DE4332886A1

DE4332886A1 - Gas pressure switch

Info

Publication number: DE4332886A1
Application number: DE19934332886
Authority: DE
Inventors: Hold Dr Sc Nat Dienemann; Ulrich Dr Ing Habedank; Klaus-Peter Dr Ing Rolff
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1993-09-21
Filing date: 1993-09-21
Publication date: 1995-03-23
Also published as: WO1995008836A1; EP0720775A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckgasschalter mit zwei feststehenden, in Abstand voneinander angeordneten Schaltstücken, die zur Abfuhr von Schaltgasen hohl ausge bildet sind und stirnseitig in den Abstand hineinragende Düsenkörper aus einem unter Lichtbogeneinwirkung einen Löschgasbestandteil abgebenden Stoff aufweisen, mit einem diese Schaltstücke in der Einschaltstellung überbrückenden und in der Ausschaltstellung zur Bildung einer Trennstrecke freigebenden beweglichen Schaltstück und mit einem beim Ausschalten den Lichtbogen ziehenden Lichtbogenkontaktsy stem.The invention relates to a gas pressure switch two fixed, spaced apart Switch pieces, which are hollow for the removal of switching gases forms and protrude into the distance at the end Nozzle body from an arc Have extinguishing gas constituent, with a bridging these contact pieces in the switch-on position and in the switch-off position to form a separation distance releasing movable contact and with a Turn off the arcing contact stem.

Es ist bekannt, die Düsenkörper eines Druckgasschalters aus elektrisch leitendem Material, wie z. B. aus Graphit, herzu stellen. Unter Lichtbogeneinwirkung, insbesondere wenn die Lichtbogenfußpunkte an der Düsenkontur ansetzen, bildet sich in SF₆-Schaltern CF₄-Gas das gute Löscheigenschaften aufweist. Ferner ist es beispielsweise aus der DE-PS 27 59 265 bekannt, die Düsenkörper aus einem Isolier stoff herzustellen. Unter Lichtbogeneinwirkung bildet sich ähnlich wie bei sog. Hartgasschaltern ein zusätzlicher Löschgasbestandteil, wenn der Isolierstoff einen Löschgas abgebenden Stoff enthält. Schließlich ist es aus der DE-PS 41 29 572 bekannt, Isolierstoffdüsen in Druckgas schaltern aus einer Zusammensetzung von einem oder mehreren thermoplastischen Kunststoffen und mit leitfähigen Par tikeln im Innern herzustellen, wobei die Partikel aus einem durch Dotierung leitfähig gemachten Polymer bestehen. Damit ergeben sich isolierende Düsen, die treeing-Phänomene im elektrischen Feld nur in verringertem Maß zeigen.It is known to make the nozzle body of a pressure gas switch electrically conductive material, such as. B. made of graphite put. Arcing, especially if the Place arc base points on the nozzle contour SF₆ switches have CF₄ gas which has good extinguishing properties having. Furthermore, it is for example from the DE-PS 27 59 265 known, the nozzle body from an insulating manufacture fabric. Arcing occurs Similar to so-called hard gas switches, an additional one Extinguishing gas component if the insulating material is an extinguishing gas contains emitting substance. After all, it's out of the DE-PS 41 29 572 known, insulating nozzles in compressed gas switches from a combination of one or more thermoplastics and with conductive par produce particles inside, the particles from a polymer made conductive by doping. In order to isolating nozzles arise, the treeing phenomena in the show electrical field only to a reduced extent.

Während bei Graphitdüsenschaltern auf Grund der hohen Leit fähigkeit der Düsenkörper der Düsenabstand bei geöffnetem Schalter die Feldstärke und deren Verlauf entlang der Dü senkontur festlegt, wobei ein Mindestabstand für die auf tretenden Spannungsbeanspruchungen der Trennstrecke vorge geben ist, lassen sich bei Isolierstoffdüsenschaltern die Elektroden-Abstände bei zumindest gleicher gas- und strö mungstechnischer Wirksamkeit der Beblasung des Lichtbogens vergrößern.While with graphite nozzle switches due to the high conductance ability of the nozzle body the nozzle distance when open Switch the field strength and its course along the Dü defines the contour, with a minimum distance for the occurring stresses of the isolating section is given, the insulating nozzle switches can Electrode distances with at least the same gas and current Mung effectiveness of the blowing of the arc enlarge.

Hierbei erweist es sich jedoch als ungünstig, daß die Iso lierstoffdüsen das von den elektrisch leitenden Fassungen der Düsen gestaltete elektrische Feld in der Trennstrecke nur geringfügig beeinflussen.Here, however, it turns out to be unfavorable that the Iso Lierstoffdüsen that of the electrically conductive sockets of the nozzles designed electric field in the separation path influence only slightly.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Druckgasschalter der eingangs genannten Art anzuge ben, bei dem die Vorteile der elektrisch leitenden Düsen körper mit denen der elektrisch isolierenden Düsenkörper vereinigt sind.Proceeding from this, the object of the invention is to suit a gas pressure switch of the type mentioned ben, taking advantage of the electrically conductive nozzles body with those of the electrically insulating nozzle body are united.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Düsenkörper aus einem schwach leitfähigen Kunststoff bestehen und daß das Überbrückungsschaltstück mit einer Lichtbogenelektrode ausgestattet ist, die mit einer zweiten Lichtbogenelektrode am feststehenden Ablaufschaltstück das Lichtbogenkontaktsystem bildet.According to the invention, this object is achieved in that the nozzle body made of a weakly conductive plastic exist and that the bypass contact with a Arc electrode is equipped with a second Arc electrode on the fixed drain contact Arcing contact system forms.

Durch Anwendung der Erfindung wird das elektrische Feld in der Trennstrecke bei geöffnetem Schalter durch die Düsen körper bestimmt, weil sie aus einem schwach leitfähigen Kunststoff bestehen und als Feldelektroden wirken. Der schwach leitfähige Kunststoff der Düsenkörper ist aber nicht geeignet, Lichtbogenfußpunkte des gezogenen Lichtbo gens zu übernehmen, so daß die Düsenkörper keine Kommutie rungshilfe für den im Verlauf des Auschaltvorganges infolge der Beblasung verlängerten Lichtbogens bilden kann. Nachdem der Lichtbogen in das Innere der hohl ausgebildeten Schaltstücke eingetrieben ist, kann er im weiteren Verlauf der Ausschalthandlung nicht wieder an der Düsenkontur an setzen, so daß eine sichere Löschung bewirkt wird.By applying the invention, the electric field in the separation distance with the switch open through the nozzles body determined because it consists of a weakly conductive Are made of plastic and act as field electrodes. Of the weakly conductive plastic is the nozzle body, however not suitable, arc base points of the drawn arc gens to take over, so that the nozzle body no commutation Aid for the result of the switch-off process the blowing can form an extended arc. After this the arc into the interior of the hollow Switch pieces is driven, he can in the further course the switch-off action does not return to the nozzle contour set so that a safe deletion is effected.

Für die Ausbildung der Düsenkörper beim erfindungsgemäßen Druckgasschalter hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der schwach leitfähige Kunststoff einen spezifischen elek trischen Widerstand von etwa 2×10³Ωcm hat.For the formation of the nozzle body in the invention Compressed gas switch has proven to be advantageous if the weakly conductive plastic has a specific elec trical resistance of about 2 × 10³Ωcm.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Druckgas schalters nach der Erfindung bestehen die Düsenkörper aus einem mit Graphit versetzten Polytetrafluorethylen. Die zweite Lichtbogenelektrode kann hohlzylindrisch ausgebildet sein und den Düsenkörper des Ablaufschaltstücks bis in den Bereich der stirnseitigen Düsenöffnung umfassen. Dabei kann die zweite Lichtbogenelektrode aus Graphit bestehen.In a preferred embodiment of the compressed gas switch according to the invention, the nozzle body a polytetrafluoroethylene mixed with graphite. The second arc electrode can be hollow cylindrical be and the nozzle body of the drain switch into the Include the area of the front nozzle opening. It can the second arc electrode is made of graphite.

Anhand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung beschrieben und die Wirkungsweise erläutert.Based on the drawing is an embodiment according to the Invention described and the operation explained.

In der Figur ist schematisch in einem Halbschnitt ein Druckgasschalter mit den zum Verständnis der Erfindung not wendigen Teilen dargestellt, wobei oberhalb der Mittellinie die Einschaltstellung und unterhalb der Mittellinie 1 die kurz vor der Ausschaltstellung des Druckgasschalters er reichte Löschstellung gezeichnet ist. In the figure, a compressed gas switch is shown schematically in a half section with the parts necessary for understanding the invention, above the center line the switch-on position and below the center line 1 the short position before the switch-off position of the pressure gas switch is shown.

Der Druckgasschalter, der als Lösch- und Isoliermittel SF₆ enthält, weist zwei feststehende Schaltstücke 2, 3 auf, die voneinander in Abstand A angeordnet sind und zur Abfuhr von Schaltgasen hohl ausgebildet sind. Beide Schaltstücke 2, 3 weisen stirnseitig in die vom Abstand A gebildete Trenn strecke hineinragende Düsenkörper 4, 5 auf, die aus einem unter Lichtbogeneinwirkung einen Löschgasbestandteil abge benden Stoff aufweisen.The gas pressure switch, which contains SF₆ as an extinguishing and insulating agent, has two fixed contact pieces 2 , 3 , which are arranged at a distance A from one another and are hollow to remove switching gases. Both contact pieces 2 , 3 have on the end face in the separating distance formed by the distance A protruding nozzle body 4 , 5 , which have an extinguishing gas component abge-giving substance from an arc.

Der Druckgasschalter nach der Erfindung hat ein die beiden Schaltstücke 2, 3 in der Einschaltstellung überbrückendes bewegliches Schaltstück 6 mit einer Mehrzahl von gleichmä ßig über den Umfang verteilt angeordneten federbelasteten Kontaktlamellen 7. Das bewegliche Schaltstück 6 gibt in der Ausschaltstellung die vom Abstand A gebildete Trennstrecke frei. Ferner ist der Druckgasschalter nach der Erfindung mit einem beim Ausschalten einen Lichtbogen ziehenden Lichtbogenkontaktsystem versehen, das aus einer ringförmi gen Graphitelektrode 8 am Ablaufschaltstück 3 einerseits und einem Abbrennring 9 am Überbrückungsschaltstück 6 ande rerseits besteht. Die Düsenkörper 4, 5 bestehen aus einem schwach leitfähigen Kunststoff, der einen spezifischen elektrischen Widerstand von etwa 2×10³Ωcm hat. Hierzu kön nen die Düsenkörper 4, 5 aus einem mit Graphit versetzten Polytetrafluorethylen hergestellt sein.The gas pressure switch according to the invention has a movable contact piece 6 bridging the two contact pieces 2 , 3 in the switch-on position with a plurality of spring-loaded contact plates 7 arranged uniformly distributed over the circumference. The movable contact piece 6 releases the separation distance formed by the distance A in the off position. Furthermore, the gas pressure switch according to the invention is provided with an arc-pulling arc contact system when switching off, which consists of a ring-shaped gene graphite electrode 8 on the sequence switching element 3 on the one hand and a burning ring 9 on the bypass switching element 6 on the other hand. The nozzle body 4 , 5 consist of a weakly conductive plastic, which has a specific electrical resistance of about 2 × 10³Ωcm. For this purpose, the nozzle bodies 4 , 5 can be produced from a polytetrafluoroethylene mixed with graphite.

Ersichtlich ist die zweite Lichtbogenelektrode 8 des Ab laufschaltstückes 3 hohlzylindrisch ausgebildet, wobei sie den Düsenkörper 5 bis in den Bereich der stirnseitigen Dü senöffnung umfaßt. Die zweite Lichtbogenelektrode 8 kann ebenso wie die erste Lichtbogenelektrode 9 aus Graphit be stehen. As can be seen, the second arc electrode 8 of the running contact piece 3 is of hollow cylindrical design, wherein it comprises the nozzle body 5 up to the region of the end-side nozzle opening. The second arc electrode 8 can be just like the first arc electrode 9 made of graphite.

Bei einer Überführung des Druckgasschalters nach der Erfin dung aus der oberhalb der Mittellinie 1 dargestellten Ein schaltstellung in die unterhalb der Mittellinie 1 gezeich nete Löschstellung wird das Überbrückungsschaltstück 6 in Pfeilrichtung 10 durch einen nicht weiter dargestellten An trieb bewegt, der gleichzeitig auch einen Blaszylinder 11 gegen einen feststehenden Blaskolben 12 bewegt. Dabei wird das im Raum 13 vorhandene Schwefelhexafluorid komprimiert, bis das Überbrückungsschaltstück 6 vom Ablaufschaltstück 3 abläuft und ein aus Kunststoffmaterial bestehendes Blasgit ter 14 zur Steuerung der Löschgasströmung in die Trenn strecke überführt. Wenn die Lichtbogenelektrode 9 von der Lichtbogenelektrode 8 abläuft, wird ein Lichtbogen gezogen, der unter der Wirkung der Löschgasströmung in das Innere der Schaltstücke 2, 3 getrieben wird und im weiteren Verlauf der Ausschalthandlung nicht an den mit 15 bezeichneten exponierten Stellen der Düsenkörper 4, 5 rückzünden kann, weil der verwendete schwach leitfähige Kunststoff zur Füh rung eines Lichtbogenfußpunktes nicht geeignet ist.In a transfer of the gas switch according to the inven tion from the above the center line 1 switch position shown in the undersigned below the center line 1, the bypass switch 6 is moved in the direction of arrow 10 by a drive not shown, which at the same time a blowing cylinder 11 against a fixed blow piston 12 moves. The existing in the room 13 sulfur hexafluoride is compressed until the bypass switch 6 from the sequence switch 3 and an existing plastic material Blasgit ter 14 to control the flow of extinguishing gas transferred into the separating section. When the arc electrode 9 runs from the arc electrode 8 , an arc is drawn, which is driven into the interior of the switching elements 2 , 3 under the action of the extinguishing gas flow and, in the further course of the switch-off operation, does not occur at the exposed positions of the nozzle bodies 4 , 5 denoted by 15 can reignite because the weakly conductive plastic used is not suitable for guiding an arc base.

Die die Trennstrecke im Abstand A begrenzenden Düsenkörper 4, 5 bilden jedoch aufgrund ihrer schwachen Leitfähigkeit Elektroden, die das Feld in der Trennstrecke günstig ge stalten, so daß der Druckgasschalter nach der Erfindung ei ner Beanspruchung mit hohen Blitzstoßspannungen mit Si cherheit standhält.The separating distance at a distance A delimiting nozzle body 4 , 5 , however, form electrodes due to their weak conductivity, which stably ge the field in the separating section, so that the gas-operated switch according to the invention withstands high loads with lightning impulse voltages with safety.

Claims

1.Gas switch with two fixed, spaced-apart switching elements, which are hollow for the removal of switching gases and have nozzle bodies protruding into the distance on the end face from a substance that emits an extinguishing gas under the action of an arc, with a switching element bridging these switching elements of the switch-on position and in the switch-off position Forming a separating path releasing movable contact piece and with an arcing contact system when switching off the arc, characterized in that the nozzle bodies ( 4 , 5 ) consist of a weakly conductive plastic and that the bridging contact piece ( 6 ) is equipped with an arc electrode ( 9 ) which forms the arcing contact system with a second arcing electrode ( 8 ) on the fixed discharge switching element ( 3 ).

2. Gas pressure switch according to claim 1, characterized, that the weakly conductive plastic has a specific has electrical resistance of about 2 × 10³Ωcm.

3. Pressure gas switch according to claim 1 or 2, characterized in that the nozzle body ( 4 , 5 ) consists of a graphite-mixed polytetrafluoroethylene.

4. Gas-blast switch according to one of claims 1 to 3, characterized in that the second arc electrode ( 8 ) is hollow cylindrical and comprises the nozzle body ( 5 ) of the drain switching element ( 3 ) up to the region of the front nozzle opening.

5. Gas switch according to claim 4, characterized in that the second arc electrode ( 8 ) consists of graphite.