DE4221951A1 - Hochspannungs-Leistungsschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungs- Leistungsschalter mit einem zwischen zwei einander koaxial gegenüberstehenden Kontaktstücken angeordneten Licht­ bogenraum, einem den Lichtbogenraum koaxial zur Achse der Kontaktstücke umgebenden Druckgasraum und einer den Licht­ bogenraum koaxial umgebenden Lichtbogenraum und Druckgas­ raum im wesentlichen gegeneinander abschottenden Isolier­ stoffeinrichtung mit im wesentlichen radial verlaufenden Durchgangskanälen für ein Löschgas.

Ein derartiger Hochspannungs-Leistungsschalter ist bei­ spielsweise aus der DE-PS 35 40 474 bekannt. Bei dem dort beschriebenen Schalter ist der Lichtbogenraum zwischen zwei einander in festem Abstand gegenüberstehenden fest­ stehenden Kontaktstücken während des Ausschaltvorganges von einem aus einem Isolierstoff bestehenden Blasgitter umgeben. Das Blasgitter weist radiale Durchgangskanäle auf, die den innen liegenden Lichtbogenraum mit dem das Blasgitter umgebenden Druckgasraum verbinden. Das Volumen des Druckgasraumes wird durch eine mechanische Kompressions­ vorrichtung komprimiert, wodurch das darin befindliche Löschgas, beispielsweise SF₆ unter Druck gesetzt wird. Wenn während des Ausschaltvorganges der Lichtbogen brennt, wird das im Lichtbogenraum befindliche Löschgas stark auf­ geheizt, so daß es expandiert und durch die Durchgangs­ kanäle in den Druckgasraum ausströmt und dort den Lösch­ gasdruck erhöht. Beim Nulldurchgang des zu schaltenden Stromes strömt das unter hohem Druck befindliche Löschgas aus dem Druckgasraum zurück in den Lichtbogenraum und löscht den Lichtbogen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das aus dem Lichtbogenraum in den Druckgasraum durch die Durch­ gangskanäle austretende Löschgas bzw. das aus dem Druck­ gasraum durch die Durchgangskanäle in den Lichtbogenraum zurückströmende Löschgas zum Zwecke einer effizienten Löschgaskühlung möglichst stark zu verwirbeln und die Wände des Druckgasraumes vor der Strahlung des Lichtbogens zu schützen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Durchgangskanäle mäanderförmig gestaltet sind.

Durch die mäanderförmige Gestaltung der Durchgangskanäle und die deshalb durch das Löschgas zu vollziehenden Richtungsänderungen beim Durchtritt durch die Durchgangs­ kanäle wird die Ausbildung einer laminaren Strömung ver­ hindert und eine starke Verwirbelung des Löschgases ge­ fördert. Dadurch findet eine starke Vermischung heißeren und kühleren Löschgases statt und somit eine schnelle Ab­ kühlung der heißesten Teile des Löschgases, die wegen ihrer hohen Temperatur zu einer Löschung des Lichtbogens für sich nur begrenzt tauglich wären. Beim Eintritt des Löschgases aus den Druckgasraum in den Lichtbogenraum findet eine schnelle und effiziente Verteilung des Lösch­ gases im Lichtbogenraum statt. Dies ist einer effektiven Löschung des Lichtbogens zuträglich.

Die Erfindung kann vorteilhaft auf solche Leistungs­ schalter angewendet werden, bei denen der Druckgasraum ein Kompressionsraum für das Löschgas ist, in dem dieses auf mechanische Weise komprimiert wird. Die Anwendung der Er­ findung ist aber ebenso vorteilhaft bei solchen Schaltern, bei denen der Druckgasraum ein reiner Heizraum ist, in den nur durch die Wirkung der Aufheizung des Löschgases durch den Lichtbogen ein hoher Löschgasdruck erzeugt wird. Auch bei Leistungsschaltern mit einer Kombination von Heizraum und Kompressionsraum ist die Erfindung ein­ setzbar.

Die Erfindung kann vorteilhaft dadurch ausgestaltet werden, daß die mäanderförmigen Durchgangskanäle von radial gerade verlaufenden Kanälen durchsetzt sind.

Durch die zusätzlichen gerade verlaufenden Kanäle wird einerseits eine kompliziertere Anordnung aller für das Löschgas zum Durchtritt durch die Isolierstoffein­ richtung zur Verfügung stehenden Öffnungen erreicht. Außerdem wird die Erzeugung verschiedener Löschgasströme erreicht, von denen derjenige Strom, der durch einen mäanderförmigen Kanal geführt wird, von demjenigen Gas­ strom, der durch einen radial gerade verlaufenden Kanal strömt, geschnitten wird. Dadurch findet im Bereich der Mischung der beiden Ströme eine besonders gute Ver­ wirbelung der verschiedenen Löschgasteilmengen statt.

Besonders vorteilhaft kann die Erfindung dadurch ausge­ staltet werden, daß die Isolierstoffeinrichtung aus mehreren Teilen besteht und daß die Teile derart mitein­ ander verzahnt sind, daß die mäanderförmigen Kanäle im Bereich der Verzahnung zwischen den Teilen gebildet sind.

Eine derartige Gestaltung der Isolierstoffeinrichtung macht die Erzeugung mäanderförmiger Kanäle technisch sehr einfach. Wenn die mäanderförmigen Kanäle ausschließlich im Bereich der Verzahnung der verschiedenen Teile der Isolierstoffeinrichtung vorhanden sind, müssen die Teile der Isolierstoffeinrichtung alle lediglich an ihren äußeren Grenzflächen bearbeitet werden. Dadurch ergibt sich ein besonders wenig aufwendiges, kostengünstiges Verfahren zur Herstellung der Isolierstoffeinrichtung.

Die Erfindung wird vorteilhaft dadurch ausgestaltet, daß die Teile der Isolierstoffeinrichtung untereinander keinen Kontakt haben und daß jeweils eines der Teile mit je einem der Kontaktstücke des Schalters verbunden ist.

Durch diese Konstruktion ist sichergestellt, daß die auf verschiedenem Potential liegenden Kontaktstücke des Schalters auch über die Isolierstoffeinrichtung nicht miteinander verbunden sind. Es verbleibt wenigstens die Strecke zwischen den voneinander getrennten Teilen der Isolierstoffeinrichtung als Trennstrecke zwischen den Polen des Leistungsschalters. Die Formen der Teile der Isolierstoffeinrichtung sind vorteilhaft abgerundet und die Dielektrizitätskonstante des Isolierstoffes ist so ge­ wählt, daß keine zu starken Feldverzerrungen im Bereich der Isolierstoffeinrichtung auftreten. Dies kann bei­ spielsweise dadurch erreicht werden, daß die Konturen der Teile der Isolierstoffeinrichtung abgerundet werden und daß als Isolierstoff PTFE (Polytetrafluoräthylen) ver­ wendet wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispieles in einer Zeichnung gezeigt und anschließend be­ schrieben.

Die einzige Figur zeigt in einem Längsschnitt schematisch einen Hochspannungs-Leistungsschalter mit zwei einander in festem Abstand gegenüberstehenden Kontaktstücken 1, 2, die aus einem gut leitfähigen Metall, beispielsweise Kupfer bestehen. Im Einschaltzustand sind diese beiden Kontaktstücke 1, 2 durch ein bewegliches Überbrückungs­ kontaktstück 3 leitend miteinander verbunden. Das Über­ brückungskontaktstück 3 stellt den Hauptstromkontakt zwischen den Kontaktstücken 1, 2 sicher.

Im Inneren der hohl ausgebildeten Kontaktstücke 1, 2 ist ein Lichtbogenkontakt 4, 5 angeordnet, der aus einem fest­ stehenden Tulpenkontakt 4 und einem beweglichen stift­ förmigen Kontakt 5 besteht. Der stiftförmige Kontakt 5 ist zur Erreichung einer höheren Langzeitstabilität mit einer Abbrandspitze 6 aus Graphit ausgestattet.

Im Ausschaltfall wird zunächst das Überbrückungsschalt­ stück 3 den Kontakt zwischen den Kontaktstücken 1, 2 aufheben und erst danach löst sich der stiftförmige Kontakt 5 von dem Tulpenkontakt 4, so daß zwischen dem stiftförmigen Kontakt 5 und dem Tulpenkontakt 4 ein Lichtbogen gezogen wird.

Mit jedem der Kontaktstücke 1, 2 ist jeweils ein Teil 7, 8 einer Isolierstoffeinrichtung 9 fest verbunden, beispiels­ weise durch eine Schraubverbindung. Die Teile der Isolier­ stoffeinrichtung bestehen aus Polytetrafluoräthylen, sind voneinander beabstandet und dabei an den einander zuge­ wandten Seiten derart ausgebildet, daß sie miteinander ver­ zahnen und zwischen sich mäanderförmige Durchgangskanäle 10, 11 freilassen.

Außerdem sind in beiden Teilen 7, 8 radial gerade ver­ laufende Kanäle 12, 13 vorgesehen, die die mäanderförmigen Kanäle 10, 11 durchsetzen. Die gerade verlaufenden Kanäle können beispielsweise nach Zusammenbau des Schalters durch gemeinsames Durchbohren der Teile 7, 8 der Isolierstoff­ einrichtung 9 eingebracht werden.

Durch die mäanderförmigen Kanäle 10, 11 und durch die gerade radial verlaufenden Kanäle 12 ist der Lichtbogen­ raum 14 zwischen den Kontaktstücken 1, 2, 4, 5 mit dem als Heizraum ausgebildeten Druckgasraum 15 verbunden, der nur im oberen Halbschnitt dargestellt ist.

Claims (4)

1. Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem zwischen zwei einander koaxial gegenüberstehenden Kontaktstücken ange­ ordneten Lichtbogenraum, einem den Lichtbogenraum koaxial zur Achse der Kontaktstücke umgebenden Druckgasraum und einer den Lichtbogenraum koaxial umgebenden, Lichtbogen­ raum und Druckgasraum im wesentlichen gegeneinander ab­ schottenden Isolierstoffeinrichtung mit im wesentlichen radial verlaufenden Durchgangskanälen für ein Löschgas, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangskanäle (10, 11) mäanderförmig gestaltet sind.

2. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mäanderförmigen Durchgangskanäle (10, 11) von radial gerade verlaufenden Kanälen (12, 13) durchsetzt sind.

3. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierstoffeinrichtung (9) aus mehreren Teilen (7, 8) besteht und daß die Teile (7, 8) derart miteinander ver­ zahnt sind, daß die mäanderförmigen Kanäle (10, 11) im Bereich der Verzahnung zwischen den Teilen (7, 8) gebildet sind.

4. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile (7, 8) der Isolierstoffeinrichtung (9) unterein­ ander keinen Kontakt haben und daß jeweils eines der Teile (7, 8) mit je einem der Kontaktstücke (1, 2) des Schalters verbunden ist.