DE3832493A1

DE3832493A1 - Vakuumschaltroehre, eine solche schaltroehre enthaltender lasttrennschalter und verfahren zum betrieb eines solchen lasttrennschalters

Info

Publication number: DE3832493A1
Application number: DE3832493A
Authority: DE
Inventors: Hans Ing Grad Bettge; Peter Dipl Ing Krueger; Michael Dipl Ing Roese
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1988-09-22
Filing date: 1988-09-22
Publication date: 1990-03-29
Also published as: EP0435865A1; DE3883258D1; WO1990003657A1; EP0435865B1; JPH04500740A; KR900702551A; US5168139A

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der elektrischen Schalter und ist bei der konstruktiven Ausgestaltung einer Vakuumschalt röhre und beim Aufbau und Betrieb eines Lasttrennschalters an zuwenden, der eine solche Vakuumschaltröhre enthält.

Stand der Technik

Die für elektrische Schalter - insbesondere im Spannungsbereich 6 bis 35 kV - verwendeten Vakuumschaltröhren zeigen in aller Regel folgenden Aufbau: ein isolierendes, rohrförmiges Gehäuse ist mit zwei leitenden Endkappen versehen, durch die hindurch zwei einander koaxial gegenüberliegende Kontaktbolzen in das Gehäuse eingeführt sind. Die Kontaktbolzen, von denen der eine direkt mit der einen Endkappe und der andere über einen Falten balg mit der anderen Endkappe vakuumdicht verbunden ist, sind mit stirnseitig angeordneten Kontaktflächen versehen (US-PS 35 90 197). Die Kontaktflächen werden dabei von besonderen Kon taktstücken gebildet, für die ein spezieller Werkstoff einge setzt wird und die gegebenenfalls eine spezielle konstruktive Gestaltung aufweisen (DE-OS 26 38 700). Beispielsweise haben sich auch Kontaktstücke aus eisenhaltigem Material wie Maraging-Stahl oder rostfreien Chrom-Nickel-Stählen als geeig net erwiesen (DE-OS 23 08 913, GB-PS 14 80 285).

Vakuumschaltröhren können sowohl für Leistungsschalter als auch für Lasttrennschalter und Schütze eingesetzt werden. In Last trennschaltern werden sie nur mit dem zulässigen Dauerbetriebs strom belastet. Daher können ihre Eigenschaften bei dieser An wendungsart nicht voll ausgenutzt werden. Um die Ausschalt leistung von Vakuumschaltröhren, die in Lasttrennschaltern ein gesetzt sind, besser auszunutzen, ist es bereits bekannt, in Reihe mit der Vakuumschaltröhre einen ersten Schaltkontakt und parallel zu dieser Reihenschaltung einen zweiten Schaltkontakt anzuordnen. Beim Ausschalten des Lasttrennschalters wird dann zunächst der parallel angeordnete Schaltkontakt geöffnet, der für den vollen Lasttrennschalter-Nennstrom ausgelegt ist; da nach erfolgt eine Lichtbogenunterbrechung mittels der Vakuum schaltröhre und abschließend das Öffnen des in Reihe geschal teten Schaltkontaktes, der eine sichtbare Trennstelle bildet. - Beim Einschalten des Lasttrennschalters wird die Vakuumschalt röhre nach dem Einschalten des in Reihe angeordneten Schaltkon taktes oder erst nach dem Einschalten beider Schaltkontakte ge schaltet (DE-OS 25 22 525).

Die Erfindung

Ausgehend von einer Vakuumschaltröhre, die aus einem isolieren den, rohrförmigen Gehäuse mit zwei leitenden Endkappen und aus zwei einander koaxial gegenüberliegenden Kontaktbolzen mit stirn seitig angeordneten Kontaktflächen besteht und bei der der eine Kontaktbolzen direkt mit der einen Endkappe und der andere Kon taktbolzen über einen Faltenbalg mit der anderen Endkappe vakuumdicht verbunden ist, liegt der Erfindung die neuartige Aufgabe zugrunde, eine solche Vakuumschaltröhre so auszugestal ten, daß sie im wesentlichen nur auf die Funktion der Ausschal tung eines Laststromes zugeschnitten ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Kontaktbolzen aus Chrom-Nickel-Stahl bestehen und daß die Stirnflächen dieser Kontaktbolzen die Kontaktflächen der Vakuumschaltröhre bilden.

Eine derartige Vakuumschaltröhre ist vor allem im Bereich der Kontaktstelle sehr einfach aufgebaut, da weder speziell ausge bildete Kontaktstücke noch hochwertige Kontaktwerkstoffe ver wendet werden; vielmehr bilden die Stirnflächen der Kontakt bolzen selbst die Kontaktflächen. Für die Kontaktbolzen kommt dabei eine handelsübliche Stahllegierung und damit ein sehr preiswerter Werkstoff zum Einsatz.

Wie bereits erwähnt, eignet sich die neue Vakuumschaltröhre insbesondere zum Einsatz in Lasttrennschaltern. Dabei ist in Weiterbildung der Erfindung eine solche Zuordnung der Vakuum schaltröhre zu zwei messerartigen Schaltkontakten sowie eine solche Schaltfolge der insgesamt drei Schaltkontakte vorge sehen, daß die Vakuumschaltröhre keinen Nenn-Strom führt, nicht auf den Kurzschlußstrom eingeschaltet wird und keine statische Spannungsfestigkeit aufzuweisen braucht. Hierzu ist vorgesehen, daß der eine messerartige Schaltkontakt parallel zur Vakuum schaltröhre und der andere messerartige Schaltkontakt in Reihe zur Parallelschaltung aus Vakuumschaltröhre und erstem Schalt kontakt angeordnet ist und daß beim Betrieb des Lasttrennschal ters die Vakuumschaltröhre beim Einschalten des Lasttrennschal ters und in der normalen Einschaltstellung der beiden Schaltkon takte offengehalten wird, daß zum Ausschalten des Lasttrenn schalters zunächst der Kontakt der Vakuumschaltröhre geschlossen wird und daß danach der parallel angeordnete Schaltkontakt, so dann der Kontakt der Vakuumschaltröhre und abschließend der in Reihe angeordnete Schaltkontakt geöffnet werden.

Abbildungen der Zeichnung

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der neuen Vakuumschalt röhre und Fig. 2 ein Schaltbild für die Zuordnung dieser Vakuumschaltröhre zu zwei messerartigen Schaltkontakten eines Lasttrennschalters.

Ausführungsbeispiel

Fig. 1 zeigt eine Vakuumschaltröhre, die in bekannter Weise aus einem Gehäuse 1 in Form eines zylinderförmigen Isolators aus Aluminiumoxyd-Keramik mit zwei Endkappen 2 und 3 aus sauer stofffreiem Kupfer und zwei einander koaxial gegenüberliegenden zylindrischen Kontaktbolzen 4 und 5 besteht. Die beiden End kappen 2 und 3 sind einerseits in stumpfen Stoß direkt mit den Stirnseiten des Gehäuses 2 mittels einer Lötverbindung vakuum dicht verbunden und andererseits direkt mit dem Kontaktbolzen 4 bzw. indirekt über einen Faltenbalg 6 und einen Dampfschirm 7 mit dem axial beweglichen Kontaktbolzen 5 vakuumdicht verlötet. Der bewegliche Kontaktbolzen 5 ist weiterhin mit Hilfe eines Flanschteiles 8 geführt, das sich gegen die Endkappe 3 ab stützt. Das Kontaktsystem der Vakuumschaltröhre besteht aus den beiden einander koaxial gegenüberliegenden zylindrischen Kontakt bolzen 4 und 5, die sich im eingeschalteten Zustand mit ihren einander zugewandten Stirnflächen 41, 51 berühren. Außer einer leichten Abrundung der Kanten der gleichzeitig als Schaltstücke und Stromzuführung des Kontaktsystems dienenden Kontaktbolzen sind keine konstruktiven Maßnahmen an den Kontaktflächen vorge sehen, die eine Beeinflussung des beim Schaltvorgang auftreten den Lichtbogens bewirken. Die Kontaktbolzen bestehen aus Chrom- Nickel-Stahl, der an sich schlecht leitend, aber im Vakuum auch schlecht verschweißend ist und einen niedrigen Gasgehalt auf weist.

Die gemäß Fig. 1 ausgebildete Vakuumschaltröhre soll insbesondere als Lastschaltröhre eingesetzt werden. Hierzu ist sie gemäß Fig. 2 bei einem Lasttrennschalter parallel zu einem messerartigen Schaltkontakt 12 angeordnet und in Reihe zu dieser Parallelschaltung ist ein weiterer messserartiger Schalt kontakt 11 angeordnet. Der Antrieb eines solchen Lasttrenn schalters ist so zu gestalten, daß im normalen Betriebszustand des Schalters der Schaltkontakt der Vakuumschaltröhre 10 ge öffnet ist, daß zum Ausschalten des Lasttrennschalters zu nächst die Vakuumschaltröhre 10 parallel zum Schaltkontakt 12 eingeschaltet, dann der Schaltkontakt 12 geöffnet, danach die Vakuumschaltröhre 10 ausgeschaltet und abschließend der Schalt kontakt 11 ebenfalls geöffnet wird. Das Einschalten dieses Lasttrennschalters erfolgt lediglich durch Schließen der Schaltkontakte 11 und 12. Eine solche Betriebsweise hat den Vorteil, daß die Lastschaltröhre weder mit dem Einschalt-Kurz schlußstrom noch mit dem Nenn-Strom beansprucht wird und auch keiner ständigen statischen Spannungsbeanspruchung unterliegt. Daher müssen an die Vakuumschaltröhre nur geringe dielek trische, dynamische und thermische Anforderungen gestellt werden. Dies ermöglicht es, die Vakuumschaltröhre wesentlich kleiner und kostengünstiger als bisher übliche Schaltröhren herzustellen.

Claims

1. Vakuumschaltröhre, die aus einem isolierenden, rohrförmigen Gehäuse mit zwei leitenden Endkappen und aus zwei einander koaxial gegenüberliegenden Kontaktbolzen mit stirnseitig angeordneten Kontaktflächen besteht und bei der der eine Kontaktbolzen direkt mit der einen Endkappe und der andere Kontaktbolzen über einen Faltenbalg mit der anderen Endkappe vakuumdicht verbunden ist und bei der weiterhin die Kontakt bolzen (4, 5) aus Chrom-Nickel-Stahl bestehen und die Stirn flächen (41, 51) der Kontaktbolzen die Kontaktflächen der Vakuumschaltröhre bilden.

2. Lasttrennschalter mit zwei messerartigen Schaltkontakten und einer Vakuumschaltröhre nach Anspruch 1, bei der der eine messerartige Schaltkontakt (12) parallel zur Vakuumschaltröhre (10) und der andere messerartige Schaltkontakt (11) in Reihe zur Parallelschaltung aus Vakuumschaltröhre (10) und erstem Schaltkontakt (12) angeordnet ist.

3. Verfahren zum Betrieb eines Lasttrennschalters gemäß An spruch 2 mit folgender Schaltfolge der Schaltkontakte und der Vakuumschaltröhre:
die Vakuumschaltröhre (10) wird beim Einschalten des Lasttrenn schalters und in der normalen Einschaltstellung der beiden Schaltkontakte (11, 12) offen gehalten, zum Ausschalten des Lasttrennschalters wird zunächst der Kontakt der Vakuumschalt röhre (10) und danach der parallel angeordnete Schaltkontakt (12) geschlossen, sodann wird der Kontakt der Vakuumschaltröhre (10) und abschließend der in Reihe angeordnete Schaltkontakt (11) geöffnet.