sich die Isolationsabstände und damit die Schalterabmessungen verkleinern, ferner können auch die Leistungsstrombahnen 4 und die zugehörigen Vakuum­ schaltkammern 6 dichter nebeneinander angebracht werden.If there are particularly tight spatial installation conditions for the high-current switch 1 , it is also possible to design the insulators 15 as pressure-tight disk insulators and also to close the current path 2 internally on both sides of the high-current switch 1 in a pressure-tight manner. The space created in this way can be filled with an insulating medium, for example compressed air or SF 6 gas. This allows the insulation distances and thus the switch dimensions to be reduced, and the power current paths 4 and the associated vacuum interrupters 6 can also be arranged closer together.

In Fig. 5 ist eine weitere modifizierte Ausführungsform eines Hochstromschalters 1 dargestellt, die der Ausführungsform entsprechend Fig. 3 ähnlich ist, die jedoch bei allen übrigen Ausführungsformen ebenfalls möglich ist. In jede der Leistungs­ strombahnen 4 ist zusätzlich noch ein I S -Begrenzer 20 und in Reihe dazu ein Sensor 21 eingebaut. Die von den Sensoren 21 aufgenommenen Signale werden in einer Auswerteeinheit 22 überwacht und verarbeitet. Die Auswerteeinheit 22 kann, wie durch die gestrichelten Wirkungslinien 23 angedeutet, gleich­ zeitig auf die Gesamtheit aller I S -Begrenzer 20 einwirken und diese gleichzeitig auslösen, sie kann jedoch auch so ausge­ legt sein, dass sie lediglich bestimmte I S -Begrenzer 20 auslöst. Die Leistungsstrombahnen 4 sind dann unterbrochen. Eine der­ artige redundante Schaltungsmöglichkeit erhöht die Sicherheit beim Ausschalten des Hochstromschalters 1. Sollte beispielsweise eine Vakuumschaltkammer 6 nicht abschalten, so würde der Sensor 21 der betreffenden fehlerbehafteten Leistungsstrombahn 4 dies anzeigen. In der Auswerteeinheit 22 würde dann beispiels­ weise festgestellt, dass in einer der Leistungsstrombahnen 4 der erstlöschenden Phase noch Strom fliesst, und zwar der gesamte zu unterbrechende Strom, deshalb würde die Auswerte­ einheit 22 augenblicklich sämtliche I S -Begrenzer 20 auslösen. Bei einer dreiphasigen Gruppe von Hochstromschaltern 1 würden alle I S -Begrenzer 20 in allen drei Phasen ausgelöst. Um nun nicht in allen Leistungsstrombahnen 4 nach Ursachen für die Auslösung der I S -Begrenzer 20 suchen zu müssen, ist in der Auswerteeinheit 22 eine Einrichtung vorgesehen, welche erlaubt, den Sensor 21, welcher die Auslösung veranlasst hat, und damit auch die fehlerbehaftete Leistungsstrombahn 4 zu identifizieren. Die I S -Begrenzer 20 müssen nach einer Auslösung manuell revi­ diert werden. Dieser Aufwand ist jedoch vollauf gerechtfertigt, wenn man bedenkt, welche Folgeschäden am Generator und an sonstigen Anlageteilen dadurch vermeidbar sind. FIG. 5 shows a further modified embodiment of a high-current switch 1 , which is similar to the embodiment corresponding to FIG. 3, but which is also possible in all other embodiments. In each of the power paths 4 , an I S limiter 20 and a sensor 21 are installed in series. The signals recorded by the sensors 21 are monitored and processed in an evaluation unit 22 . The evaluation unit 22 can, as indicated by the dashed lines of action 23 , act simultaneously on all of the I S limiters 20 and trigger them at the same time, but it can also be designed such that it only triggers certain I S limiters 20 . The power current paths 4 are then interrupted. Such a redundant circuit option increases the safety when the high-current switch 1 is switched off . If, for example, a vacuum interrupter 6 does not switch off, the sensor 21 of the faulty power path 4 would indicate this. In the evaluation unit 22 would then Example instance found that the erstlöschenden phase still current flows in one of the power current conductors 4, and instantaneously trigger, although the whole to be interrupted current, therefore, the evaluation would unit 22 all I S -limiter 20th In a three-phase group of high-current switches 1 , all I S limiters 20 would be triggered in all three phases. In order not to have to search for causes for the triggering of the I S limiter 20 in all power current paths 4 , a device is provided in the evaluation unit 22 which allows the sensor 21 which has triggered the triggering and thus also the faulty power current path 4 to identify. The I S limiters 20 must be revised manually after tripping. However, this effort is fully justified when you consider what consequential damage to the generator and other parts of the system can be avoided.

Es ist auch denkbar bei dem erwähnten Fehler nur die I S -Begren­ zer 20 der erstlöschenden Phase auszulösen oder nur den I S -Be­ grenzer 20 der fehlerbehafteten Leistungsstrombahn 4 und die anderen beiden Phasen der dreiphasigen Gruppe normal abschalten zu lassen. Für diese Schaltung wird jedoch eine sehr schnell arbeitende elektronische Auswerteeinheit 22 benötigt. Ebenso ist es sinnvoll, wenn ein Fehler erst in einer der zweitlöschen­ den Phasen auftritt, nur die I S -Begrenzer 20 dieser fehlerbe­ hafteten Phase auszulösen oder nur den I S -Begrenzer 20 der fehlerbehafteten Leistungsstrombahn 4, weil dadurch der Zeit- und Arbeitsaufwand für die Revision der I S -Begrenzer 20 redu­ ziert werden kann. Die Auswerteeinheit 22 muss nach dem Aus­ lösen eines I S -Begrenzers 20 jede Einschaltung des Hochstrom­ schalters 1 solange blockieren, bis dieser revidiert und wieder vollständig betriebsbereit ist. Die Auswerteeinheit 22 muss stets so ausgelegt werden, dass jeweils ein optimaler Einsatz der I S -Begrenzer 20 gewährleistet ist. Zudem muss sie sicher­ stellen, dass bei Einschaltungen keine Fehlauslösungen der I S -Begrenzer 20 erfolgen können.It is also conceivable to trigger only the I S limiter zer 20 of the first extinguishing phase or only to have the I S limiter 20 of the faulty power current path 4 and the other two phases of the three-phase group switch off normally. However, a very fast-working electronic evaluation unit 22 is required for this circuit. It also makes sense if a fault only occurs in one of the second delete phases, only to trigger the I S limiter 20 of this faulty phase or only the I S limiter 20 of the faulty power current path 4 , because this means that the time and effort required for the revision of the I S limiter 20 can be reduced. After triggering an I S limiter 20, the evaluation unit 22 must block any activation of the high-current switch 1 until it is revised and is fully operational again. The evaluation unit 22 must always be designed in such a way that optimal use of the I S limiter 20 is ensured in each case. In addition, it must ensure that the I S limiter 20 cannot be triggered incorrectly when it is switched on.

Derartig mit Vakuumschaltkammern 6 ausgerüstete Hochstrom­ schalter 1 eignen sich, wegen der äusserst geringen Revisions­ anfälligkeit der Vakuumschaltkammern 6, besonders für Pump­ speicherkraftwerke, deren Generatorschalter für extrem hohe Schaltzahlen ausgelegt sein müssen.Such equipped with vacuum interrupters 6 high-current switch 1 are, due to the extremely low revision susceptibility of the vacuum interrupters 6 , particularly for pumped storage power plants, the generator switch must be designed for extremely high switching numbers.

Für Hochstromschalter 1 mit kleineren Anforderungen an das Abschaltvermögen, wie dies z.B. bei Hochstromlastschaltern der Fall sein könnte, würde es genügen nur eine Leistungsstrom­ bahn 4 mit mindestens einer Vakuumschaltkammer 6 ohne die Spulen 8 und 9 vorzusehen. Für das Abschalten von Lastströmen würde das Abschaltvermögen dieser mindestens einen Vakuumschalt­ kammer 6, deren Kontakte so aufgebaut sind, dass ein vergleichs­ weise schwaches axiales Magnetfeld entsteht, genügen.For high-current switch 1 with smaller requirements for the breaking capacity, such as could be the case with high-current circuit breakers, it would suffice only one power current path 4 with at least one vacuum interrupter 6 without the coils 8 and 9 being provided. For switching off load currents, the switch-off capacity of this at least one vacuum switching chamber 6 , the contacts of which are constructed in such a way that a comparatively weak axial magnetic field is produced, is sufficient.

Claims (10)

1. Hochstromschalter (1) mit mindestens einer, mindestens eine erste Vakuumschaltkammer (6) aufweisende, von einer antimagnetischen Metallkapselung (16) umschlossenen Strombahn (2) pro Phase, wobei die Vakuumschaltkammer (6) mindestens eine mit einem axialen Magnetfeld beaufschlagte Unterbre­ chungsstelle (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet,
  • - dass die mindestens eine Strombahn (2) mindestens eine erste Leistungsstrombahn (4) und mindestens eine, parallel zur mindestens einen ersten Leistungsstrombahn (4) ge­ schaltete Nennstrombahn (3) aufweist, und
  • - dass beim Ausschalten die Unterbrechungsstelle (7) der in der mindestens einen ersten Leistungsstrombahn (4) liegenden mindestens einen ersten Vakuumschaltkammer (6) nach dem Kommutieren des zu unterbrechenden Stromes auf die mindestens eine erste Leistungsstrombahn (4) öffnet.
1. High-current switch ( 1 ) with at least one current path ( 2 ) having at least one first vacuum interrupter chamber ( 6 ) and surrounded by an antimagnetic metal encapsulation ( 16 ), the vacuum interrupter chamber ( 6 ) having at least one interruption point acted upon by an axial magnetic field ( 7 ), characterized in that
  • - That the at least one current path ( 2 ) has at least one first power current path ( 4 ) and at least one nominal current path ( 3 ) connected in parallel with the at least one first power current path ( 4 ), and
  • - that when switching off the interruption point (7) of the opening located in the at least one first power current path (4) at least one first vacuum interrupter chamber (6) after the commutation of the to be interrupted current to the at least one first power current path (4).
2. Hochstromschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - dass die mindestens eine Nennstrombahn (3) hohl ausgebil­ det ist, und
  • - dass die mindestens eine erste Vakuumschaltkammer (6) innerhalb der mindestens einen Nennstrombahn (3) ange­ ordnet ist.
2. High current switch according to claim 1, characterized in
  • - That the at least one rated current path ( 3 ) is hollow, and
  • - That the at least one first vacuum interrupter ( 6 ) is arranged within the at least one rated current path ( 3 ).
3. Hochstromschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - dass die mindestens eine Nennstrombahn (3) hohl ausgebil­ det ist, und
  • - dass die mindestens eine erste Vakuumschaltkammer (6) ausserhalb der mindestens einen Nennstrombahn (3) ange­ ordnet ist.
3. High current switch according to claim 1, characterized in
  • - That the at least one rated current path ( 3 ) is hollow, and
  • - That the at least one first vacuum interrupter ( 6 ) is arranged outside the at least one rated current path ( 3 ).
4. Hochstromschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
  • - dass mindestens eine zweite Vakuumschaltkammer (6) in mindestens einer zweiten, parallel zur mindestens einen ersten geschalteten Leistungsstrombahn (4) vorgesehen ist, und
  • - dass jede der mindestens zwei Leistungsstrombahnen (4) jeweils den gleichen Impedanzwert mit vorwiegend induktivem Anteil aufweist.
4. High-current switch according to one of claims 1 to 3, characterized in
  • - That at least one second vacuum interrupter ( 6 ) is provided in at least one second power circuit ( 4 ) connected in parallel to the at least one first, and
  • - That each of the at least two power current paths ( 4 ) each has the same impedance value with a predominantly inductive component.
5. Hochstromschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
  • - dass die mindestens eine erste Vakuumschaltkammer (6) innerhalb, und
  • - dass die mindestens eine zweite Vakuumschaltkammer (6) ausserhalb der mindestens einen Nennstrombahn (3) ange­ ordnet ist.
5. High current switch according to claim 4, characterized in
  • - That the at least one first vacuum interrupter ( 6 ) within, and
  • - That the at least one second vacuum interrupter ( 6 ) is arranged outside the at least one rated current path ( 3 ).
6. Hochstromschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
  • - dass jeder der Vakuumschaltkammern (6) mindestens zwei gleich bemessene und gleichsinnig stromdurchflossene Spulen (8, 9) zugeordnet sind, von denen je eine der jeweiligen Vakuumschaltkammer (6) elektrisch vorgeschaltet und je eine nachgeschaltet ist.
6. High-current switch according to claim 5, characterized in
  • - That each of the vacuum interrupters ( 6 ) is assigned at least two coils ( 8 , 9 ) of the same dimension and in the same direction through which current flows, of which one each of the respective vacuum interrupter ( 6 ) is electrically connected upstream and one is connected downstream.
7. Hochstromschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
  • - dass die Spulen (8, 9) die jeweilige Vakuumschaltkammer (6) im Bereich ihrer Unterbrechungsstelle konzentrisch umgeben,
  • - dass jede der Spulen (8, 9) im gleichen Abstand von der geöffneten Unterbrechungsstelle angeordnet ist,
  • - dass jede der Spulen (8, 9) mindestens eine und höchstens fünf, vorzugsweise jedoch zwei Windungen aufweist, und
  • - dass diese Spulen (8, 9) keinesfalls weiter voneinander beabstandet sind, als etwa dem inneren Spulendurchmesser entsprechend.
7. High current switch according to claim 6, characterized in
  • - that the coils ( 8 , 9 ) concentrically surround the respective vacuum interrupter ( 6 ) in the region of their point of interruption,
  • - that each of the coils ( 8 , 9 ) is arranged at the same distance from the open interruption point,
  • - That each of the coils ( 8 , 9 ) has at least one and at most five, but preferably two turns, and
  • - That these coils ( 8 , 9 ) are by no means spaced further apart than about the inner coil diameter.
8. Hochstromschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
  • - dass in der mindestens einen ersten Leistungsstrombahn (4) ein I S -Begrenzer (20) und ein Sensor (21) vorgesehen sind, und
  • - dass der Sensor mit einer Auswerteeinheit (22) verbunden ist, welche auf den I S -Begrenzer (20) einwirken kann.
8. High-current switch according to one of claims 1 to 3, characterized in
  • - That an I S limiter ( 20 ) and a sensor ( 21 ) are provided in the at least one first power current path ( 4 ), and
  • - That the sensor is connected to an evaluation unit ( 22 ) which can act on the I S limiter ( 20 ).
9. Hochstromschalter nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
  • - dass in jeder der mindestens zwei Leistungsstrombahnen (4) jeweils ein I S -Begrenzer (20) und jeweils ein Sensor (21) vorgesehen ist, und
  • - dass die Gesamtheit der Sensoren (21) mit einer Auswerte­ einheit (22) verbunden ist, welche entweder gleichzeitig auf die Gesamtheit der I S -Begrenzer (20) einwirken kann oder selektiv auf bestimmte I S -Begrenzer (20).
9. High-current switch according to one of claims 4 to 7, characterized in
  • - That in each of the at least two power current paths ( 4 ) an I S limiter ( 20 ) and a sensor ( 21 ) is provided, and
  • - That the entirety of the sensors ( 21 ) is connected to an evaluation unit ( 22 ), which can either act simultaneously on the entirety of the I S limiters ( 20 ) or selectively on certain I S limiters ( 20 ).
10. Hochstromschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
  • - dass in der Auswerteeinheit (22) eine Einrichtung zur Identifikation des oder der signalgebenden Sensoren (21) vorgesehen ist.
10. High current switch according to claim 9, characterized in
  • - That a device for identifying the signaling sensor or sensors ( 21 ) is provided in the evaluation unit ( 22 ).
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