DE4412249A1 - Electrical high-voltage circuit breaker with a boiler room and a compression room - Google Patents
Electrical high-voltage circuit breaker with a boiler room and a compression roomInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Hochspan nungs-Leistungsschalter mit zwei koaxial zueinander angeord neten Schaltkontaktstücken und mit einer mechanischen Kom pressionsvorrichtung für ein Löschgas, die mit dem Antrieb des Schalters verbunden ist, sowie mit einem Kompressionsraum und einem Heizraum, der durch den Löschgasdruck elastisch aufweitbar ist.The invention relates to an electrical high voltage Circuit breaker with two coaxially arranged Neten switch contact pieces and with a mechanical com compression device for an extinguishing gas with the drive of the switch is connected, as well as with a compression space and a boiler room that is elastic due to the extinguishing gas pressure is expandable.
Ein derartiger Hochspannungs-Leistungsschalter ist beispiels weise aus der EP-0 296 363 A2 bekannt. Bei dem bekannten Schalter handelt es sich um einen Isolierstoffdüsenschalter mit zwei einander koaxial gegenüberstehenden Schaltkon taktstücken sowie einem diese koaxial umgebenden Heizraum und einem Kompressionsraum.Such a high-voltage circuit breaker is an example as known from EP-0 296 363 A2. With the well-known Switch is an insulating nozzle switch with two switching cones facing each other coaxially clock pieces as well as a coaxial surrounding boiler room and a compression room.
Heiz- und Kompressionsraum sind durch einen beweglichen Zy linderboden mit Überströmventilen voneinander getrennt.Boiler and compression room are separated by a movable Zy Linder floor separated with overflow valves.
Bei hohen zu schaltenden Stromstärken entsteht ein starker Lichtbogen, der das Löschgas im Heizraum stark aufheizt und somit den Löschgasdruck in diesem Bereich erhöht. Durch den hohen Löschgasdruck kann gemäß dem Stand der Technik der Zwi schenboden gegen die Kraft einer Feder in Richtung zum Kom pressionsvolumen gedrückt werden, wodurch das Volumen des Heizraums sich vergrößert.At high currents to be switched, a strong one arises Arc that heats up the extinguishing gas in the boiler room and thus increases the extinguishing gas pressure in this area. By the high extinguishing gas pressure can according to the prior art of the Zwi bottom against the force of a spring towards the com pressure volume can be pressed, causing the volume of the Boiler room increases.
Gleichzeitig wird durch die Verschiebung des Zylinderbodens das Volumen des Kompressionsraumes verkleinert, wodurch sich dort der Druck erhöht. Dadurch wird der der Antriebsbewegung entgegenwirkende Druck im Kompressionsraum schon in einer frühen Phase der Schaltbewegung so groß, daß die Schaltbewe gung unerwünscht verlangsamt wird.At the same time, the displacement of the cylinder bottom the volume of the compression space is reduced, whereby there the pressure increases. This will drive the counteracting pressure in the compression space already in one early phase of the shift movement so large that the shift movement tion is undesirably slowed down.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Leistungsschalter der eingangs genannten Art das Schaltvermögen durch konstruktiv einfache Maßnahmen bei der Gestaltung eines in bezug auf das Volumen veränderlichen Heizraums zu verbessern, ohne daß eine zusätzliche Belastung des Schalterantriebs entsteht.The present invention is based on the object a circuit breaker of the type mentioned that Switching capacity through structurally simple measures at Designing a variable in terms of volume Boiler room to improve without adding an additional burden of the switch drive.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenig stens ein Element einer nicht an den Kompressionsraum angren zenden Begrenzungswand des Heizraums durch den Löschgasdruck gegen eine Rückstellkraft verschiebbar ist.The object is achieved in that little At least one element of one should not touch the compression space boundary wall of the boiler room due to the extinguishing gas pressure is displaceable against a restoring force.
Dadurch, daß ein Teil einer Begrenzungswand des Heizraums durch den Löschgasdruck verschiebbar ist, wird im Falle stromstarker Lichtbögen das Heizvolumen vergrößert, so daß einerseits mehr heißes Löschgas in dem Heizraum gespeichert werden kann, andererseits bei dem größeren Volumen des zur Verfügung stehenden Löschgas es die Temperatur des aufgeheiz ten Löschgases nicht so weit ansteigt, wie bei einem kleine ren zur Verfügung stehenden Löschgasvolumen.The fact that part of a boundary wall of the boiler room is displaceable by the extinguishing gas pressure, in the case electric arcs increases the heating volume, so that on the one hand, more hot extinguishing gas is stored in the boiler room can, on the other hand, with the larger volume of the Extinguishing gas available it heated up the temperature of the extinguishing gas does not rise as much as with a small one available extinguishing gas volume.
Hierdurch steht dann beim Stromnulldurchgang zur Beblasung des Lichtbogens kühleres Löschgas zur Verfügung, als dies bei einem kleineren Heizvolumen der Fall wäre.As a result, there is then a blow at the current zero crossing of the arc cooler quenching gas is available than this a smaller heating volume would be the case.
Andererseits wird der Heizraum bei kleineren zu schaltenden Stromstärken und entsprechend leistungsschwächeren Lichtbögen durch den Löschgasdruck nicht oder nicht weit verschoben, so daß in diesem Fall ein kleineres Heizraumvolumen zum Tragen kommt. Dieses kleinere Heizraumvolumen kann dann auch von ei nem stromschwachen Lichtbogen soweit mit expandiertem Lösch gas gefüllt werden, daß ein entsprechender Löschgasdruck ent steht, der die Löschung des Lichtbogens im Stromnulldurchgang effektiv unterstützt.On the other hand, the boiler room is switched to smaller ones Amperages and correspondingly less powerful arcs not or not far shifted by the extinguishing gas pressure, so that in this case a smaller boiler room volume to bear is coming. This smaller boiler room volume can also be obtained from egg low-current arc so far with expanded extinguishing be filled gas that a corresponding quenching gas pressure ent is the extinguishing of the arc in the zero current crossing effectively supported.
Somit kann durch die Erfindung für jede Schaltanforderung ein mit steigender Stromstärke jeweils angepaßtes größeres Heiz volumen zur Verfügung gestellt werden, ohne daß der Löschgas kompressionsmechanismus davon berührt ist.Thus, the invention can be used for any switching request with increasing current strength adapted larger heating volume can be made available without the extinguishing gas compression mechanism is affected.
Die Aufweitung des Heizraums führt bei der Erfindung nicht zu einer gleichzeitigen Verringerung des Kompressionsvolumens, die dort mit einer zusätzlichen Kompression des Löschgases verbunden wäre.The expansion of the boiler room does not lead to the invention a simultaneous reduction in the compression volume, there with an additional compression of the extinguishing gas would be connected.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Element durch einen in einem Hohlzylinder verschiebbaren Kolben gebildet ist.An advantageous embodiment of the invention provides that the element by a displaceable in a hollow cylinder Piston is formed.
Der Zylinder ist beispielsweise in die Außenwand des Heizrau mes eingebaut oder er befindet sich innerhalb des Heizvolu mens. Jedenfalls kann in dem Fall, daß der Löschgasdruck ge nügend groß ist, der Kolben in den Zylinder hinein verschoben und dadurch das für das heiße Löschgas zur Verfügung stehende Volumen vergrößert werden. Hierzu kann beispielsweise der Hohlzylinder geschlossen oder mit dem Expansionsvolumen des Leistungsschalters verbunden sein.The cylinder is, for example, in the outer wall of the heating room mes installed or it is inside the heating volume mens. In any case, in the event that the extinguishing gas pressure is ge is sufficiently large, the piston is pushed into the cylinder and thereby the available for the hot extinguishing gas Volume can be increased. For example, the Hollow cylinder closed or with the expansion volume of the Circuit breaker connected.
Es ist vorteilhaft, wenn der Kolben gasdicht in dem Hohlzy linder gleitet.It is advantageous if the piston is gas-tight in the hollow cylinder easier glides.
Konstruktiv besonders einfach ist die Ausgestaltung, wenn der Hohlzylinder und der Kolben als die Schaltkontaktstücke koa xial umgebender Ringzylinder- und Ringkolben ausgebildet sind.The design is particularly simple if the Hollow cylinder and the piston as the switching contact pieces koa xial surrounding ring cylinder and ring piston formed are.
Bei dieser Konstruktion ist der Hochspannungs-Leistungsschal ter mit seinem Heizraum, dem Kompressionsraum und der Vor richtung zur Aufweitung des Heizraumes im wesentlichen zylin dersymmetrisch aufgebaut. Der Ringzylinder kann beispielswei se mit der Kompressionsvorrichtung fest verbunden sein, wobei jedoch eine Bewegung des Kolbens in dem Ringzylinder keine Veränderung des Kompressionsvolumens zur Folge hat. In diesem Fall werden der Ringzylinder und der Kolben während der Schaltbewegung mit der Kompressionsvorrichtung zusammen be wegt.In this construction is the high voltage power scarf ter with his boiler room, the compression room and the front direction to expand the boiler room essentially cylin constructed symmetrically. The ring cylinder can for example se be firmly connected to the compression device, wherein however, no movement of the piston in the ring cylinder Changes in the compression volume. In this The ring cylinder and the piston will fall during the Switching movement with the compression device together moves.
Die Erfindung kann außerdem vorteilhaft dadurch gestaltet werden, daß der Hohlzylinder mit einem Expansionsvolumen des Leistungsschalters mittels eines Kanals verbunden ist.The invention can also be advantageously designed in this way be that the hollow cylinder with an expansion volume of Circuit breaker is connected by means of a channel.
Hierdurch ist gewährleistet, daß bei einem genügend hohen Löschgasdruck im Heizraum der Kolben in dem Zylinder bewegt werden kann, ohne daß durch ein eventuell in dem Hohlzylinder befindliches Gas ein entsprechender Gegendruck gegen die Be wegung des Kolbens aufgebaut wird. Das in dem Hohlzylinder befindliche Gas kann vielmehr durch den Kolben in das Expan sionsvolumen hineingedrückt werden. Die Rückstellkraft für den Kolben muß dann durch geeignete mechanische Mittel be reitgestellt werden.This ensures that at a sufficiently high Extinguishing gas pressure in the boiler room moves the pistons in the cylinder can be without a possibly in the hollow cylinder located gas a corresponding back pressure against the loading movement of the piston is built up. That in the hollow cylinder Rather, the gas present can enter the expan through the piston sion volume are pressed in. The restoring force for the piston must then be by suitable mechanical means be provided.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Element durch den Boden eines Faltenbalgs gebil det ist.A further advantageous embodiment of the invention provides before that the element gebil through the bottom of a bellows det.
In diesem Fall wird bei einer Erhöhung des Löschgasdrucks der Faltenbalg zusammengedrückt und durch diesen Effekt das Heiz gasvolumen vergrößert. Nach Absenken des Löschgasdrucks ent spannt und vergrößert sich der Faltenbalg, so daß für gerin gere Schaltstromstärken wieder ein verkleinerter Heizraum zur Verfügung steht.In this case, when the extinguishing gas pressure increases, the Bellows compressed and this effect the heating gas volume increased. After lowering the extinguishing gas pressure the bellows tightens and enlarges, so that for gerin a reduced boiler room Available.
Es kann als besonders vorteilhaft vorgesehen sein, daß das Element gegen die Kraft einer Feder verschiebbar ist. It can be provided as particularly advantageous that the Element can be moved against the force of a spring.
Diese Feder liefert dann die Rückstellkraft für das ver schiebbare Element und über die Federkonstante der Feder kann vorherbestimmt werden, wie sich das Volumen des Heizraumes in Abhängigkeit von dem in ihm herrschenden Löschgasdruck verän dert. Es wird beispielsweise eine Schraubenfeder aus Metall verwendet.This spring then provides the restoring force for the ver slidable element and about the spring constant of the spring can be predetermined how the volume of the boiler room in Change depending on the extinguishing gas pressure in it different. For example, a coil spring made of metal used.
Die Erfindung kann außerdem vorteilhaft dadurch gestaltet werden, daß die Charakteristik der Feder nichtlinear ist.The invention can also be advantageously designed in this way that the characteristic of the spring is non-linear.
Hierdurch kann das jeweils entsprechend gewünschte Verhalten des Schalters erzielt werden. Beispielsweise ist denkbar, daß die Feder aus zwei hintereinander angeordneten Teilen gebil det ist, die unterschiedliche Federcharakteristiken aufwei sen. Die Feder kann dann vorteilhaft auch progressiv nichtli near ausgebildet sein.This can result in the behavior required in each case of the switch can be achieved. For example, it is conceivable that the spring formed from two parts arranged one behind the other det, which has different spring characteristics sen. The spring can then advantageously also not progressively be trained near.
Der Hohlzylinder kann vorteilhaft im wesentlichen von dem Heizraum umgeben sein.The hollow cylinder can advantageously essentially of that Be surrounded by the boiler room.
In diesem Fall ist er sehr platzsparend untergebracht, so daß ein den Leistungsschalter umgebendes Porzellangehäuse in kleiner Baugröße verwendet werden kann.In this case, it is very space-saving, so that a porcelain housing surrounding the circuit breaker in small size can be used.
Für den Fall, daß bei sehr hohen Stromstärken überhöhte Loch gasdrucke in dem Heizraum auftreten, die nicht durch eine Aufweitung ausgeglichen werden können, kann vorteilhaft der Heizraum ein Überströmventil zur Begrenzung des Löschgas drucks aufweisen.In the event that excessive hole at very high currents gas pressures occur in the boiler room that are not caused by a Expansion can be compensated for, can advantageously Boiler room an overflow valve to limit the extinguishing gas have pressure.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei spiels in einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrie ben.In the following, the invention is illustrated by means of an embodiment shown in a drawing and then described ben.
Hierbei zeigt die Figur schematisch den Aufbau eines erfin dungsgemäßen Leistungsschalters in einem Längsschnitt. Here, the figure shows schematically the structure of an invented Circuit breaker according to the invention in a longitudinal section.
Der elektrische Leistungsschalter weist zwei Schaltkon taktstücke 1, 2 auf, die als Lichtbogenkontaktstücke ausge bildet und von Dauerstromkontaktstücken 3, 4 koaxial umgeben sind. Das erste Schaltkontaktstück 1 ist feststehend ausge bildet, während das zweite Schaltkontaktstück 2 mittels eines nicht dargestellten Schalterantriebs antreibbar ausgebildet ist. Mit dem zweiten Schaltkontaktstück 2 ist eine Isolier stoffdüse 5, 6 fest verbunden.The electrical circuit breaker has two Schaltkon contact pieces 1 , 2 , which forms out as arcing contact pieces and are coaxially surrounded by continuous current contact pieces 3 , 4 . The first switch contact piece 1 is fixed, while the second switch contact piece 2 is designed to be drivable by means of a switch drive (not shown). With the second switching contact piece 2 , an insulating material nozzle 5 , 6 is firmly connected.
In der Einschaltstellung umgibt das zweite Schaltkontaktstück 2, das als Tulpenkontakt ausgebildet ist, das erste Schalt kontaktstück 1, welches als stiftförmiger Kontakt ausgebildet ist.In the switched-on position, the second switching contact piece 2 , which is designed as a tulip contact, surrounds the first switching contact piece 1 , which is designed as a pin-shaped contact.
Bei der Ausschaltbewegung wird das zweite Schaltkontaktstück 2 von dem ersten Schaltkontaktstück 1 entfernt, wobei ein Lichtbogen zwischen diesen gezogen wird.During the opening movement, the second switching contact piece 2 is removed from the first switching contact piece 1 , an arc being drawn between them.
Der Schaltlichtbogen heizt das im Bereich der Schaltstrecke befindliche Löschgas, typischerweise SF₆, auf, so daß der Löschgasdruck in diesem Bereich ansteigt. Außerdem werden ggf. aus dem Material der Schaltkontaktstücke bzw. der Düse 5, 6 weitere Gase freigesetzt.The switching arc heats the quenching gas, typically SF₆, located in the area of the switching path, so that the quenching gas pressure rises in this area. In addition, further gases may be released from the material of the switch contact pieces or the nozzle 5 , 6 .
Der Bereich der Trennstrecke 7 ist über einen Kanal 8 mit ei nem Heizraum 9 verbunden, in dem während der Schaltvorgangs aufgeheiztes Löschgas gespeichert wird.The area of the separation section 7 is connected via a channel 8 to egg nem boiler room 9 , in which heated extinguishing gas is stored during the switching process.
Während des Stromnulldurchgangs, wenn der Lichtbogen im Be reich der Trennstrecke 7 erlischt, strömt dann das unter ho hem Druck stehende aufgeheizte Löschgas aus dem Heizraum 9 durch den Kanal 8 zurück in den Bereich der Trennstrecke 7, wo durch die Beblasung eine Rückzündung des Lichtbogens ver hindert wird. During the zero current passage, when the arc extinguishes in the loading area 7 , the heated extinguishing gas under high pressure then flows out of the heating chamber 9 through the channel 8 back into the area of the separation section 7 , where a blow back causes the arc to re-ignite is prevented.
Außerdem ist ein Kompressionsraum 10 vorgesehen, der nur zum Teil dargestellt ist und in dem durch den mit dem Schalteran trieb verbundenen Kompressionskolben 11 im Zuge der Schaltbe wegung Löschgas komprimiert wird. Der Kompressionsraum 10 ist über einen Kanal 12 mit dem Heizraum 9 verbunden und es ist ein Flatterventil 13 vorgesehen, das das Überströmen von un ter hohem Druck stehenden Löschgas aus dem Heizraum in den Kompressionsraum 10 verhindert, aber andererseits ein Aus strömen von komprimiertem Löschgas aus dem Kompressionsraum 10 durch den Heizraum 9 zur Trennstrecke 7 erlaubt, wenn der Löschgasdruck im Heizraum 9 für eine effektive Beblasung des Lichtbogens nicht ausreicht und unterhalb des Löschgasdrucks im Kompressionsraum 10 liegt.In addition, a compression chamber 10 is provided, which is shown only in part and in the movement connected to the compression piston 11 connected to the compression piston in the course of the Schaltbe movement quenching gas is compressed. The compression chamber 10 is connected via a channel 12 to the heating chamber 9 and a flap valve 13 is provided which prevents the overflow of un-high-pressure extinguishing gas from the heating chamber into the compression chamber 10 , but on the other hand prevents compressed extinguishing gas from flowing out of the Compression chamber 10 through the heating chamber 9 to the separation section 7 allowed if the quenching gas pressure in the heating chamber 9 is not sufficient for effective blowing of the arc and is below the quenching gas pressure in the compression chamber 10 .
Der Heizraum 9 wird auf einer Seite von dem beweglichen Kol ben 14 begrenzt, der als verschiebbares Element gegen die Rückstellkraft einer Feder 15 innerhalb des Zylinders 16 ver schiebbar ist. Je höher der Druck im Heizraum 9 ist, um so weiter wird der Kolben 14 in den Zylinder 16 hineingeschoben, wodurch das Volumen des Heizraumes 9 vergrößert wird. In dem Hohlraum 17 des Zylinders 16 befindet sich SF₆-Gas, das je doch durch einen Kanal 18 in das Expansionsvolumen des Schal ters entweichen bzw. bei Bedarf in den Hohlraum 17 zurück strömen kann. Der Kolben 14 ist durch einen Dichtungsring 19 in dem Zylinder 16 gleitend gasdicht geführt.The heating chamber 9 is limited on one side by the movable piston ben 14 , which is slidable as a displaceable element against the restoring force of a spring 15 within the cylinder 16 . The higher the pressure in the heating chamber 9 , the further the piston 14 is pushed into the cylinder 16 , whereby the volume of the heating chamber 9 is increased. In the cavity 17 of the cylinder 16 there is SF Gas gas, which can escape through a channel 18 into the expansion volume of the switch or flow back into the cavity 17 if necessary. The piston 14 is slidably guided gas-tight through a sealing ring 19 in the cylinder 16 .
Im unteren Halbschnitt der Figur ist der Kolben in einer gegenüber dem oberen Halbschnitt weiter zurückgeschobenen Position dargestellt.In the lower half-section of the figure, the piston is in one pushed further back compared to the upper half cut Position shown.
Der Kanal 18 ist durch ein Rohr 20 gebildet, das gleichzeitig als Federführung für die Feder 15 dient.The channel 18 is formed by a tube 20 , which also serves as a spring guide for the spring 15 .
Zur Begrenzung des in dem Heizraum 9 entstehenden Löschgas drucks bei sehr hohen Stromstärken ist ein Entlastungsventil 21 vorgesehen.Pressure to limit the forming in the heating room 9 quenching gas at very high current strengths is a relief valve 21 is provided.
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| DE10227414B3 (en) * | 2002-06-14 | 2004-01-15 | Siemens Ag | High-voltage circuit breaker with a space for heated extinguishing gas |
| EP1843376A1 (en) * | 2006-04-05 | 2007-10-10 | Abb Research Ltd. | Switching chamber of a high voltage switch with a variable heating volume |
| WO2007112605A1 (en) * | 2006-04-05 | 2007-10-11 | Abb Research Ltd | Switching chamber of a high-voltage breaker having a heating volume of variable size |
| WO2009049669A1 (en) | 2007-10-16 | 2009-04-23 | Abb Research Ltd | Gas-insulated high-voltage circuit breaker with a relief duct which is controlled by an overflow valve |
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| EP2791958B2 (en) † | 2011-12-13 | 2019-07-17 | ABB Schweiz AG | Circuit breaker with fluid injection |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0676783A3 (en) | 1997-09-10 |
| EP0676783A2 (en) | 1995-10-11 |
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