DE4333277A1 - Hochspannungs-Leistungsschalter mit einer Kühleinrichtung zur Kühlung des Löschgases - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungs-Lei­ stungsschalter mit zwei Kontaktstücken und mit wenigstens einem Gasabströmkanal für durch den Lichtbogen erhitztes Löschgas sowie mit einer Kühleinrichtung zur Kühlung des Löschgases.

Derartige Leistungsschalter sind beispielsweise aus der DE- OS 29 26 916 bekannt. Bei dem dort beschriebenen Leistungs­ schalter sind die Kontaktstücke zur Abfuhr von Löschgas hohl ausgebildet und jeweils an ihrem Ende mit einem Ab­ lenkkörper versehen, der das Löschgas durch radiale Ablen­ kung im Gasraum des Schalters verteilen soll, was zu einer schnellen Abkühlung des Löschgases führt.

Außerdem ist aus dem Fachartikel "Development of the type 145 pm self-blast circuit breaker" bekannt, innerhalb einer Unterbrechereinheit eines Leistungsschalters einen zylin­ drischen Kühlkörper aus einem Drahtgeflecht anzuordnen, der von dem Löschgas durchströmt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ei­ nen Hochspannungs-Leistungsschalter zu schaffen, bei dem das Löschgas durch eine platzsparende Kühleinrichtung ef­ fektiv gekühlt wird, wobei der Strömungswiderstand für das Löschgas möglichst gering gehalten werden soll.

Die Aufgabe wird erfindungsgemaß dadurch gelöst, daß die Kühleinrichtung wenigstens einen hohlkegelförmigen Metall­ körper mit mantelseitigen Durchtrittsöffnungen für das Löschgas aufweist, dessen Symmetrieachse im wesentlichen in Längsrichtung des Gasabströmkanals verläuft.

Das durch den Gasabströmkanal strömende Löschgas trifft je nach der Orientierung des hohlkegelförmigen Metallkörpers auf die innere oder äußere kegelförmige Mantelfläche dieses Körpers. Das Löschgas kann ohne größere Ablenkung durch die Durchtrittsöffnungen des Metallkörpers hindurchströmen, was zu einem relativ geringen Strömungswiderstand führt. Außerdem ist durch die Hohlkegelform gewährleistet, daß der Eintrittsquerschnitt und der Austrittsquerschnitt, der für das Löschgas zur Verfügung steht, bei einer entsprechend nicht zu groß gewählten Wandstärke des Metallkörpers im we­ sentlichen gleich groß sind.

Sowohl ein zu kleiner Eintrittsquerschnitt, als auch zu kleiner Austrittsquerschnitt würde die Strömung des Lösch­ gases unnötig behindern.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der hohlkegelförmige Metallkörper innerhalb des Gasab­ strömkanals angeordnet ist und daß der Querschnitt des Gas­ abströmkanals auf der den Kontaktstücken zugewandten Seite des Metallkörpers im wesentlichen genauso groß ist wie auf der den Kontaktstücken abgewandten Seite.

Durch diese Ausgestaltung des Gasabströmkanals ist der für das Löschgas zur Verfügung stehende Querschnitt innerhalb des Kanals im Bereich des Metallkörpers überall im wesent­ lichen gleich groß, so daß keine die Strömung behindernde Engstelle entsteht.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Kegelspitze des Metallkörpers den Kontakt­ stücken zugewandt ist.

Hierdurch ist verhindert, daß die Spitze des Kegels auf der dem Lichtbogenraum und damit den Kontaktstücken abgewandten Seite des Metallkörpers dem Erdpotential eines die Unter­ brechereinheit des Leistungsschalters enthaltenden Kapse­ lungsgehäuses zu nahe kommt und damit die dielektrische Fe­ stigkeit beeinträchtigt. Es ist außerdem möglich, die Spit­ ze des Metallkörpers mit einem sich durch den Gasabströmka­ nal in den Lichtbogenraum erstreckenden Lichtbogenkon­ taktstück tragend zu verbinden. Somit wird eine Befestigung sowohl des Lichtbogenkontaktstücks als auch des Metallkör­ pers auf einfache Weise erreicht. Im Bereich der Verbindung zwischen dem Metallkörper und dem Lichtbogenkontakt kann sich dann beispielsweise ein radialer Steg von einem den Gasabströmkanal bildenden Rohr in den Gasabströmkanal er­ strecken, an dem dann sowohl der Metallkörper als auch der Lichtbogenkontakt befestigt sind.

Der Metallkörper kann vorteilhaft aus einem Drahtgeflecht, insbesondere aus Kupferdraht bestehen. Hierdurch wird eine große Wärmeaustauschoberfläche für das durchtretende Lösch­ gas, verbunden mit einem geringen Herstellungsaufwand für den Metallkörper erreicht. Ein Kupferdrahtgeflecht weist dabei eine besonders große Wärmeableitfähigkeit auf.

Der Metallkörper kann zur Erhöhung der Effizienz der Küh­ lung auch aus mehreren Lagen eines Drahtgitters bestehen.

Der Metallkörper kann auch vorteilhaft aus einem Lochblech bestehen.

Eine besonders hohe Wärmeaustauschoberfläche des Metallkör­ pers wird dadurch erreicht, daß dieser aus einem Sinterma­ terial besteht.

Die Erfindung kann vorteilhaft auch dadurch gestaltet wer­ den, daß das der Kegelspitze abgewandte Ende des Metallkör­ pers von einer ringförmigen Abschirmelektrode umgeben und mit dieser verbunden ist.

Dadurch werden hohe elektrische Feldstärken am Rand des Me­ tallkörpers und somit elektrische Überschläge vermieden. Gleichzeitig ist eine konstruktiv einfache Halterung des Metallkörpers gegeben.

Eine weitere vorteilhafte Gestaltung der Erfindung liegt darin, daß zwei gleichsinnig orientierte Metallkörper teil­ weise ineinanderliegend mit Abstand zueinander im Wege des Löschgases angeordnet sind.

Hierdurch wird eine zweistufige Kühleinrichtung platzspa­ rend und bei nur geringer Erhöhung des Strömungswiderstan­ des realisiert.

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

Dabei zeigt die Figur schematisch im Längsschnitt die Un­ terbrechereinheit eines Leistungsschalters.

In der Figur ist ein Teil einer Unterbrechereinheit eines Leistungsschalters mit einem stiftförmigen Lichtbogenkon­ takt 1 und einem diesen koaxial umgebenden Nennstromkontakt 2 sowie einem Lichtbogengegenkontakt 3 und einem Nenn­ stromgegenkontakt 4 dargestellt. Der Lichtbogenkontakt 1 ist an einem Steg 5 befestigt, der mit dem rohrförmigen Nennstromkontaktstück 2 verbunden ist und von dessen Innen­ wand radial nach innen ragt. An diesem Steg 5 ist außer dem Lichtbogenkontakt 1 auf der dem Lichtbogenraum 6 abgewand­ ten Seite die abgestumpfte Spitze eines hohlkegelförmigen Metallkörpers 7 mittels einer Schraube 8 befestigt. Zu die­ sem Zweck ist die abgestumpfte Spitze stirnseitig mit einer Metallplatte 9 verbunden, die von der Schraube 8 durchsetzt ist. Die Schraube 8 erstreckt sich über den Steg 5 hinaus in ein Gewinde des Lichtbogenkontaktes 1.

Das dem Lichtbogenraum 6 abgewandte Ende des Metallkörpers 7 ist in einer ringförmigen Abschirmelektrode 10 gefaßt, die ihrerseits mittels einer Schraubverbindung mit dem rohrförmigen Nennstromkontaktstück 2 verbunden ist. Der Me­ tallkörper 7 besteht aus mehreren Lagen eines Kupferdraht­ geflechtes. Das Löschgas strömt im Bereich des Pfeiles 11 in die Durchtrittsöffnungen 14 des Metallkörpers 7 ein und im Bereich des Pfeiles 12 aus der Kühleinrichtung heraus.

Claims (9)

1. Hochspannungs-Leistungsschalter mit zwei Kontaktstücken (1, 3) und mit wenigstens einem Gasabströmkanal (13) für durch den Lichtbogen erhitztes Löschgas sowie mit einer Kühleinrichtung (7) zur Kühlung des Löschgases, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung (7) wenigstens einen hohlkegelförmigen Metallkörper (7) mit mantelseitigen Durchtrittsöffnungen (14) für das Löschgas aufweist, dessen Symmetrieachse im wesentlichen im Längsrichtung des Gasabströmkanals (13) verläuft.

2. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hohlkegelförmige Metallkörper (7) innerhalb des Gasab­ strömkanals (13) angeordnet ist und daß der Querschnitt des Gasabströmkanals (13) auf der den Kontaktstücken (1,3) zu­ gewandten Seite des Metallkörpers (7) im wesentlichen ge­ nauso groß ist wie auf der den Kontaktstücken abgewandten Seite.

3. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelspitze des Metallkörpers (7) den Kontaktstücken (1, 3) zugewandt ist.

4. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallkörper (7) aus einem Drahtgeflecht, insbesondere aus Kupferdraht besteht.

5. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder ei­ nem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallkörper (7) aus mehreren Lagen eines Drahtgitters besteht.

6. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallkörper (7) aus einem Lochblech besteht.

7. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallkörper (7) aus einem Sintermaterial besteht.

8. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder ei­ nem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das der Kegelspitze abgewandte Ende des Metallkörpers (7) von einer ringförmigen Abschirmelektrode (10) umgeben und mit dieser verbunden ist.

9. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder ei­ nem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleichsinnig orientierte Metallkörper teilweise inein­ anderliegend mit Abstand zueinander im Wege des Löschgases angeordnet sind.