DE4217232A1 - Electrical high-voltage power switch - has compression system for quenching gas with cylinder floors made of material with good electrical conductivity - Google Patents
Electrical high-voltage power switch - has compression system for quenching gas with cylinder floors made of material with good electrical conductivityInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Hoch spannungs-Leistungsschalter mit zwei einander in festem Abstand koaxial gegenüberstehenden Kontaktstücken, mit einem beweglichen Überbrückungsschaltstück und mit einem mechanischen Kompressionssystem für ein Löschgas, das einen die Kontaktstücke wenigstens in der Einschalt stellung umgebenden Isolierstoffzylinder sowie einen zum Komprimieren des Löschgases im Zuge der Ausschaltbewegung antreibbaren ersten Zylinderboden und einen weiteren Zylinderboden aufweist, die je eines der Kontaktstücke im Ausschaltzustand konzentrisch umgeben.The invention relates to an electrical high Voltage circuit breakers with two each other in fixed Distance coaxially opposing contact pieces, with a movable bypass switch and with one mechanical compression system for an extinguishing gas that one the contact pieces at least in the switch position surrounding insulating material cylinder and one for Compressing the extinguishing gas in the course of the switch-off movement drivable first cylinder base and another Has cylinder bottom, each one of the contact pieces in the Switch-off state surrounded concentrically.
Ein derartiger Hochspannungs-Leistungsschalter ist bereits aus der DE-OS 35 40 474 bekannt. Bei dem dort beschrie benen Schalter ist ein erster Zylinderboden gleitend in einem feststehenden äußeren Isolierstoffzylinder gelagert. Der erste Zylinderboden ist mit einem Blasgitter ver bunden, das auch die Antriebskraft auf den Zylinderboden überträgt. Der weitere Zylinderboden ist durch einen fest stehenden Kompressionskolben gebildet. In der Ausschalt stellung umgibt der erste Zylinderboden konzentrisch das der Antriebsseite abgewandte feststehende Kontaktstück, während der feststehende weitere Zylinderboden das der An triebsseite zugewandte Kontaktstück konzentrisch umgibt.Such a high voltage circuit breaker is already known from DE-OS 35 40 474. The one described there ben switch is a first cylinder bottom sliding in stored a fixed outer insulating cylinder. The first cylinder base is equipped with a blow grille tied, which also drives the cylinder base transmits. The further cylinder bottom is fixed by one standing compression piston formed. In the off position, the first cylinder base concentrically surrounds it fixed contact piece facing away from the drive side, while the fixed further cylinder bottom that of the An drive side facing contact piece concentrically surrounds.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die dielektrische Festigkeit eines Schalters der eingangs ge nannten Art, insbesondere im Ausschaltzustand zu erhöhen. The present invention is based on the object dielectric strength of a switch of the beginning ge mentioned type, especially when switched off.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der erste und der weitere Zylinderboden aus einem elektrisch gut leitenden Werkstoff bestehen.The object is achieved in that the first and the other cylinder bottom from an electric good conductive material.
Durch die beiden Zylinderböden wird das Feld zwischen den feststehenden Kontaktstücken vergleichmäßigt, so daß die Wahrscheinlichkeit von Überschlägen herabgesetzt ist. Da durch kann der Schalter für höhere Spannungen eingesetzt werden, ohne daß elektrische Überschläge zu befürchten sind. Die Zylinderböden bestehen vorteilhafterweise aus Metall.The field between the fixed contact pieces equalized so that the Probability of rollovers is reduced. There by the switch can be used for higher voltages without fear of electrical flashovers are. The cylinder bottoms advantageously consist of Metal.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich dadurch, daß jeder der Zylinderböden jeweils mit demjenigen feststehenden Kontaktstück leitend ver bunden ist, das er in der Ausschaltstellung umgibt.A particularly advantageous embodiment of the invention results from the fact that each of the cylinder bottoms in each case ver with that fixed contact piece is bound that it surrounds in the off position.
Der erste Zylinderboden ist beispielsweise über eine leitende Dichtlippe, die an dem der Antriebsseite abge wandten feststehenden Kontaktstück gleitet, mit diesem leitend verbunden. Eine solche Dichtlippe kann zum Bei spiel aus Polytretrafluoräthylen bestehen.The first cylinder base is, for example, over a conductive sealing lip that abge on the drive side turned fixed contact piece slides with this conductively connected. Such a sealing lip can game made of polytretrafluoroethylene.
Jeder der Zylinderböden weist dann das gleiche elektrische Potential auf wie das entsprechende feststehende Kontakt stück, so daß die Potentialverteilung in dem Schalter durch die anliegende Spannung bestimmt ist. Es kann sich dann kein freies Potential auf den Zylinderböden aus bilden.Each of the cylinder bottoms then has the same electrical Potential on how the corresponding fixed contact piece, so that the potential distribution in the switch is determined by the applied voltage. It can then no free potential on the cylinder bottoms form.
Eine weitere vorteilhafte Gestaltung der Erfindung sieht vor, daß der weitere Zylinderboden mit dem ersten Zylinderboden fest verbunden und mit diesem antreibbar ist, und daß ein dritter, ortsfester Zylinderboden auf der dem ersten Zylinderboden abgewandten Seite des weiteren Zylinderbodens angeordnet ist.A further advantageous embodiment of the invention provides before that the further cylinder bottom with the first Cylinder bottom firmly connected and drivable with it and that a third, fixed cylinder base on the the side facing away from the first cylinder bottom Cylinder base is arranged.
Der Zwischenraum zwischen dem ersten Zylinderboden und dem weiteren Zylinderboden wird in diesem Fall als Heizraum genutzt, während der Zwischenraum zwischen dem weiteren Zylinderboden und dem dritten, ortsfesten Zylinderboden als Kompressionsraum dient. Der Abstand zwischen dem ersten und dem weiteren Zylinderboden ist in diesem Fall unveränderlich festgelegt. Dadurch ergeben sich fest liegende Bedingungen für die Feldverteilung in dem Raum zwischen den Zylinderböden.The space between the first cylinder bottom and the In this case, another cylinder floor is used as a boiler room used while the space between the further Cylinder bottom and the third, fixed cylinder bottom serves as a compression space. The distance between that first and the other cylinder bottom is in this case fixed unchangeable. This results in firm lying conditions for the field distribution in the room between the cylinder bottoms.
Die Erfindung kann auch dadurch vorteilhaft ausgestaltet werden, daß der weitere Zylinderboden ortsfest angeordnet ist. In diesem Fall bildet der Zwischenraum zwischen dem ersten Zylinderboden und dem weiteren Zylinderboden gleichzeitig einen Heizraum und einen Kompressionsraum zur mechanischen Kompression eines Löschgases, dessen Volumen im Zuge der Ausschaltbewegung bis auf ein verbleibendes Totvolumen reduziert wird. Der ortsfeste Zylinderboden muß dann nicht mitbewegt und insbesondere auch nicht mitbe schleunigt werden. Dadurch wird die erforderliche An triebsenergie des Schalters herabgesetzt.The invention can also be advantageously configured in this way be that the further cylinder base is arranged stationary is. In this case, the space between the first cylinder base and the further cylinder base a boiler room and a compression room at the same time mechanical compression of an extinguishing gas, its volume in the course of the opening movement except for one remaining Dead volume is reduced. The stationary cylinder base must then not moved and especially not mitbe be accelerated. This will make the required To drive energy of the switch reduced.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die einander zugewandten Flächen des ersten und des weiteren Zylinderbodens die gleiche Kontur aufweisen.Another embodiment of the invention provides that the facing surfaces of the first and the other cylinder bottom have the same contour.
Dadurch wird erreicht, daß der Feldaufbau zwischen den Zylinderböden, d. h. auch zwischen den feststehenden Kontaktstücken symmetrisch ist. Hierdurch wird eine weitere Vergleichmäßigung des elektrischen Feldes er reicht. This ensures that the field structure between the Cylinder bottoms, d. H. also between the fixed ones Contact pieces is symmetrical. This will create a further homogenization of the electric field he enough.
Die Erfindung kann vorteilhaft auch dadurch ausgestaltet werden, daß der erste Zylinderboden mit dem Isolierstoff zylinder fest verbunden ist.The invention can also advantageously be designed in this way be that the first cylinder bottom with the insulating material cylinder is firmly connected.
In diesem Fall wird während der Ausschaltbewegung der Isolierstoffzylinder zur Erreichung einer Kompressions bewegung angetrieben und die Antriebsbewegung wird durch den Isolierstoffzylinder auf den ersten Zylinderboden übertragen. Dadurch ist keine gleitende Dichtung zwischen dem ersten Zylinderboden und dem Isolierstoffzylinder notwendig. Außerdem muß keine weitere Vorrichtung zur Übertragung der Antriebsbewegung auf den ersten Zylinder boden vorgesehen werden.In this case the Insulating cylinder to achieve compression movement driven and the drive movement is by the insulating cylinder on the first cylinder bottom transfer. As a result, there is no sliding seal between the first cylinder base and the insulating material cylinder necessary. In addition, no additional device for Transfer of the drive movement to the first cylinder floor should be provided.
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der erste Zylinderboden im Isolierstoffzylinder gleitend gedichtet ist. In diesem Fall muß eine gesonderte Übertragung der Antriebsbewegung auf den ersten Zylinder boden vorgesehen werden und es ist zusätzlich eine gleitende Dichtung zwischen dem Isolierstoffzylinder und dem ersten Zylinderboden notwendig. Dagegen wird durch die ortsfeste Anordnung des Isolierstoffzylinders die beim Ausschaltvorgang zu beschleunigende Masse verringert und dadurch Antriebsenergie eingespart.Another advantageous embodiment of the invention provides before that the first cylinder bottom in the insulating cylinder is slidably sealed. In this case, a separate Transfer of the drive movement to the first cylinder floor is provided and there is an additional one sliding seal between the insulating material cylinder and the first cylinder base necessary. In contrast, by the fixed arrangement of the insulating cylinder which at Shutdown process accelerated mass and reduced thereby saving drive energy.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungs beispiels in einer Zeichnung gezeigt und anschließend be schrieben.The invention based on an embodiment example shown in a drawing and then be wrote.
Dabei zeigt:It shows:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Hochspannungs-Leistungs schalter schematisch im Längsschnitt, wobei der weitere Zylinderboden ortsfest ist. Fig. 1 shows a high-voltage circuit breaker according to the invention schematically in longitudinal section, the further cylinder base being stationary.
Fig. 2 einen Hochspannungs-Leistungsschalter schematisch im Längsschnitt, bei dem ein dritter Zylinderboden vorgesehen ist. Fig. 2 shows a high-voltage circuit breaker schematically in longitudinal section, in which a third cylinder base is provided.
Fig. 1 zeigt einen Hochspannungs-Leistungsschalter mit zwei einander in festem Abstand gegenüberstehenden Kontakt stücken 1, 2, die zur Abfuhr von Löschgasen hohl ausge bildet sind. Im Einschaltzustand (oberer Halbschnitt) sind die beiden Kontaktstücke 1, 2 durch ein bewegliches Über brückungsschaltstück 3 leitend miteinander verbunden. Das Überbrückungsschaltstück 3 ist mit einem in der Figur nicht dargestellten Schalterantrieb mechanisch verbunden. Während des Ausschaltvorganges entsteht zwischen den Kontaktstücken 1, 2 ein Lichtbogen, der durch Beblasung mit einem Löschgas gelöscht wird. Zu diesem Zweck ist eine mechanische Kompressionsvorrichtung für das Löschgas vorgesehen, die aus einem die Kontaktstücke 1, 2 koaxial umgebenden Isolierstoffrohr 4, einem mit diesem fest verbundenen ersten Zylinderboden 5 und einem als Kompres sionskolben ausgebildeten, feststehenden weiteren Zylinder boden 6 besteht. Im Zuge der Ausschaltbewegung wird das Isolierstoffrohr 4 durch den Schalterantrieb in einem solchen Sinne bewegt, daß der Kompressionsraum 8 ver ringert und das darin befindliche Löschgas komprimiert wird. Das Löschgas wird dann durch ein Blasgitter 9 dem Lichtbogenraum 10 zugeführt, wo es auf den Lichtbogen trifft und diesen löscht. Der erste Zylinderboden 5 hat an seiner dem Kompressionsraum zugewandten Seite die gleiche Kontur wie der weitere Zylinderboden 6. Im Ausschaltzu stand ist die Trennstrecke zwischen den feststehenden Kontaktstücken 1, 2 durch das Blasgitter 9 zum Teil über deckt. Der erste Zylinderboden 5 und der weitere Zylinder boden 6 bestehen aus Metall. Der erste Zylinderboden 5 ist über eine leitende Dichtlippe 11, die aus Polytetrafluro äthylen besteht, mit dem Kontaktstück 1 leitend verbunden, während der weitere Zylinderboden 6 mit dem feststehenden Kontaktstück 2 leitend verbunden ist. Dadurch ergibt sich eine Vergleichmäßigung des Feldaufbaus zwischen den Kontaktstücken durch die Geometrie der als Abschirm elektroden wirkenden Zylinderböden 5, 6. Der Kompressions raum 8 weist ein gewisses Totvolumen auf, das auch im Ausschaltzustand bestehen bleibt und auch als Heizraum wirkt. Das heißt, das durch den Lichtbogen im Licht bogenraum 10 aufgeheizte Löschgas kann in diesen Kompressions/Heizraum 8 ausweichen und dort einen erhöhten Gasdruck aufbauen, der bei einer Schwächung des Licht bogens zu einem Gasrückfluß in den Lichtbogenraum 10 führt, der die Löschung des Lichtbogens unterstützt. Fig. 1 shows a high-voltage circuit breaker with two mutually opposite contact pieces 1 , 2 , which are hollow for the discharge of extinguishing gases. In the switched-on state (upper half section), the two contact pieces 1 , 2 are conductively connected to one another by a movable bridging switching piece 3 . The bypass switch 3 is mechanically connected to a switch drive, not shown in the figure. During the switch-off process, an arc arises between the contact pieces 1 , 2 , which is extinguished by blowing with an extinguishing gas. For this purpose, a mechanical compression device for the extinguishing gas is provided, which consists of an insulating tube 4 coaxially surrounding the contact pieces 1 , 2 , a first cylinder base 5 fixedly connected to this and a further cylinder base 6 designed as a compression piston. In the course of the switch-off movement, the insulating tube 4 is moved by the switch drive in such a way that the compression space 8 is reduced and the quenching gas therein is compressed. The quenching gas is then fed through a blow grille 9 to the arc space 10 , where it strikes the arc and extinguishes it. The first cylinder base 5 has the same contour as the further cylinder base 6 on its side facing the compression space. In the switch-off state, the separating distance between the fixed contact pieces 1 , 2 is partly covered by the blow grille 9 . The first cylinder base 5 and the further cylinder base 6 are made of metal. The first cylinder base 5 is conductively connected to the contact piece 1 via a conductive sealing lip 11 , which consists of polytetrafluroethylene, while the further cylinder base 6 is conductively connected to the fixed contact piece 2 . This results in an equalization of the field structure between the contact pieces by the geometry of the cylinder bottoms 5 , 6 acting as shielding electrodes. The compression chamber 8 has a certain dead volume, which remains even when switched off and also acts as a boiler room. That is, the quenching gas heated by the arc in the arc space 10 can evade this compression / heating space 8 and build up an increased gas pressure there, which leads to a gas reflux in the arc space 10 which weakens the arc, which supports the extinguishing of the arc .
Der erste Zylinderboden 5 ist mittels einer Verschraubung oder Verklebung an dem Isolierstoffrohr 4 befestigt. Der weitere Zylinderboden 6 ist mittels einer Dichtung 13 gegen das Isolierstoffrohr 4 abgedichtet.The first cylinder base 5 is fastened to the insulating tube 4 by means of a screw connection or gluing. The further cylinder base 6 is sealed against the insulating tube 4 by means of a seal 13 .
Fig. 2 zeigt einen elektrischen Hochspannungs-Leistungs schalter, mit einem ersten Zylinderboden 5, einem weiteren Zylinderboden 6 und einem dritten Zylinderboden 7. Der weitere Zylinderboden 6 ist mit dem Isolierstoffrohr 4 fest verbunden und behält dadurch einen festen Abstand zum ersten Zylinderboden 5 während der Schaltbewegung. Auf der dem ersten Zylinderboden 5 abgewandten Seite des weiteren Zylinderbodens 6 ist der dritte Zylinderboden 7 vorge sehen; zwischen dem weiteren Zylinderboden 6 und dem dritten Zylinderboden 7 ist ein Kompressionsraum 14 gebildet. Zwischen dem ersten Zylinderboden 5 und dem weiteren Zylinderboden 6 ist ein Heizraum 15 mit konstantem Volumen gebildet. Fig. 2 shows an electrical high-voltage power switch, with a first cylinder base 5 , a further cylinder base 6 and a third cylinder base 7th The further cylinder base 6 is firmly connected to the insulating tube 4 and thereby maintains a fixed distance from the first cylinder base 5 during the switching movement. On the side facing away from the first cylinder base 5 of the further cylinder base 6 , the third cylinder base 7 is easily seen; A compression space 14 is formed between the further cylinder base 6 and the third cylinder base 7 . A heating chamber 15 with a constant volume is formed between the first cylinder base 5 and the further cylinder base 6 .
Während der Ausschaltbewegung wird der weitere Zylinder boden 6 mit dem ersten Zylinderboden 5 zusammen über das Isolierstoffrohr 4 angetrieben. Dabei wird das in dem Kompressionsraum 14 befindliche Löschgas komprimiert. Sobald ein Lichtbogen gezündet ist, strömt heißes Lösch gas in den Heizraum 15, wodurch in diesem Raum der Lösch gasdruck erhöht wird. Solange im Heizraum ein höherer Löschgasdruck herrscht als im Kompressionsraum 14, ist durch das Klapperventil 16 die Öffnung 17 in dem weiteren Zwischenboden 6 verschlossen, so daß ein optimaler Gas druckaufbau im Heizraum 15 gewährleistet ist. Erst wenn beim Nulldurchgang des Stromes das heiße Löschgas aus dem Heizraum 15 ausströmt und infolgedessen dort der Löschgasdruck absinkt, kann Löschgas aus dem Kompressions raum 14 nachströmen und somit eine verlängerte Beblasung des Lichtbogens gewährleisten.During the switch-off movement, the further cylinder base 6 is driven together with the first cylinder base 5 via the insulating tube 4 . The extinguishing gas located in the compression space 14 is compressed. As soon as an arc is ignited, hot quenching gas flows into the boiler room 15 , whereby the quenching gas pressure is increased in this room. As long as there is a higher extinguishing gas pressure in the boiler room than in the compression room 14 , the opening 17 in the further intermediate floor 6 is closed by the rattling valve 16 , so that an optimal gas pressure build-up in the boiler room 15 is ensured. Only when the hot quenching gas flows out of the heating chamber 15 at the zero crossing of the current and consequently the quenching gas pressure drops there, can the quenching gas flow in from the compression chamber 14 and thus ensure an extended blowing of the arc.
Außerdem ist durch das Schließen des Klapperventils 17 sichergestellt, daß der Druckanstieg durch den Heizeffekt des Lichtbogens nicht gegen die auf den ersten und den weiteren Zylinderboden 5, 6 angewendete Antriebskraft wirkt. Ist der Löschgasdruck im Kompressionsraum 14 größer als im Heizraum 15, so öffnet das Klapperventil 16 selbst tätig und durch die Ausnehmungen 18 in dem weiteren Zwischenboden 6 kann Gas vom Kompressionsraum 14 in den Heizraum 15 strömen. Außerdem ist durch Überströmventile 19 dafür gesorgt, daß bei einem zu starken Anstieg des Löschgasdrucks im Kompressionsraum dieser Druck durch Ab strömen in einen Expansionsraum 20 abgebaut werden kann.In addition, by closing the rattling valve 17 it is ensured that the pressure increase due to the heating effect of the arc does not act against the driving force applied to the first and the further cylinder bases 5 , 6 . If the quenching gas pressure in the compression chamber 14 is greater than in the heating chamber 15, so the rattle valve 16 automatically opens and gas can flow through the recesses 18 in the further intermediate floor 6 from the compression chamber 14 into the heating 15th In addition, it is ensured by overflow valves 19 that if the extinguishing gas pressure in the compression chamber rises too strongly, this pressure can be reduced by flowing into an expansion chamber 20 .
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Publication Number | Publication Date |
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DE4217232A1 true DE4217232A1 (en) | 1993-11-25 |
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DE19924217232 Withdrawn DE4217232A1 (en) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | Electrical high-voltage power switch - has compression system for quenching gas with cylinder floors made of material with good electrical conductivity |
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