DE4343786C1 - Hochspannungs-Leistungsschalter mit einer Feldelektrode - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungs-Lei­ stungsschalter mit einem ersten und einem zweiten Kontakt­ stück, die im Ausschaltzustand eine Trennstrecke begrenzen, einem das erste Kontaktstück umgebenden Kompressionskolben, einem das zweite Kontaktstück im Einschaltzustand umge­ benden antreibbaren Kompressionszylinder und mit einer das zweite Kontaktstück im Ausschaltzustand umgebenden und ge­ genüber diesem axial beweglichen ersten Feldelektrode.

Ein derartiger Hochspannungs-Leistungsschalter ist bei­ spielsweise aus der DE-OS 42 17 232 bekannt. Bei dem be­ kannten Leistungsschalter ist eine erste Feldelektrode durch den Boden des beweglichen Kompressionszylinders ge­ bildet. In der Ausschaltstellung überbrückt der Kompressi­ onszylinder die Trennstrecke, so daß der als Feldelektrode ausgebildete Boden des Kompressionszylinders in dieser Stellung das eine der Kontaktstücke koaxial umgibt, während der feststehende Kompressionskolben das andere Kontaktstück umgibt.

Bei dieser Konstellation ist es insbesondere bei sehr hohen Spannungen in bestimmten Fällen ungünstig, daß die Trenn­ strecke von einem, zwar isolierenden Festkörper überbrückt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Hoch­ spannungs-Leistungsschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem einerseits Feldelektroden zur Vergleich­ mäßigung des elektrischen Feldes im Bereich der Trenn­ strecke vorgesehen sind und andererseits die Trennstrecke im Ausschaltzustand eine möglichst hohe dielektrische Fe­ stigkeit aufweist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die erste Feldelektrode von dem Kompressionszylinder getrennt und gegenüber diesem axial beweglich ausgebildet ist und daß der Kompressionszylinder im Ausschaltzustand zu dem zweiten Kontaktstück einen Abstand aufweist.

Durch die Trennung der ersten Feldelektrode vom Kompressi­ onszylinder kann dieser beim Ausschalten von dem zweiten Kontaktstück abgezogen werden, so daß er die Trennstrecke im Ausschaltzustand nicht überbrückt. Spätestens von dem Zeitpunkt an, zu dem der Kompressionszylinder von dem zwei­ ten Kontaktstück abläuft, kann die erste Feldelektrode im Bereich des zweiten Kontaktstücks in die dielektrisch gün­ stigste Position gebracht werden.

Im Einschaltzustand kann die erste Feldelektrode dann axial verschoben werden, um Platz für den Kompressionszylinder zu machen.

Auf diese Weise ergibt sich im Ausschaltzustand eine opti­ male dielektrische Festigkeit der Trennstrecke, ohne daß die Bewegung des Kompressionszylinders behindert ist.

Die Erfindung kann vorteilhaft dadurch ausgestaltet werden, daß die erste Feldelektrode axial in Richtung des Kompres­ sionszylinders federbelastet ist und daß ein Anschlag vor­ gesehen ist, der die Bewegung der ersten Feldelektrode zur Trennstrecke hin begrenzt.

Bei dieser Konstruktion stellt die Federbelastung den An­ trieb für die Feldelektrode dar und somit läuft die Feld­ elektrode während des Ausschaltvorganges, wenn der Kompres­ sionszylinder zurückgezogen wird, diesem nach, bis daß sie an den Anschlag anstößt, der die Bewegung der Feldelektrode begrenzt und die Endposition der Feldelektrode festlegt.

Beim Einschalten wird der Kompressionszylinder vorgeschoben und er schiebt die erste Feldelektrode gegen die Federkraft soweit zurück, bis die Endstellung des Kompressionszylin­ ders erreicht ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Stirnflächen der ersten Feldelektrode und des Kompressionszylinders einander in ihrer axialen Projektion wenigstens teilweise überdecken.

Die erste Feldelektrode und der Kompressionszylinder können beispielsweise einen gleichen oder ähnlichen Außendurchmes­ ser aufweisen, so daß die gesamte Unterbrechereinheit in bezug auf ihren Durchmesser platzsparend untergebracht wer­ den kann.

Der Innendurchmesser der Feldelektrode kann beispielsweise so gewählt werden, daß er wenig größer ist als der Außen­ durchmesser des zweiten Kontaktstücks, so daß das zweite Kontaktstück gleichzeitig eine Führung für die Axialbewe­ gung der ersten Feldelektrode darstellt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung er­ gibt sich dadurch, daß der Kompressionskolben als zweite Feldelektrode ausgebildet ist.

Dieser Kompressionskolben umgibt das erste Kontaktstück, so daß dann im Ausschaltzustand jedes der Kontaktstücke von einer Feldelektrode umgeben ist. Hierdurch ergibt sich eine in bezug auf die Trennstrecke symmetrische Gestaltung des elektrischen Feldes, wodurch die dielektrische Festigkeit der Trennstrecke erhöht wird.

In vorteilhafter Weise kann der Kompressionskolben in Rich­ tung des zweiten Kontaktstückes antreibbar sein.

Der Kompressionskolben bewegt sich dann beim Ausschaltvor­ gang dem Kompressionszylinder entgegen, wodurch eine stär­ kere Kompression des Löschgases erreicht wird. Schließlich wird der Kompressionskolben in der dielektrisch günstigsten Position angehalten.

Es kann außerdem vorteilhaft vorgesehen sein, daß die erste Feldelektrode mit einer Teleskopstange verbunden ist, die als Federführung für eine die Axialbewegung der ersten Feldelektrode bewirkende Druckfeder dient.

Dies ist eine besonders einfache Konstruktion, um eine Fe­ derbelastung der Feldelektrode in Richtung auf die Trenn­ strecke hin zu bewirken.

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

Dabei zeigt

Fig. 1 den erfindungsgemäßen Leistungsschalter im Ein­ schaltzustand,

Fig. 2 den Leistungsschalter aus Fig. 1 während der Aus­ schaltbewegung,

Fig. 3 den Leistungsschalter aus den Fig. 1 und 2 im Ausschaltzustand.

Von dem erfindungsgemäßen Leistungsschalter sind in den Fi­ guren das erste Kontaktstück 1, das zweite Kontaktstück 2 sowie ein Kompressionskolben 3 und ein durch eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung antreibbarer Kompressions­ zylinder 4 gezeigt. Alle dargestellten Teile des Leistungs­ schalters sind rotationssymmetrisch in bezug auf die Mit­ telachse der Kontaktstücke 1, 2. Es wurde jedoch zur Ver­ einfachung der Darstellung teilweise nur die obere Hälfte der Anordnung gezeichnet.

Im Einschaltzustand überbrückt der Kompressionszylinder 4 die Trennstrecke zwischen den Kontaktstücken 1 und 2. Mit dem Kompressionszylinder 4 ist ein Überbrückungskon­ taktstück 5 fest verbunden, das aus einzelnen Kontaktlamel­ len besteht, die am Umfang eines Zylinders angeordnet sind. Die Kontaktlamellen stützen sich radial nach außen über Fe­ dern 6 gegen ein Halterohr 7 ab.

Sowohl das Überbrückungskontaktstück 5 als auch das Halte­ rohr 7, der Kompressionszylinder 4 und das Turbulenzgitter 8 werden im Zuge der Ausschaltbewegung in der Fig. 1 nach rechts bewegt. Dabei läuft das Überbrückungskontaktstück 5 von dem zweiten Kontaktstück 2 ab, und unterbricht den gal­ vanischen Kontakt zwischen dem ersten Kontaktstück 1 und dem zweiten Kontaktstück 2.

Bei der Bewegung des Kompressionszylinders 4 nach rechts wird die erste Feldelektrode 9 durch die Kraft der Feder 10 jeweils gegen die Stirnfläche 11 des Kompressionszylinders 4 gedrückt und läuft dem Kompressionszylinder 4 ein Stück weit nach.

Im Zuge dieser Bewegung verlängert sich eine Teleskopstange 12, die mit der ersten Feldelektrode 9 verbunden ist und als Federführung für die Feder 10 dient.

Fig. 2 zeigt den Kompressionszylinder 4 in einer Zwischen­ stellung, in der das Überbrückungskontaktstück 5 bereits von dem zweiten Kontakt 2 abgelaufen ist. Überbrückungskon­ taktstück 5, Halterohr 7 und Federn 6 sind in den Fig. 2 und 3 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.

In der Fig. 3 ist der Ausschaltzustand dargestellt, in dem der Kompressionszylinder 4 weitgehend aus der Trennstrecke zwischen dem ersten Kontaktstück 1 und dem zweiten Kontakt­ stück 2 herausgezogen ist. Das Volumen zwischen dem Kom­ pressionskolben 3 und dem Kompressionszylinder 4 hat sich während des Ausschaltvorganges soweit verringert, daß kom­ primiertes Löschgas aus diesem Volumen durch das Turbulenz­ gitter 8 in den Raum zwischen dem ersten Kontaktstück 1 und dem zweiten Kontaktstück 2 eingeströmt ist, um einen dort stehenden Lichtbogen zu löschen. Der Kompressionszylinder 4 besteht aus einem Isolierstoff, so daß er die dielektrische Festigkeit der Trennstrecke nur wenig beeinflußt. Der Kompressionskolben 3, der aus einem leitenden Werkstoff besteht, wirkt als Feldelektrode und vergleichmäßigt das Feld um das erste Kontaktstück 1 herum.

Die erste Feldelektrode 9 läuft während der Ausschaltbewe­ gung dem Kompressionszylinder 4 nach, bis der Anschlag 13 die Bewegung der Feldelektrode 9 begrenzt und deren Posi­ tion im Ausschaltzustand bestimmt. Die erste Feldelektrode 9 vergleichmäßigt in dieser Stellung das elektrische Feld im Bereich des zweiten Kontaktstücks 2.

Die aus den Kontaktstücken 1, 2 und den beiden Feldelektro­ den 3, 9 bestehende Anordnung führt insgesamt zu einer Ver­ gleichmäßigung des elektrischen Feldes zwischen den Kon­ taktstücken und damit zu einer Erhöhung der dielektrischen Festigkeit der Trennstrecke.

Der Anschlag 13 kann beispielsweise auch in die Teles­ kopstange 12 integriert sein.

Claims (6)

1. Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem ersten und ei­ nem zweiten Kontaktstück (1, 2), die im Ausschaltzustand eine Trennstrecke begrenzen, einem das erste Kontaktstück (1) umgebenden Kompressionskolben (3) und einem das zweite Kontaktstück (2) im Einschaltzustand umgebenden antreibba­ ren Kompressionszylinder (4) und mit einer das zweite Kon­ taktstück (2) im Ausschaltzustand umgebenden und gegenüber diesem axial beweglichen ersten Feldelektrode (9), dadurch gekennzeichnet, daß die erste Feldelektrode (9) von dem Kompressionszylin­ der (4) getrennt und gegenüber diesem axial beweglich aus­ gebildet ist und daß der Kompressionszylinder (4) im Aus­ schaltzustand zu dem zweiten Kontaktstück (2) einen Abstand aufweist.

2. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Feldelektrode (9) axial in Richtung des Kom­ pressionszylinders (4) federbelastet ist und daß ein An­ schlag (13) vorgesehen ist, der die Bewegung der ersten Feldelektrode (9) zur Trennstrecke hin begrenzt.

3. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen (11) der ersten Feldelektrode (9) und des Kompressionszylinders (4) einander in ihrer axialen Projektion wenigstens teilweise überdecken.

4. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder ei­ nem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressionskolben (3) als zweite Feldelektrode ausgebildet ist.

5. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder ei­ nem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressionskolben (3) in Richtung des zweiten Kon­ taktstückes (2) antreibbar ist.

6. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder ei­ nem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Feldelektrode (9) mit einer Teleskopstange (12) verbunden ist, die als Federführung für eine eine Axialbewegung der ersten Feldelektrode (9) bewirkende Druckfeder (10) dient.