DE4291335C2 - Lichtbogenlöscher für Schaltgeräte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Lichtbogenlöscher für Schaltgeräte, welcher Löscher auf einer Blechkam­ merkonstruktion basiert. Der Lichtbogenlöscher weist einen Löschraum auf, in dem jede Phase einen festen Kontakt und einen Messerkontakt drehbar dazu hat und der eine Löschkammer enthält, in deren aus einem Isoliermate­ rial hergestelltem Befestigungsteil Löschbleche in einem Abstand voneinander so angeordnet sind, daß sie sich gegenüber der Bahn der Öffnungsbewegung des Messer­ kontakts nacheinander befinden. Die erfindungsgemäße Lichtbogenlöscheinrichtung eignet sich besonders gut zur Anwendung in SF₆-isolierten Mittelspannungs­ schaltgeräten.

Eine Grundkonstruktion der obenbeschriebenen Art ist zum Beispiel aus einem früheren Lasttrenn­ schalter vom Typ OETL 250 . . . 3150 (die Zahlen berufen sich auf Amperewerte) der Anmelderin bekannt, in dem die Löschbleche in Form eines Kreisbogens im wesentlichen senkrecht zu der Tangente der Bahn des Messerkontakts angeordnet sind.

Ein anderer, auf einer Blechkammerkonstruktion basierender Löschapparat ist aus der EP 157 242 B1 bekannt. In diesem Apparat sind ein fester Kontakt und eine Löschkammer auf eine Sammel­ schiene angeordnet. Die Löschbleche der Löschkammer sind in der Kammer parallel zu der Tangente des Aus­ gangspunkts der Bahn des Messerkontakts und in einem Abstand voneinander und weiter überlappend aufeinan­ der angeordnet, so daß der Abstand zwischen dem be­ weglichen Messerkontakt und den Löschblechen zunimmt, wenn die Öffnungsbewegung des Messerkontakts fort­ schreitet.

Der Vorteil der auf einer Blechkammerkonstruktion basierenden Löscheinrichtungen des oben beschriebenen Typs besteht darin, daß die eigentliche Abschaltoperation mit einer kleinen Energiemenge gelingt. Man hat jedoch ge­ funden, daß das Problem mit diesem Lichtbogenlöscher darin besteht, daß der Lichtbogen eine Schicht Ruß auf der aus ei­ nem Isoliermaterial hergestellten Stützkonstruktion des Löschblechs erzeugt, und diese Rußschicht die Stützkonstruk­ tion zwischen den Löschblechen leitend macht. Daraus folgt, daß die Abschaltleistung des Lichtbogenlöschers stark redu­ ziert wird.

Aus der US-2 615 109 ist ein Leistungsschalter bekannt, bei dem oberhalb der Bahn der Öffnungsbewegung der Messerkon­ takte eine Anzahl paralleler magnetische Löschbleche ange­ ordnet ist, die der Lenkung und Kühlung des Lichtbogens die­ nen. Die Bleche sind so angeordnet, daß sich zwischen ihnen parallele Kanäle bilden, die sich von der Kontaktseite der Löschkammer zu der gegenüber liegenden Außenseite der Lösch­ kammer erstrecken. Hierdurch werden einerseits die Masse der Löschbleche sowie ihre mechanische Steifigkeit vergrößert, und andererseits wird das Austreten glühender Partikel ver­ hindert. Die Ebenen der Löschbleche sind nicht gestreckt, sondern derart mehrfach abgewinkelt, daß sich keine durchge­ henden geradlinigen Passagen von dem messerkontaktseitigen Ende zu dem gegenüberliegenden Ende der Löschbleche erstrec­ ken. Die Löschbleche sind zwischen zwei sich ge­ genüberliegenden parallelen Seitenwänden eingespannt, die sich in Richtung der Löschbleche von dem messerkontaktseiti­ gen Ende zu dem gegenüberliegenden Ende der Löschbleche er­ strecken. Bei dieser Befestigungsanordnung kann sich Ruß auf den genannten aus Isoliermaterial bestehenden Seitenwänden ablagern, so daß sich zwischen benachbarten Löschblechen leitende Beläge bilden können.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Befestigung der Löschbleche so auszubilden, daß es zu einer Entstehung der genannten leitenden Brücken aus Rußablagerun­ gen nicht oder nur in sehr geringem Umfange kommen kann, wo­ durch die Abschaltleistung des Lichtbogenlöschers erhöht wird.

Die Grundidee der Erfindung besteht also darin, unter Beibe­ haltung der aus der US-2 615 109 bekannten Idee der Vermei­ dung durchgehender geradliniger Passagen zwischen den paral­ lelen Löschblechen die Befestigungskonstruktion für diese Löschbleche derart zu gestalten, daß es zu der beschriebenen Ablagerung von Ruß auf dieser Haltekonstruktion praktisch nicht mehr kommt.

Die infolge der Erfindung erreichte verbesser­ te Abschaltleistung bedeutet, daß die Abschaltung bemerkenswert höherer Ströme als bisher gelingen wird, oder entsprechend, daß die Abschaltungen mit denselben Stromwerten zahlenmäßig bedeutend mehr sind, als was bis jetzt erreicht wurde.

Gemäß zweier vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung bestehen die Sperrmittel aus dachförmigen oder rechtwinkeligen Abknickungen, mit denen die Löschbleche versehen sind. In dieser Weise wird eine Anwendung separater Absperr­ elemente vermieden, und die Sperrmittel sind zum Bei­ spiel beim Stanzen der Löschbleche leicht herzustel­ len.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezug­ nahme auf Beispiele gemäß den beigefügten Zeichnungen ausführlicher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a eine Seitenansicht eines Lichtbogenlöschers ge­ mäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 1b eine Ansicht eines Lichtbogenlöschers gemäß Fig. 1 entlang der Linie I-I der Fig. 1a und ohne die oberen Löschbleche,

Fig. 2a eine Seitenansicht eines Lichtbogenlöschers ge­ mäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2b eine Ansicht eines Lichtbogenlöschers gemäß Fig. 2a entlang der Linie II-II der Fig. 2a und ohne die oberen Löschbleche,

Fig. 3a eine Seitenansicht eines Lichtbogenlöschers ge­ mäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3b eine Ansicht eines Lichtbogenlöschers gemäß Fig. 3a entlang der Linie III-III der Fig. 3a und ohne die oberen Löschbleche, und

Fig. 4 eine Draufsicht eines Löschblechs gemäß einer alternativen Ausführungsform.

Fig. 1a und 1b zeigen einen Lichtbogenlöscher ge­ mäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. In diesem Lichtbogenlöscher ist ein Schaltgerät innerhalb einer gasdichten Kammer (nicht gezeigt) in einem Löschraum 10 angebracht, welches Schaltgerät einen festen Kon­ takt 11, der mit einem ersten Element 1 der Strombahn verbunden ist, und einen beweglichen Messerkontakt 12 aufweist, der mittels eines Drehbolzens 3 mit einem zweiten Element 2 der Strombahn gelenkig verbunden ist. Der Messerkontakt wird von an sich bekannten Steuermitteln (nicht gezeigt) zwischen einer ge­ schlossenen Stellung und einer offenen Stellung ge­ steuert. In Fig. 1a wird der Messerkontakt in der geschlossenen Stellung gezeigt, in der seine Spitze 12c den festen Kontakt 11 berührt. Der Messerkontakt weist zwei parallele Messer 12a und 12b (Fig. 1b) auf, die mittels Federn 17 aneinandergepreßt werden, damit eine geeignete Kontaktkraft auf den Kontakt­ flächen erzeugt wird. Zur Verbesserung der Abschalt­ leistung wird der Löschraum 10 in einer an sich be­ kannten Weise mit einem Lösch- und Isoliermittel ge­ füllt, welches Mittel vorzugsweise Schwefelhexa­ fluorid (SF₆) oder eine Mischung davon ist.

Eine Löschkammer 13 ist an dem festen Kontakt 11 befestigt, wobei diese Kammer einen aus einem Iso­ liermaterial, wie z. B. Kunststoff, hergestellten Befestigungsteil 15 und darauf gestützte, im wesentlichen parallele Löschbleche 14 in einem Abstand voneinander aufweist. In diesem Beispielsfall gibt es sechs Löschbleche aus einem zu diesem Zweck geeigneten Material, wie z. B. überzogene (verzinkte) Stahlbleche. Das Befestigungsteil 15 der Löschkammer weist erfindungsgemäß einen am festen Kontakt befestigten unteren Teil 15a und einen sich daraus schräg aufwärts erstreckende Befestigungsblock 15b auf, an welchem Block die Löschbleche 14 so befestigt sind, daß jedes Löschblech sich an seinem befestigungsteilseitigen Ende zu den beiden Seiten des Befestigungsblocks 15b erstreckt.

Wenn das Schaltgerät sich öffnet, bewegt sich die Spitze des Messerkontakts längs einer kreisbogen­ förmigen Hahn, die mit einer gebrochenen Linie P be­ zeichnet ist. Die Enden der Löschbleche 14 auf der Messerkontaktseite sind mit Rillen 16 (Fig. 1b) ver­ sehen, und Kantenflanschen 16' sind an jedem Lösch­ blech ausgeformt. Die Spitze des Messerkontakts er­ streckt sich in den von der Rille ausgeformten Raum und wandert in diesem Raum während ihrer Bewegung. Der Abstand zwischen der Spitze des Messerkontakts und der Vorderkante 16a der Rille stimmt ungefähr mit dem Abstand zwischen dieser Spitze und den Seitenkan­ ten 16b der Rille überein, und die nacheinanderfol­ genden Bleche 14 sind gegenüber der Bahn der Öff­ nungsbewegung so angeordnet, daß der Abstand zwischen der Spitze des Messerkontakts und den Löschblechen unverändert bleibt, wenn die Öffnungsbewegung fort­ schreitet. Mit Hilfe der Rillen an den Vorderkanten der Löschbleche kann die Steuerung des Lichtbogens verbessert werden. Es ist an sich bekannt, solche Rillen zu diesem Zweck anzuwenden.

Wenn der Messerkontakt von dem festen Kontakt getrennt wird, entsteht dazwischen unmittelbar ein Lichtbogen. Beim Fortschreiten der Öffnungsbewegung teilt sich der Lichtbogen so, daß seine Fußpunkte auch an den Löschblechen erzeugt werden. Um zu si­ chern, daß der Lichtbogen zwischen den Löschblechen 14 kontinuierlich brennt und das Befestigungsteil 15 nicht mit Ruß bedeckt, sind die Löschbleche mit querlaufen­ den Abknickungen 20 versehen, die einen direkten Kontakt mit dem Befestigungsteil 15 in den Zwischenräumen 22 zwi­ schen den Löschblechen verhindern. Zur Verhinderung des direkten (optischen) Kontakts sind die Abknickungen we­ nigstens teilweise einander überlappend angeordnet, und die Höhe jeder Abknickung ist mindestens gleich dem Abstand zwischen den Blechen. Außer daß die Abknickungen die Passage des Lichtbogens in die Nähe des Befestigungsteils 15 verhindern, verhindern sie auch das Fortschreiten von Wärmestrahlung zu dem Befestigungsteil.

Ein Lichtbogenlöscher gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird in Fig. 2a und 2b gezeigt. In diesem Fall ist die Konstruktion sonst dieselbe, aber die Abknickungen der Löschbleche sind durch querlaufende Ab­ sperrbleche 21a und 21b ersetzt, die auf der Unter- und Oberseite des jeweiligen Löschblechs angeordnet sind. Die Absperrbleche 21a und 21b auf den Ober- und Unterseiten werden in der Längsrichtung des Lösch­ blechs in verschiedene Stellungen verschoben, und somit verhindern die Absperrbleche auf der Oberseite des unteren Löschblechs und auf der Unterseite des oberen Löschblechs zusammen einen direkten Kontakt mit dem Befestigungsteil 15 in jedem Zwischenraum 22. Die Höhe der Absperrbleche in demselben Zwischenraum ist somit kleiner als der Abstand zwischen den Lösch­ blechen, aber deren gesamte Höhe ist mindestens gleich dem Abstand zwischen den Blechen.

Fig. 3a und 3b zeigen einen Lichtbogenlöscher gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Die Kon­ struktion ist immer noch dieselbe, außer daß die Abknickungen oder Absperrbleche in diesem Fall durch an den Löschblechen ausgeformte rechtwinkelige Abknickungen 31 ersetzt sind, wo­ bei diese Abknickungen in der Längsrichtung der Lösch­ bleche verschoben sind, um einander zu überlappen. Zur Verhinderung eines direkten Kontakts mit dem Befestigungsteil 15 im Zwischenraum 22 ist die Höhe jeder rechtwinkeligen Abknickung in diesem Fall mindestens gleich dem Abstand zwischen den Löschblechen.

Es ist nicht absolut notwendig, daß die Abknickungen, Absperrbleche oder dergleichen, wie oben offenbart, sich in obenbeschriebener Weise direkt in der Querrichtung der Löschbleche erstrecken, sondern sie können zum Beispiel in der in Fig. 4 gezeigten Weise ausgeformt sein, so daß sie sich von der Vor­ derkante eines Kantenflansches 16' um die Rille 16 des Löschblechs herum zu der Vorderkante des gegenüber­ liegenden Kantenflansches 16' erstrecken, wobei sie auch eine Blasung des Lichtbogens zu den Seiten der Löschkammer verhindern, was einen Überschlag zwi­ schen den Phasen oder zur Erde verursachen könnte. Weil die Sperrmittel in diesem Fall einen besseren Schutz in der Seitenrichtung gewähren, braucht das Befestigungsteil der Löschkammer auch nicht zentral ange­ ordnet sein. Somit besteht das Befestigungsteil im Beispiel der Fig. 4 in einer bekannten Weise aus separaten Seitenwänden 41, zwischen denen die Löschbleche be­ festigt sind. Bezugszeichen 42 bezeichnet die Sperr­ mittel, die in diesem Beispiel aus einer Abknickung mit einem kreisbogenförmigen Querschnitt bestehen. Wenn kein zusätzlicher Schutz an den Seiten der Löschkam­ mer notwendig ist, ist jedoch die Befestigung der Löschbleche gemäß den Beispielen der Fig. 1a bis 3b an einem einstückigen Befestigungsteil insofern vorteilhaft, als einfachere (gerade) Sperrmittel möglich wer­ den.

Auch wenn die Erfindung oben unter Bezugnahme auf ein Beispiel gemäß der beigefügten Zeichnung er­ läutert wird, ist es offensichtlich, daß die Erfin­ dung nicht darauf beschränkt ist, sondern in vielen Weisen im Rahmen des in den beigefügten Pa­ tentansprüchen offenbarten Erfindungsgedankens modifiziert werden kann. Zum Beispiel brauchen die Löschbleche nicht parallel zu sein, und alle Bleche brauchen nicht in dem­ selben Abstand von der Spitze des Messerkontakts an­ geordnet zu sein. Die Form und Anzahl der Abknickungen können je nachdem variieren, wie die Löschbleche einander gegenüber angeordnet sind: die Abknickungen können zum Bei­ spiel die Form eines Kreisbogens aufweisen und verti­ kal in einer Linie sein. Die Abknickungen können auch die Absperrbleche in einer solchen Weise ersetzen, daß eine einem Absperrblech entsprechender Abknickung auf der Ober- und Unterseite jedes Blechs vorgesehen ist. Im Prinzip können die Absperrbleche auch durch ein Ab­ sperrnetz ersetzt werden, welche Anordnung jedoch nicht gleich sicher ist wie ein Absperrblech. Die Verhinderung eines direkten Kontakts mit dem Befestigungsteil muß jedoch so verstanden werden, daß auch auf Sperrnetzen basierende Anordnungen darin eingeschlos­ sen sind. Auch wenn die erfindungsgemäße Lichtbogen­ löscheinrichtung geeignet ist, besonders im Zusammen­ hang mit Mittelspannungsschaltgeräten (im Spannungs­ bereich 1 kV bis etwa 36 kV) benutzt zu werden, kann dasselbe Prinzip auch in den Nieder- und Hochspan­ nungsbereichen angewandt werden.

Claims (4)

1. Lichtbogenlöscher für Schaltgeräte, der einen Löschkam­ merraum (10) aufweist, in dem jeder Schalterpol einen festen Kontakt (11), einen drehbaren Messerkontakt (12) und eine Löschkammer (13) enthält, an deren aus einem Isoliermaterial hergestellten Befestigungsteil (15) Löschbleche (14) in ei­ nem Abstand voneinander und bezüglich der Bahn (P) der Öff­ nungsbewegung des Messerkontakts (12) nacheinander angeord­ net sind, wobei Sperrmittel (20, 21a, 21b, 31, 42) zwischen den Enden der Löschbleche (14) auf der Messerkontaktseite (12) und dem Befestigungsteil (15) angeordnet sind, die we­ nigstens in den Zwischenräumen (22) zwischen den Löschble­ chen (14) die Passage des Lichtbogens zu dem Befestigungs­ teil (15) verhindern, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Befestigungsteil (15) einen Befe­ stigungsblock (15b) aufweist, an welchem die Löschbleche (14) so befestigt sind, dass jedes Löschblech sich an seinem befestigungsteilseitigen Ende quer zur Ebene der Öffnungsbe­ wegung (P) des Messerkontakts (12) beidseitig über den Befe­ stigungsblock (15b) hinaus erstreckt.

2. Lichtbogenlöscher nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Sperrmittel aus im wesent­ lichen dachartigen (oder V-förmige) in Richtung quer zur Ebene der Öffnungsbewegung (P) des Messerkontakts (12) ver­ laufenden Ausformungen (20) in den Löschblechen (14) beste­ hen.

3. Lichtbogenlöscher nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sperrmittel aus im wesentlichen geraden Treppen (rechtwinkeligen Abwinkelungen) (31) in der Quer­ richtung der Löschbleche (14) bestehen.

4. Lichtbogenlöscher nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sperrmittel aus im wesentlichen geraden Absperrblechen (21a, 21b) in der Querrichtung der Löschble­ che (14) bestehen.