DE598049C - Vorrichtung fuer die Lichtbogenloeschung an den Unterbrechungsstellen von Fluessigkeitsschaltern - Google Patents

Description

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Löschung des Wechselstromunterbrechungslichtbogens in Flüssigkeitsschaltern auf die entionisierende Wirkung der von der 5 Oberfläche der Gasblase aus in den Lichtbogenraum gelieferten Dämpfe und Gase zurückzuführen ist. Bei den bekannten Flüssigkeitsschaltern ist diese Wirkung jedoch nur in unvollkommenem Maße ausgenutzt,

ίο weil der Lichtbogen infolge seiner leichten Beweglichkeit die Neigung hat, in der Mitte der Gasblase zu brennen, wo er am wenigsten den von der Oberfläche der Gasblase ausgehenden, durch den Dampf hervorgebrachten Kräften ausgesetzt ist. Die Gasblase nimmt großen Umfang an, so daß die Verdampfung an der vom Lichtbogen weit entfernten Flüssigkeitsoberfläche gering wird und außerdem nur wenig von dem entwickelten Dampf in den Lichtbogen gelangt. Bei Wechselstrom pflegt erst nach mehreren Halbwellen diese Gasblase zerrissen zu werden, wodurch dann der Lichtbogen in enge Berührung mit der Flüssigkeit gebracht wird und seine Löschung erfolgen kann.

Nach der Erfindung wird diese entionisierende Wirkung der Schaltflüssigkeit auf den Wechselstromlichtbogen dadurch wesentlich gesteigert, daß der Lichtbogenkörper in möglichst unmittelbare Berührung mit der Schaltflüssigkeit gebracht wird und die in reichlicher Menge gebildeten dampf- und gasförmigen Zersetzungsprodukte der Flüssigkeit gezwungen werden, den Lichtbogenraum zu durchdringen, bevor sie nach außen abströmen.

Es ist bekannt, an den Unterbrechungsstellen von Flüssigkeitsschaltern mit durchgehender Öffnung für den Schaltstift ausgerüstete Isolierscheiben übereinander anzuordnen, welche die Unterbrechungsstrecke stellenweise eng umschließen und zwischen denen weite Abstände zur seitlichen Dampfabführung nach dem umgebenden Raum vorhanden sind.

Die Erfindung besteht darin, in einer solchen Vorrichtung die an den Lichtbogen eng herantretende Wandung der Isolierscheiben für das Zurückhalten von Schaltflüssigkeit auszubilden.

Hierdurch wird an mehreren Punkten längs des Lichtbogens Schaltflüssigkeit in unmittelbarer Berührung mit dem Lichtbogenkörper zurückgehalten, so daß sie sehr lebhaft verdampft. Der Dampf strömt an allen diesen Stellen radial in den Lichtbogen hinein und

durch die Zwischenräume zwischen den Scheiben wieder ab, nachdem er einen Teil des Lichtbogens auch der Länge nach durchströmt und durchwirbelt hat. Die Dämpfe und Gase verteilen sich somit auf den ganzen Lichtbogenraum und bilden darin verhältnismäßig kühle Entionisierungszentren, in welche die Ionen aus dem hochionisierten stromführenden Teil des Lichtbogenraumes mit großer ίο Geschwindigkeit diffundieren und sich zu neutralen Molekülen wieder vereinigen. Dieser Rekombinationsprozeß ist hierdurch in außerordentlichem Maße gegenüber seinem normalen Verlauf erhöht. Bei Wechselstrom dauert dieser Entionisierungsprozeß infolge der in der Flüssigkeit und in den Isolierkörpern aufgespeicherten Wärme auch über die Zeit des • Stromnulldurchganges an, während welcher die Neubildung von Ionen aufhört. Infolgedessen erlangt der Lichtbogenpfad so rasch seine dielektrische Festigkeit wieder, daß die wiederkehrende Zündspannung den Lichtbogen nicht mehr zu zünden vermag.

Die Lichtbogenlöschung nach der Erfindung bewirkt, daß man mit dem Schalter größere Abschaltleistungen bei wesentlich kürzerer Lichtbogendauer und daher insgesamt wesentlich verringerter Gasentwicklung abschalten kann. Die Verminderung der gesamten Gasentwicklung ist insbesondere dann von großer Bedeutung, wenn die Gase brennbar sind wie bei ölschaltern.

Die lichte Weite der Kanäle, durch welche der Lichtbogen hindurchgeht, soll höchstens gleich dem Querschnitt des frei brennenden Lichtbogens sein. Durch diese Bemessung ist die für die wirksame Entionisierung nötige lebhafte Dampfentwicklung gewährleistet. Wenn die lichte Weite der öffnungen kleiner bemessen wird als der Lichtbogenquerschnitt, so wird hierdurch eine Vergrößerung der Stromdichte herbeigeführt, die die Dampfentwicklung noch verbessert. Außerdem nimmt bei dieser Begrenzung des Lichtbogenquerschnittes die Lichtbogenspannung mit der Vergrößerung des Lichtbogenstromes zu, wodurch ebenfalls die Löschung begünstigt wird. Es hat sich gezeigt, daß für Abschaltstromstärken bis 3000 Ampere die lichte Weite der Kanäle nicht größer als etwa 20 mm gemacht werden sollte.

Es können auch mehrere Plattengruppen aus aufeinandergeschichteten Platten gebildet werden, die in Abständen senkrecht zum Lichtbogen angeordnet sind. Als Isolierstoff für die Löschvorrichtung soll ein solcher verwendet werden, der der Einwirkung des Lichtbogens gut widersteht, also wenig zerstört wird, damit die Kanalweite nicht zunimmt. Für diesen Zweck hat sich insbesondere Fiber als sehr brauchbar erwiesen. Dieser Stoff hat außerdem die Eigenschaft, bei seiner Zersetzung zusätzliche große Gasmengen abzugeben, welche ebenfalls die Entionisierung unterstützen. Man kann auch gießbaren Asbestcompound verwenden. Für manche Zwecke empfiehlt sich die Anwendung poröser Stoffe, welche sich mit Flüssigkeit vollsaugen oder Flüssigkeit durch Kapillarwirkung in der Nähe des ■ Lichtbogens festhalten. So kann man beispielsweise poröse Platten, sogenannte Fuller Boards, einen Stoff von hohem Widerstand anwenden.

Um an den Wandungen des Kanals im Isolierstoff, in welchem der Lichtbogen brennt, möglichst viel Flüssigkeit entgegen dem Druck der expandierenden Dampf- bzw. Gasblase in der unmittelbaren Umgebung des Lichtbogens zurückzuhalten, kann die Wandung mit Taschen und Nischen versehen sein.

Um die unmittelbare Berührung des Lichtbogens mit der längs der Unterbrechungsstrecke zurückgehaltenen Schaltflüssigkeit zu gewährleisten, kann es zweckmäßig sein, in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung dieser Wandung zusätzliche Mittel anzuwenden. So kann man z. B. den Lichtbogen zusätzlich durch magnetische Felder, die mit dem Lichtbogen verknüpft sind, an die an der Wandung zurückgehaltene Flüssigkeit andrücken. Man kann auch die Gase und Dämpfe aus der Gasblase durch eingeführte Rohre, insbesondere durch das hohl ausgebildete obere Schaltstück rasch abführen, wodurch der Rauminhalt der Gasblase und damit die den Lichtbogenkern von der an der Wandung festgehaltenen Flüssigkeit trennende Gasschicht verkleinert wird.

Als Schaltflüssigkeit empfiehlt es sich, für Hochspannungsschalter Öl wegen seiner guten Isolierfähigkeit anzuwenden. Die Isolationseigenschaft des Öls verhindert in vorteilhafter Weise Überschläge nach der Lichtbogenlöschung und damit eine Neuzündung des Lichtbogens. Man kann, jedoch anstatt des Öls auch andere Schaltflüssigkeiten für die Lichtbogenlöschung verwenden, sobald sie nur die Eigenschaft besitzen, unter dem Einfluß des Lichtbogens Dämpfe und Gase zu bilden, welche für die Entionisierung nutzbar sind.

In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Fig. ι zeigt den Gesamtaufbau eines Schalters mit der LichÜbogenlöscheinrichtung nach der Erfindung.

An den Kappen der Durchführungen 10 und 11 eines Flüssigkeitsschalters sind die feststehenden Schaltstücke 12 und 13 und die Tragplatten 14, 15 befestigt. Mit den Tragplatten sind Schraubenbolzen 16 verbunden, welche die entionisierende Vorrichtung, nämlich den aus den Isolierplatten 17 bestehenden

Plattenstapel tragen. Die einzelnen Platten sind durch Isolierzwischenlagen distanziert. Sie haben Mittelöffnungen, durch die die beweglichen Schaltstifte 18 des Schalters hindurchgehen. Die Unterbrechungsstellen liegen vollkommen in der Schaltflüssigkeit.

Fig. 2 und 3 zeigen den Aufbau des Plattenstapels der Löschvorrichtung im Aufriß und Grundriß. Je drei Isolierplatten ij sind

' ο zu Gruppen 20 zusammengefaßt, welche durch Abstandhülsen 21 in Abstand gehalten werden. Durch das Zusammenfassen von je drei Platten erhält man längere Kanäle, also eine größere verdampfende Oberfläche der Flüssigkeit am Lichtbogenkörper.

Fig. 4 zeigt eine Plattengruppe, bei der die mittlere Platte 22 eine weitere Öffnung hat als die äußere Platte 23, so daß eine Nische 24 in der Kanalwandung entsteht, in der eine gewisse Menge Schaltflüssigkeit zurückgehalten wird.

Die Fig. 5 und 6 zeigen im Aufriß und Grundriß die Anordnung von radial gestellten Kühlplatten 25 in den Ventilationszwischenräumen zwischen zwei Plattengruppen. Diese Platten bewirken die Unterteilung der abströmenden S ehalt dämpfe und Schaltgase und ihre intensive Kühlung und Entionisierung. Hierdurch wird verhindert, daß die Schaltgase, die nach dem Durchströmen des Lichtbogens hochionisiert sind, bei ihrem Austreten aus der Löschvorrichtung Überschläge zwischen den spannungführenden Teilen des Schalters herbeiführen.

In Fig. 7 ist der Dampf- und Gasstrom veranschaulicht, welcher von der der Kanalwandung anhaftenden Flüssigkeitsschicht ausgeht. Er ist zunächst radial gegen die Lichtbogenmitte gerichtet, folgt dann ein Stück der Länge des Lichtbogens und fließt durch die Zwischenräume radial nach außen ab.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   i. Vorrichtung für die Lichtbogenlöschung an den Unterbrechungsstellen von Flüssigkeitsschaltern, bestehend aus übereinander angeordneten Isolierscheiben mit durchgehender Öffnung für den Schaltstift, die die Unterbrechungsstrecke stellenweise eng umschließen und zwischen denen weite Abstände zur seitlichen Dampfabführung nach dem umgebenden Raum vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Lichtbogen eng herantretende Wandung der Isolierscheiben für das Zurückhalten von Schaltflüssigkeit ausgebildet ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der an den Lichtbogen eng herantretenden Wandung der Isolierscheiben nischenartige Erweiterungen für das Zurückhalten der Schaltflüssigkeit vorgesehen sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die den Lichtbogenpfad eng umgebenden Isolierscheiben aus einem unter der Wirkung des Lichtbogens dampfabgebenden Stoff bestehen,

   z. B. aus Fiber.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Lichtbogenpfad eng umschließenden Isolierscheiben aus einem porösen Stoff bestehen.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Dampfausströmung dienenden Abstände zwischen den Isolierscheiben durch isolierende Platten unterteilt sind, an deren Oberflächen die Schaltdämpfe entlangströmen.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus der sich um den Lichtbogen bildenden Gasblase die Gase und Dämpfe durch eingeführte Rohre, insbesondere durch das hohl ausgebildete Schaltstück rasch abgeführt werden.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogen durch zusätzliche Mittel, z. B. magnetische Felder, an die an· der Wandung- der Isolierscheiben zurückgehaltene Schaltflüssigkeit angedrückt wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen