DE4018169A1 - Hochspannungs-leistungsschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungs-Leistungs­ schalter mit zwei einander in festem Abstand koaxial gegen­ überstehenden hohlen, je eine Einströmöffnung für das Löschgas aufweisenden Kontaktstücken und mit einer Einrichtung zum Zuführen von komprimiertem Löschgas sowie mit einem beweglichen Kontaktstück, das die Trennstrecke zwischen den feststehenden Kontaktstücken im Einschaltzustand überbrückt.

Ein solcher Hochspannungs-Leistungsschalter ist aus der DE-PS 24 38 017 bekannt. Bei dem dort beschriebenen Leistungs­ schalter sind zwei Kontaktstücke vorgesehen, die zur Abfuhr von Schaltgasen hohl ausgebildet sind und zwischen denen im Zuge der Ausschaltbewegung des Leistungsschalters ein Lichtbogen gezogen wird. Außerdem ist eine mechanische Kompressionsvor­ richtung für das Löschgas vorgesehen, die aus einem konzentrisch zu den hohl ausgebildeten Kontaktstücken angeordneten Blas­ zylinder und aus einem Blaskolben besteht. Durch die thermische Wirkung des Lichtbogens findet im Lichtbogenraum eine Expansion des Löschgases statt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ohne eine konstruktive Änderung der Kompressionsvorrichtung den Druck des kompri­ mierten Löschgases während der Ausschalthandlung durch die Wirkung des gezogenen Lichtbogens zu erhöhen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedes der beiden hohlen Kontaktstücke mindestens eine mittels je eines Schiebers verschließbare Abströmöffnung für das Löschgas aufweist und daß die Schieber jeweils mit dem beweglichen Kontaktstück derart verbunden sind, daß die Abströmöffnungen im Einschaltzustand des Schalters verschlossen sind und beim Ausschalten erst eine festgelegte Zeitspanne nach dem Ablaufen des beweglichen Kontaktstücks von einem der feststehenden Kontaktstücke geöffnet werden.

Durch die erfindungsgemäße Konstruktion ist gewährleistet, daß im Einschaltzustand die verschließbaren Abströmöffnungen der beiden hohlen Kontaktstücke durch die Schieber verschlossen sind. Während des Ausschaltvorganges wird nach dem Ablaufen des beweglichen Kontaktstücks von einem der feststehenden Kontaktstücke der Schaltlichtbogen gezogen. Durch die Wirkung des Lichtbogens wird das im Zwischenraum zwischen den Kontakt­ stücken befindliche Löschgas aufgeheizt. Da das Löschgas in dieser Phase des Ausschaltvorganges wegen der verschlossenen Abströmöffnungen allenfalls langsam entweichen kann, ergibt sich eine Druckerhöhung des Löschgases im Lichtbogenraum, die sich auch in den Kompressionsraum fortsetzt. Zu dem Zeitpunkt, zu dem die Abströmöffnungen im weiteren Verlauf der Ausschalt­ bewegung durch die Schieber geöffnet werden, beginnt das komprimierte Löschgas durch die beiden hohlen Kontaktstücke aus dem Lichtbogenraum abzuströmen. Der durch die Erfindung er­ reichte höhere Löschgasdruck führt zu einem höheren Lösch­ vermögen, ohne daß die Einrichtung zum Zuführen von kompri­ miertem Löschgas an dem Schalter geändert werden müßte.

Die Erfindung kann vorteilhaft dadurch ausgestaltet werden, daß die gesamte Querschnittsfläche der Abströmöffnungen eines feststehenden Kontaktstücks wenigstens das 5-fache der Querschnittsfläche der Einströmöffnung des entsprechenden Kontaktstücks beträgt.

Die Querschnittsfläche der Abströmöffnungen muß so groß gewählt werden, daß das Löschgas, welches durch die Einströmöffnungen der feststehenden Kontaktstücke eintritt, bei geöffneten Schiebern ohne einen Rückstau aus den Abströmöffnungen entweichen kann. Da die Abströmöffnungen beispielsweise auch an der Mantelfläche eines Kontaktstückes angebracht sein können, empfiehlt es sich, insbesondere in diesem Fall wegen etwaiger Verwirbelungen die Abströmquerschnitte insgesamt wenigstens 5mal so groß wie die Einströmquerschnitte zu wählen.

Die Erfindung kann dadurch vorteilhaft ausgestaltet werden, daß alle Abströmöffnungen der beiden feststehenden Kontaktstücke verschließbar sind.

In diesem Fall sind die hohlen Kontaktstücke während des Einschaltzustandes und während der ersten Phase des Ausschalt­ vorganges bis auf die Einströmöffnungen für das Löschgas verschlossen. Dadurch ergibt sich eine besonders große Druckerhöhung im Lichtbogenraum während des Brennens des Lichtbogens.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß mindestens eines der feststehenden Kontaktstücke wenigstens eine Abströmöffnung an seiner Mantelfläche aufweist.

Dadurch, daß Abströmöffnungen an der Mantelfläche eines der feststehenden Kontaktstücke angeordnet sind, ergibt sich die Möglichkeit, einen Schieber axialbeweglich an der äußeren Mantelfläche des entsprechenden Kontaktstücks anzubringen und diesen Schieber mit dem beweglichen Kontaktstück zu verbinden, so daß die Abströmöffnungen durch die Axialbewegung des Schiebers geöffnet und geschlossen werden können.

Die Erfindung kann weiterhin dadurch ausgestaltet werden, daß ein mit dem beweglichen Kontaktstück verbundenes, eines der feststehenden Kontaktstücke umschließendes Rohr vorgesehen ist, das als Schieber zum Öffnen und Schließen von Abströmöffnungen an der Mantelfläche dieses feststehenden Kontaktstückes dient.

Es ist konstruktiv besonders einfach und wenig aufwendig, den Schieber als ein Rohr auszubilden, welches ein feststehendes Kontaktstück umschließt. Dadurch ist eine gute Führung des Schiebers auf dem Kontaktstück gewährleistet. Das Rohr ist vorteilhaft so ausgebildet, daß es einerseits die an der Mantelfläche des Kontaktstücks angeordneten Abströmöffnungen möglichst dicht verschließt, andererseits aber gut auf der Mantelfläche des Kontaktstücks gleitet. Die Abströmöffnungen sind vorteilhaft gleichmäßig entlang einer Umfangslinie des Kontaktstücks auf der Mantelfläche verteilt, so daß sie durch den Schieber gleichzeitig freigegeben werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Einrichtung zum Zuführen von komprimiertem Lösch­ gas aus einem konzentrisch zu den feststehenden Kontaktstücken angeordneten Blaszylinder und einem Blaskolben besteht, und daß das zum Schließen der Abströmöffnungen dienende Rohr in ein Blasgitter integriert ist.

Das Blasgitter ist mit dem beweglichen Kontaktstück verbunden und wird während der Ausschaltbewegung am Lichtbogenraum vorbeibewegt. Das Blasgitter hat die Form eines Rohres mit am Umfang verteilten Blasöffnungen. Am Ende des Blasgitters kann auf dieses ein Rohr aufgesetzt sein, das als Schieber dient, oder das Blasgitter selbst kann an seinem Ende aus einem Rohrstück ohne Blasöffnungen bestehen. In beiden Fällen liegt im Einschaltzustand das als Schieber dienende Rohr oder Rohr­ stück auf den in der Mantelfläche des Kontaktstückes ange­ brachten Abströmöffnungen und versperrt diese. Während des Aus­ schaltvorganges wird mit der Bewegung des Blasgitters der Schieber von den Abströmöffnungen weggezogen und gibt diese frei.

Die Erfindung kann besonders vorteilhaft so ausgestaltet sein, daß das Innere eines der feststehenden Kontaktstücke durch einen im Inneren des Kontaktstücks axialbeweglichen Kolben verschließbar ist und daß dieses feststehende Kontaktstück einen Bereich mit vergrößertem Innendurchmesser aufweist, in den der Kolben im Zuge der Ausschaltbewegung bewegbar ist.

Im Einschaltzustand durchdringt der Kolben das feststehende Kontaktstück von dessen dem Lichtbogenraum abgewandter Seite her und liegt an seiner Innenfläche dicht an. Der Kolben schließt in dieser Schalterstellung die Einströmöffnung dieses Kontaktstücks. Der Kolben ist an seinem dem Lichtbogenraum abgewandten Ende mit dem beweglichen Kontaktstück verbunden. Im Zuge der Ausschaltbewegung des Schalters wird der Kolben in das Innere des Kontaktstückes hineingezogen und gibt die Einström­ öffnung für das Löschgas frei. Nachdem das bewegliche Kontakt­ stück von einem der feststehenden Kontaktstücke abgelaufen ist und der Schaltlichtbogen gezündet hat, erreicht der Kolben einen Bereich des feststehenden Kontaktstücks mit vergrößertem Innendurchmesser, so daß der Kolben an der Innenwand des feststehenden Kontaktstücks nicht mehr dichtet, sondern einen Ringspalt zum Abströmen der Löschgase freigibt.

Es können vorteilhaft im Bereich des vergrößerten Innendurch­ messers des Kontaktstückes Abströmöffnungen vorgesehen sein. Durch diese Öffnungen kann das Löschgas dann endgültig in einen Gasexpansionsraum entweichen. Die Abströmöffnungen können beispielsweise an der Mantelfläche des feststehenden Kontakt­ stücks im Bereich des vergrößerten Innendurchmessers ange­ bracht sein. Es ist aber auch denkbar, die Abströmöffnungen an der dem Lichtbogenraum abgewandten Stirnfläche des fest­ stehenden Kontaktstücks vorzusehen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend beschrieben. Dabei beschränkt sich die Anwendung der Erfindung nicht auf das ge­ zeigte Beispiel.

Es zeigt

Fig. 1 im Querschnitt und schematisch einen Hochspannungs- Leistungsschalter im Einschaltzustand,

Fig. 2 im Querschnitt und schematisch einen Hochspannungs- Leistungsschalter während des Ausschaltvorganges.

Der Hochspannungs-Leistungsschalter 1 weist zwei einander in festem Abstand koaxial gegenüberstehende hohle Kontaktstücke 2, 3 auf, die im Einschaltzustand des Schalters durch ein bewegliches Kontaktstück 4 leitend miteinander verbunden sind. Die feststehenden Kontaktstücke 2, 3 weisen je eine düsen­ förmige Einströmöffnung 17, 18 auf. Das bewegliche Kontaktstück 4 besteht aus ringförmig angeordneten Kontaktlamellen. An einem Ende des beweglichen Kontaktstücks 4 ist ein Licht­ bogenkontaktstück 5 angeordnet.

Der Hochspannungs-Leistungsschalter 1 verfügt über eine me­ chanische Kompressionsvorrichtung für das Löschgas in Form eines durch einen nicht dargestellten Antrieb bewegbaren Blaszylinders 6, der mit dem beweglichen Kontaktstück 4 verbunden ist und während der Ausschaltbewegung über einen feststehenden Blaskolben 7 gezogen wird. Der Blaszylinder 6 umgibt im Einschaltzustand koaxial die feststehenden Kontakt­ stücke 2, 3 und liegt an der äußeren Mantelfläche des einen Kontaktstücks 3 dichtend an. Durch die Bewegung des Blas­ zylinders 6 gegen den feststehenden und dichtend an dem Blaszylinder 6 und dem beweglichen Kontaktstück 4 anliegenden Blaskolben 7 wird das Löschgas komprimiert. Nachdem das be­ wegliche Kontaktstück 4 von dem feststehenden Kontaktstück 3 abgelaufen ist, zündet der Schaltlichtbogen 11, der zwischen dem Lichtbogenkontaktstück 5 und dem feststehenden Kontaktstück 3 brennt. Dadurch wird das im Lichtbogenraum 8 befindliche Löschgas stark erhitzt.

Das bewegliche Kontaktstück 4 ist mit einem Blasgitter 9 fest verbunden, das die Form eines Rohres mit an seiner Mantel­ fläche verteilten Durchbrüchen aufweist. An den dem beweglichen Kontaktstück 4 abgewandten Ende des Blasgitters 9 ist mit dem Blasgitter ein Rohrstück 10 einstückig verbunden, welches keine Durchbrüche aufweist. Auf diese Weise ist auch sichergestellt, daß nicht während der Ausschaltbewegung, wenn die Abström­ öffnungen 12 schon teilweise freigegeben sind, noch Löschgas vom Kompressionsraum 15 durch die Abströmöffnungen 12 in das feststehende Kontaktstück 3 und von dort durch den freige­ gebenen Teil der Öffnungen 12 ins Freie strömt. Das bewegliche Kontaktstück 4 sowie das Blasgitter 9 mit dem Rohrstück 10 und der Blaszylinder 6 bewegen sich während der Ausschalthandlung in derselben Richtung. Das Blasgitter 9 bewegt sich mit dem Rohrstück 10 zusammen auf den Lichtbogenraum 8 zu. Das Rohrstück 10 ist so angeordnet, daß es während des Ausschalt­ vorganges nach dem Zünden des Lichtbogens 11 und nachdem sich im Lichtbogenraum 8 sowie vermittels der Abströmöffnungen 12 auch im Kompressionsraum 15 durch die Aufheizung des Löschgases ein erhöhter Löschgasdruck aufgebaut hat, die Abströmöffnungen 12 in der Mantelfläche des einen Kontaktstücks 3 verschließt. Der Kolben 13 im Inneren des anderen feststehenden Kontakt­ stücks 2 verschließt indessen die Abströmöffnungen 14 des Kontaktstücks 2. Der Kolben 13 ist zu seinem Antrieb mit dem beweglichen Kontaktstück 4 verbunden.

Durch diese Konstruktion kann sich während der Ausschaltbe­ wegung durch die Wirkung des Lichtbogens 11 im Lichtbogenraum 8 zur Unterstützung der Kompression des Löschgases ein erhöhter Gasdruck aufbauen.

Im weiteren Verlauf der Ausschaltbewegung wird das bewegliche Kontaktstück 4 weiterbewegt und mit ihm das Blasgitter 9 und das Rohrstück 10. Das Blasgitter gibt den Durchgang vom Kompressionsraum 15 zum Ringspalt zwischen den feststehenden Kontaktstücken 2, 3 frei. Gleichzeitig gibt das als Schieber fungierende Rohrstück 10 die Abströmöffnungen 12 auf der Mantelfläche des Kontaktstücks 3 frei. Der Kolben 13 ist zu diesem Zeitpunkt bis in den Bereich 16 vergrößerten Innen­ durchmessers des feststehenden Kontaktstücks 2 zurückge­ zogen. Dadurch dichtet der Kolben 13 nicht mehr an der Innenfläche des hohlen Kontaktstücks 2 und gibt einen Ringspalt frei, durch den die Löschgase zu den Abströmöffnungen 14 gelangen und in einen Expansionsraum abströmen können.

Claims (8)

1. Hochspannungs-Leistungsschalter mit zwei einander in festem Abstand koaxial gegenüberstehenden hohlen, je eine Einström­ öffnung für das Löschgas aufweisenden Kontaktstücken und mit einer Einrichtung zum Zuführen von komprimiertem Löschgas sowie mit einem beweglichen Kontaktstück, das die Trennstrecke zwischen den feststehenden Kontaktstücken im Einschaltzustand überbrückt, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beiden hohlen Kontaktstücke (2, 3) mindestens eine mittels je eines Schiebers (10, 13) verschließbare Abström­ öffnung (12, 14) für das Löschgas aufweist und daß die Schieber (10, 13) jeweils mit dem beweglichen Kontaktstück (4) derart verbunden sind, daß die Abströmöffnungen (12, 14) im Ein­ schaltzustand des Schalters (1) verschlossen sind und beim Ausschalten erst eine festgelegte Zeitspanne nach dem Ablaufen des beweglichen Kontaktstücks (4) von einem der feststehenden Kontaktstücke (2, 3) geöffnet werden.

2. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Querschnittsfläche der Abströmöffnungen (12, 14) eines feststehenden Kontaktstücks (2, 3) wenigstens das 5-fache der Querschnittsfläche der Einströmöffnung (17, 18) des entsprechenden Kontaktstücks beträgt.

3. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Abströmöffnungen (12, 14) der beiden feststehenden Kontaktstücke (2, 3) verschließbar sind.

4. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der feststehenden Kontaktstücke (2, 3) wenigstens eine Abströmöffnung (12) an seiner Mantelfläche aufweist.

5. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem beweglichen Kontaktstück (4) verbundenes, eines der feststehenden Kontaktstücke (2, 3) umschließendes Rohr vorge­ sehen ist, das als Schieber (10) zum Öffnen und Schließen von Abströmöffnungen (12) an der Mantelfläche dieses feststehenden Kontaktstückes (3) dient.

6. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zuführen von komprimiertem Löschgas aus einem konzentrisch zu den feststehenden Kontaktstücken (2, 3) ange­ ordneten Blaszylinder (6) und einem Blaskolben (7) besteht und daß das zum Schließen der Abströmöffnungen (12) dienende Rohr (10) in ein Blasgitter (9) integriert ist.

7. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere eines der feststehenden Kontaktstücke (2, 3) durch einen im Inneren des Kontaktstücks (3) axialbeweglichen Kolben (13) verschließbar ist und daß dieses feststehende Kontakt­ stück (2) einen Bereich (16) mit vergrößertem Innendurchmesser aufweist, in den der Kolben (13) im Zuge der Ausschaltbewegung bewegbar ist.

8. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Kontaktstück (2) im Bereich (16) des vergrößerten Innendurchmessers wenigstens eine Abströmöffnung (14) aufweist.