DE4420386C2 - Druckgas-Leistungsschalter mit einer Isolierstoffdüse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckgas-Leistungs­ schalter, insbesondere für Hochspannung, mit zwei einander koaxial gegenüberstehenden Schaltstücken, von denen wenig­ stens eines in axialer Richtung antreibbar ist, und die im Ausschaltzustand eine Schaltstrecke begrenzen und mit einer wenigstens einen Teil der Schaltstrecke umgebenden, mit dem antreibbaren Schaltstück verbundenen Isolierstoffdüse.

Ein derartiger Druckgas-Leistungsschalter ist beispielsweise aus dem US-Patent 4,163,131 bekannt.

Bei einem solchen Isolierstoffdüsenschalter ergibt sich nach der Trennung der Schaltstücke und dem Zünden eines Lichtbo­ gens infolge der Aufheizung eines Löschgases im Bereich der Schaltstrecke ein starker Druckanstieg, der mittels der Düse dazu benutzt wird, während des Stromnulldurchgangs eine Be­ blasung des Lichtbogens und somit eine Unterstützung des Löschvorgangs zu erreichen.

Ein Druckgasleistungsschalter der eingangs genannten Art ist auch aus der DE 38 22 410 C1 bekannt. Dort ist außerdem ausgeführt, daß die Isolierstoffdüse mittels eines Gewindes verschraubt ist und daß auf der dem Gewinde gegenüberliegenden Seite der Wand der Isolierstoffdüse ein Stützring vorgesehen ist. Durch diese Maßnahme soll verhindert werden, daß bei Auftreten von Schaltkräften bzw. einem Druckanstieg infolge der Aufheizung des Löschgases im Lichtbogenraum die Isolierstoffdüse aus der Verschraubung ausreißt.

Bei der zunehmenden Leistungsfähigkeit solcher Hochspannungs- Leistungsschalter wird der Löschgasdruck im Bereich der Iso­ lierstoffdüse so stark, daß die Gefahr einer Aufweitung des Düsenkörpers besteht. Dem kann nicht ohne weiteres dadurch entgegengewirkt werden, daß die Düse aus einem stabileren Ma­ terial oder mit größerer Wandstärke hergestellt wird, da ei­ nerseits das Düsenmaterial selbst bei der Einwirkung des Lichtbogens Löschgas freisetzen soll und andererseits die Löschgasdüse mit dem antreibbaren Schaltstück zumindest beim Ausschalten möglichst schnell bewegbar, d. h. massearm sein soll.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Hoch­ spannungs-Leistungsschalter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine Beschädigung der Isolierstoffdüse ver­ mieden und dabei eine dennoch möglichst große Schaltgeschwin­ digkeit sichergestellt wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein am äußeren Umfang der Isolierstoffdüse in deren dem Löschgasdruck ausge­ setzten Bereich koaxial zu dieser anliegendes, hochfestes Kunststoffrohr.

Aus dem US-Patent 4,786,770 ist ein Isolierstoffdüsenschalter bekannt, bei dem die Isolierstoffdüse von einem magnetischen Ring umgeben ist, der zu dem Zweck vorgesehen ist, ein Ma­ gnetfeld zu erzeugen, das den Lichtbogen verlängert oder ro­ tieren läßt. Ein solcher Ring ist schwer und dementsprechend schwierig zu beschleunigen. Bei dem vorbekannten Schalter bringt dies keinen Nachteil, da die Isolierstoffdüse nicht mit dem antreibbaren Schaltstück verbunden ist. Der Ring ist dort auch nicht zur mechanischen Stabilisierung der Isolier­ stoffdüse vorgesehen, sondern nur aus magnetischen Gründen.

Das erfindungsgemäße Rohr stabilisiert dagegen die Isolier­ stoffdüse gegen radiale Aufweitungen infolge der Druckbela­ stungen durch das expandierende Löschgas. Das hochfeste Kunststoffrohr muß nicht aus demselben Werkstoff bestehen, wie die Isolierstoffdüse, da es mit dem Lichtbogen nicht in Berührung kommt und auch kein Löschgas unter dem Einfluß des Lichtbogens freisetzen soll. Außerdem kann ein teurerer Werk­ stoff gewählt werden als für die Isolierstoffdüse, da das Kunststoffrohr lediglich mechanische Stabilisierungsaufgaben hat und dementsprechend klein gebaut werden kann. Das Kunst­ stoffrohr braucht nur so groß zu sein, daß es die Isolier­ stoffdüse in den Bereichen besonders geringer Wandstärke ab­ stützt.

Das Kunststoffrohr kann auch am äußeren Umfang des Düsenkör­ pers in diesen integriert sein, so daß es möglichst wenig über die Außenkontur der Düse vorsteht. Dies erhöht die dielektrische Festigkeit.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Kunststoffrohr aus einem faserverstärktem Kunststoff be­ steht.

Ein solches faserverstärktes Kunststoffrohr weist eine beson­ ders hohe mechanische Stabilität, insbesondere gegen Aufwei­ tung auf. Als Verstärkungsfasern können dabei Aramidfasern, Glasfasern oder Kunststoffasern vorgesehen sein.

Es kann außerdem vorteilhaft vorgesehen sein, daß die Ver­ stärkungsfasern in Umfangsrichtung des Kunststoffrohres ver­ laufen.

In diesem Fall ist die Verstärkungswirkung gegen eine radiale Aufweitung des Kunststoffrohres besonders effektiv.

Die Erfindung kann außerdem vorteilhaft dadurch ausgestaltet sein, daß das Kunststoffrohr in einem Bereich der Isolier­ stoffdüse mit gegenüber anderen Bereichen verringerter Wand­ stärke angeordnet ist.

In diesem Bereich ist eine Stabilisierung der Isolierstoffdü­ se besonders effizient, während sie in anderen Bereich, in denen die Wandstärke der Isolierstoffdüse schon wegen aus strömungstechnischen Gründen vorgesehener Verdickungen größer ist, nicht notwendig erscheint.

Das Kunststoffrohr kann außerdem vorteilhaft auf die Isolier­ stoffdüse aufgeklebt sein.

Hierdurch ergibt sich eine feste und spaltfreie Verbindung zwischen der Isolierstoffdüse und dem Kunststoffrohr, die außer einer erhöhten dielektrischen Sicherheit dafür sorgt, daß auch bei unterschiedlicher thermischer Dehnung oder durch die dauernden Erschütterungen bei Schaltvorgängen das Kunst­ stoffrohr in seiner Position auf der Isolierstoffdüse bleibt. Das Kunststoffrohr kann auch vorteilhaft auf die Isolier­ stoffdüse aufgeschrumpft sein.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Isolierstoffdüse durch das Kunststoffrohr radial nach innen vorgespannt ist.

Die Isolierstoffdüse hält dann höhere Druckbelastungen in ih­ rem inneren besonders gut aus, da erst bei einer erhöhten Druckbelastung die Vorspannung aufgehoben wird und eine neu­ trale Form der Isolierstoffdüse erreicht wird. Dadurch hält die Isolierstoffdüse besonders hohen Löschgasdrucken stand.

Es kann außerdem vorteilhaft vorgesehen sein, daß das Kunst­ stoffrohr durch Aufbringen eines Fasergewebes auf die Iso­ lierstoffdüse und anschließendes Tränken mit einem Tränkharz hergestellt ist.

Auf diese Weise läßt sich das genannte Kunststoffrohr beson­ ders einfach herstellen und gleichzeitig fest mit der Iso­ lierstoffdüse verbinden.

Im folgenden wir die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels in einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrie­ ben.

Dabei zeigt die Figur schematisch einen Isolierstoffdüsen- Leistungsschalter in einem Längsschnitt.

Die Figur zeigt einen Hochspannungs-Leistungsschalter mit zwei koaxial einander gegenüberstehenden Schaltstücken 1, 2, von denen das zweite Schaltstück 2 auf nicht dargestellte Weise antreibbar ist. Der Leistungsschalter ist im Aus­ schaltzustand dargestellt. Im Bereich der Schaltstrecke 3 zwischen den Schaltstücken 1, 2 wird während des Ausschalt­ vorgangs ein Lichtbogen gezogen, der dort vorhandenes Löschgas, insbesondere SF₆ aufheizt und somit den Löschgas­ druck erhöht.

Mit dem beweglichen Schaltstück 2 ist die Isolierstoffdüse 4 fest verbunden, so daß sie sich mit diesem beim Ausschaltvor­ gang bewegt.

Im Bereich der Schaltstrecke begrenzt die Isolierstoffdüse 4 in ihren Inneren einen Lichtbogenraum, wodurch eine Speiche­ rung heißen und unter hohem Druck stehenden Löschgases statt­ findet, das dann später beim Stromnulldurchgang des zu schal­ tenden Stromes in den Bereich des Lichtbogens zurückströmt und zu einer Löschung des Lichtbogens bzw. einer dielektri­ schen Verfestigung der Schaltstrecke 3 beiträgt.

Diese Löschwirkung wird noch durch zusätzliches komprimiertes Löschgas unterstützt, das im Kompressionsraum 5 durch die Schaltbewegung zwischen einem Kompressionszylinder 6 und ei­ nem Kompressionskolben 7 zur Verfügung gestellt wird. Das me­ chanisch komprimierte Löschgas kann dann über den Kanal 8 zur Schaltstrecke 3 hinströmen.

Die Isolierstoffdüse 4 kann vorteilhaft aus PTFE (Polytetrafluoräthylen) hergestellt sein, da dieser Stoff un­ ter der Einwirkung eines Lichtbogens Gase freisetzt, die die Löschung des Lichtbogens unterstützen.

Die Isolierstoffdüse 4 trägt auf ihrer Außenseite ein Kunst­ stoffrohr 9 aus einem faserverstärkten Kunststoff, das auf die Isolierstoffdüse aufgeklebt ist. Das Kunststoffrohr 9 er­ streckt sich über den Bereich der Isolierstoffdüse 4, in dem diese besonders dünnwandig ausgebildet ist.

Hierdurch wird eine radiale Aufweitung der Isolierstoffdüse durch einen überhöhten Löschgasdruck, beispielsweise infolge einer großen zu schaltenden Stromstärke vermieden.

Claims (8)

1. Druckgas-Leistungsschalter, insbesondere für Hochspannung, mit zwei einander koaxial gegenüberstehenden Schaltstücken (1, 2), von denen wenigstens eines in axialer Richtung an­ treibbar ist, und die im Ausschaltzustand eine Schaltstrecke (3) begrenzen und mit einer wenigstens einen Teil der Schaltstrecke (3) umgebenden, mit dem antreibbaren Schalt­ stück verbundenen Isolierstoffdüse (4), gekennzeichnet durch ein am äußeren Um­ fang der Isolierstoffdüse (4) in deren dem Löschgasdruck ausgesetzten Bereich koaxial zu dieser anliegendes, hochfe­ stes Kunststoffrohr (9).

2. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffrohr (9) aus einem faserverstärktem Kunststoff besteht.

3. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfasern in Umfangsrichtung des Kunststoffroh­ res (9) verlaufen.

4. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffrohr (9) in einem Bereich der Isolierstoffdüse (4) mit gegenüber anderen Bereichen verringerter Wandstärke angeordnet ist.

5. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffrohr (9) auf die Isolierstoffdüse (4) aufge­ klebt ist.

6. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß, das Kunststoffrohr (9) auf die Isolierstoffdüse (4) aufge­ schrumpft ist.

7. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierstoffdüse (4) durch das Kunststoffrohr (9) radial nach innen vorgespannt ist.

8. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffrohr (9) durch Aufbringen eines Fasergewebes auf die Isolierstoffdüse (4) und anschließendes Tränken mit einem Tränkharz hergestellt ist.