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Schalter für Hochspannungsströme großer Stärke Die Erfindung bezieht
sich auf Ausschalter für hochgespannten elektrischen Strom und will in erster Linie
die Nachteile der Offnungsflammenbogen in neuartiger und überlegener Weise verhindern.
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Für hochgespannten Strom verwendet man bis jetzt immer noch die bekannten
Ölschalter. Diese stellen jedoch keineswegs eine befriedigende und endgültige Lösung
der Aufgabe dar. Ein besonders schwerwiegender Übelstand-der Ölschalter liegt darin,
daß sich aus dem öl Verbrennungsgase bilden können, die zu Schalterexplosionen und
Schalterbränden zu führen vermögen. Derartige Fälle kominen immer wieder vor und
bringen unter Umständen die davon betroffene Station außer Betrieb bzw. sie stören
den Betrieb sehr erheblich.
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Die Erfindung will daher einen Schalter ohne Öl schaffen, bei welchem
so viele Widerstände nacheinander in den abzuschaltenden Stromkreis eingeschaltet
werden, daß die endgültige Stromunterbrechung mit Sicherheit störungsfrei erfolgt.
Die entstehenden Funken oder Lichtbogen sollen mittels Preßluft oder erstickender
Gase o. d-1. gelöscht werden.
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Schalter dieser Art hat man schon zu schaffen versucht. aber es ist
noch nicht möglich gewesen, dieselben ,o zii gestalten, (aß der angestrebte Erfolg
ausreichend und mit genügender Sicherheit herbeigeführt «-erden konnte, um die Schalter
in aussichtsreichen Wettbewerb mit den Ölschaltern treten zu lassen.
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Es ist auch bekannt. die Lichtbogen oder Funken beim. Einschalten
der Widerstände mittels Luft oder erstickender Gase o. dgl. zu löschen. Die Wirkung
war aber bisher nur gering und auch unsicher. Bei den bisher gemachten Vorschlägen
konnten die Löschmittel sich ausbreiten und zerstreuen, so dall sie zum großen Teil
wirkungslos blieben. Infolgedessen ließen sich die bisherigen Schalter nur bei verhältnismäßig
nicht großen Spannungen und Strommengen verwenden.
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Die Neuerung vermeidet die Mängel dadurch, daß erfindungsgemäß die
festen Kontakte der einzuschaltenden Widerstände in einen engen Bogenkanal eines
Blockes aus nichtleitendem und feuerfestem Stoff fbereinander einmünden und ein
entsprechend gekrümmter beweglicher Kontakt so in diesen Bogenkanal eintaucht. daß
die Widerstände beim Herausziehen cles beweglichen Kontaktes sich nacheinander einschalten.
Gleichzeitig wird dabei gemäß der Erfindung in den engen Bogenkanal ein Strom von
Preßluft oder einem sonstigen Löschmittel von dem unteren Encle des austauchenden
Kontaktes aus durch den Block nach außen geblasen.
Dadurch, daß
gemäß der Erfindung bei mehreren gleichzeitig bewegten Kontakten, von denen jeder
eine Widerstandsreihe schaltet, jeder der beweglichen Kontakte in einem eigenen
Bogenkanal angeordnet ist, sind die entstehenden einzelnen Funken oder Lichtbogen
ebenfalls in je einem besonderen Bogenkanal eingeschlossen. Von dem Löschmittel.
welches beispielsweise aus einem Querkanal am unteren Ende der Bogenkanäle in letztere
eindringt, kann ebenfalls nichts nutzlos entweichen, da es für jeden beweglichen
Kontakt in dem verhältnismäßig engen Bogenkanal eingeschlossen ist. Das gesamte
Löschmittel muß daher an der Ausblasewirkung teilnehmen. Die neue Vorrichtung erfüllt
den an-estrebten Zweck so sicher, daß sie für sehr große Spannungen und Strommengen
Verwendung finden kann. Sie ist dem Ulschalter um so mehr. überlegen. als die bedenklichen
Betriebsgefaren des letzteren bei ihr in Fortfall kommen.
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Bei einer besonderen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes wird
der Block oder eine Wand desselben aus Schichten von U'Nerstandsmaterial, z. B.
Kohleblöcken, ziisainniengesetzt, in welche die festen Kontakte eingebettet und
regen den beweglichen Kontakt nicht isoliert sind. Hierbei erfolgt eine unmittelbare
metallische Berührung des beweglichen Kontaktes beim Beginn des Ausschaltens nur
mit (lern ersten der feststehenden Kontakte. Die Zuschaltung (leg Widerstände geschieht
(furch den Lichtbogen, der hierbei in den Bogenkanälen entlang nach aufwärts läuft.
Die Zuschaltung erfolgt daher nicht sprungweise, sondern praktisch kontinuierlich,
geht also in erreichbar günstigster Weise vor sich.
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Man hat schon Säulenwiderstände vorgeschlagen, die ebenfalls aus übereinanderliegenden
Schichten von Widerstandsmaterial mit eingebetteten Kontakten zusammengesetzt waren.
Bei diesen älteren Vorrichtungen war aber der Widerstandskörper in eine Isoliermasse
und (lang noch in ein Isolierrohr eingeschlossen, so (laß . die Zuschaltung nur
sprungweise von kontakt zu Kontakt erfolgen konnte.
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Die Erfindung trifft schließlich noch Vorkehrungen, die Bewegung der
aus (leg Bogenkanälen austauchenden beweglichen Kontakte zu beschleunigen, indem
sie einmal die Preßluft oller das sonstige Löschmittel auf die unteren Enden (leg
beweglichen Kontakte richtet, um die Auswärtsbewegung zu unterstützen, und zugleich
mit der Drehachse für die beweglichen Kontakte eine Kniehebelverbin(lung kuppelt,
die auf mechanischem Wege da. Austauchen beschleunigt. ., l#.inige Ausführungsbeispiele
des 1?rfiiidungsgegenstandes sind auf der Zeichnung dargestellt.
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Abb. i zeigt ein Schaltungsschema.
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Abb. 2 ist ein waagerechter Schnitt durch den Schalter nach Linie
2-2 der Abb. 3. Abb.3 ist ein senkrechter Schnitt durch den Schalter.
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Abb. 4 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform.
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Abb. 5 und G veranschaulichen Einzelheiten.
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Abb. ,- zeigt eine weitere abweichende Ausführungsform.
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Gemäß Abb. i tritt der Strom durch (las Kabel i ein und bei geschlossenem
Schalter über den Kontakt 2 und den Schalthebel 3 in (las Kabel 4. über. Liegt (leg
Schalthebel 3 in (leg punktierten Stellung, so kann (leg Strom nicht vom Kontakt
2 nach 3 fließen, sondern nur von der Zuleitung i über eine Anzahl Widerstände,
ein Horn 8 und dann über (leg Hebel 3 in die Leitung .4.
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Im Augenblick (leg Stronimiterbrechung am Kontakt 2 sind alle Widerstände
(furch Kontakte 5,- die dann in (leg äußersten Stellung links stehen, kurzgeschlossen.
Der Schaltliebel 3 setzt dann aber beispielsweise mittels einer Vorrichtung der
in Abb. 3 dargestellten Art die Kontakte 5 nach rechts in Bewe"ung, um die Widerstände
nacheinander einzuschalten.
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Schon kurz bevor (leg Hebel 3 (leg Kontakt_ wirklich verlassen hat,
wird ein Strom von Preßluft oder einem sonstigen Löschmittel gegen die linken Enden
der Kontakte 5 und über die festen Kontakte ig (leg Widerstände hinweggeblasen.
Er löscht einmal die Funken oder Lichtbogen aus und beschleunigt außerdem die Bewegung
der Kontakte 5.
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Alle Kontakte 5 bewegen sich gleichzeitig und schalten in sehr kurzer
Zeit einen großen Gesamtwiderstand ein. Die Widerstände sind in Reihe durch Leitungen
b und c mit (lein Kontakt 2 und durch eine Leitung (l mit (lein Nebenschlußhorn
8 verbunden. .
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Die Kontakte 5 sitzen an Isolierarmen 6. Zwischen die benachbarten
Widerstände Rf der Widerstandsreihen sind Widerstände R" von erheblich größerem
Widerstands-,verte eingeschaltet, um nach dein Einschalten aller Widerstandsreihen
einen geschlossenen Stromkreis aufrechtzuerhalten. Die Widerstände R1' können weggelassen
«-erden, wobei (leg Stromkreis offen bleibt, jedoch empfiehlt sich (las nicht.
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Die Widerstandsreihen sind abgestuft. Die Widerstände R1 haben den
kleinsten Widerstandswert, aber die höchste Stromkapazität. die Widerstände R'°
den größten Widerstandswert und die niedrigste Stronikapazitat (s. Abb. G). Die
Bemessung erfolgt so, (1a13
die Widerstände immer größer werden
und dadurch der Strom immer mehr abnimmt, so dali sich die Flammenbildung fortschreitend
verringert.
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Bei der neuen Vorrichtung wird auch ein sehr starker Strom (etwa infolge
Kurzschltisses) rasch vermindert, ehe sich der Stromkreis öffnet. Ferner werden
die schädlichen Spannungsschwankungen beim Ausschalten vermieden. Der neue Ausschalter
kann auch in seinen Ausführungen für sehr große Kapazitäten mittels Teilbeträge
seiner Kapazität geprüft werden. Der Schalter nach Abb. i und 2 hat z. B. sechs
Abschnitte. Er sei für 6o ooo K\-"A. bestimmt. Man .kann dann jeden Abschnitt für
sich prüfen und braucht dazu nur io ooo KVA. .
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Wie aus Abb. 3 ersichtlich ist, werden die Kontakte 5 zweckmäßig,mit
sich verjüngendein Ouerschnitt ausgeführt und mittels der Isolierarme 6 an einer
@\'elle o befestigt. An letzterer greift ein Arm i-2 an, mit dem eine unter dein
Finfluß einer Feder i ; stehende Knieliebelverbindung io, i i gekuppelt ist. Beine
Ausschalten trifft der Hebel 3 'gegen
den linken Finger 14 und knickt den
Kniehebel ein. wodurch die Bewegung der Kontakte ; . die schon durch eine Feder
g unterstützt wird, eine Beschleunigung erfährt. Beim Schließen des Hauptkontaktes
trifft der Schalthebel ; auf den rechten Finger i4.' und streckt den Kniehebel wieder,
so daß die Kontakte ; in die Bogenkanäle zurückgebracht werden.
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Der Luftstrom oder clas sonstige Löschmittel tritt bei i; in den Querkanal
16 und aus diesem bei i; unter die beweglichen Kontakte ; in die Bogenkanäle i8.
Der Löschmittelstrom trägt mit seiner Pressung gleichfalls zur Beschleunigung des
Austauchens der Kontakte @ bei.
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Die Bogenkanäle iS sind in einem Block 2o aus isolierendem und feuerfestem
Stoff angebracht. Sie erweitern sich gemäß Abb. zweckmäßig auch seitlich nach oben.
Die Kontaktstangen ig münden in die Bogenkanäle 18 (s. auch Abb. a). Jeder bewegliche
Kontakt j besitzt an seinem Ende eine Kontaktfeder 21. Ein durch Scharniere
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befestigter Deckel 22 dient als Wetterschutz. ebenso ein Dach 2; und ein
die Widerstände einschließendes Gehäuse 26. Zungen 24 sollen etwa noch nach
oben gelangende Flammenbogen zerschneiden und dadurch ihr Erlöschen beschleunigen.
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Bei der Ausführungsform nach Abb..l reichen nur die untersten zwei
oder drei festen Kontakte in durch die Kanäle 18 und kommen allein mit den Federn
2i der beweglichen Kontakte 5 in Berührung. Von den übrigen (verkürzten) Kontakten
ig springt beim Ausschalten ein Flammenbogen zu den Kontakten 5 über und stellt
den Stronischluß her. Die Widerstände schalten sich dabei schneller ein, und ihre
Erhitzung sowie das Anwachsen der Unterbrechungskapazität vermindern sich.
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Gemäß Abb. ; ist die linke Wand des die Bogenkanäle 18 einschließenden
Blockes aus M-"iderstandsmaterial R11, wie z. B. Kohleblöcken von verschiedenem
Widerstandswerte, aufgebaut. Wie bei dem Schalter nach Abb. .4 kommen die meisten
der in das Widerstandsmaterial eingebetteten festen Kontakte nicht mit den beweglichen
Kontakten 5 in metallische Berührung, hier beispielsweise nur mit dem untersten
Kontakt i9.
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Bei dieser Ausfiilirungsform entstehen nicht nur stromschließende
Flammenbogen zwischen den Kontakten ig und den beweglichen Kontakten 5, sondern
die Flammenbogen laufen in unendlich kleinen Abständen an der ganzen Fläche der
Widerstandswand entlang. Die Schaltung erfolgt also nicht sprunghaft, sondern kontinuierlich.