DE633543C - OElloser Leistungsschalter - Google Patents

Description

Der bis vor kurzem als Hochleistungsschalter allein gebräuchliche ölschalter hat den großen Nachteil der Brennbarkeit des Öles, womit erhebliche Gefahren für die Schaltanlage verbunden sind. Man ist daher seit langem bemüht, nicht brennbare Schaltflüssigkeiten zu finden, welche die gleiche Isolationsfähigkeit wie das öl besitzen, um damit die Hochleistungsschalter von der bewährten Bauart des ölschalters zu füllen. Es ist jedoch nicht gelungen, brauchbare, nicht brennbare Isolierflüssigkeiten von gleicher Isolierfähigkeit wie das öl zu finden, sondern die in Betracht kommenden Flüssigkeiten, z. B.

Wasser, besitzen alle ein beträchtlich höheres Leitvermögen als öl.

Um Isolationsschwierigkeiten mit solchen Flüssigkeiten bei Hochleistungsschaltern zu vermeiden, ist es schon bekannt, die Kontakte nur vorübergehend in die Flüssigkeit eintauchen zu lassen. Die Erfindung macht von diesem Gedanken Gebrauch, um das hohe Löschvermögen eines mit Schaltflüssigkeit arbeitenden Flüssigkeitsschalters auszunutzen.

Die Erfindung besteht darin, daß bei einem solchen mit einer Schaltflüssigkeit von höherem Leitvermögen als öl gefüllten Schalter, insbesondere in dreipoliger Ausführung, bei Anordnung der Schaltteile, wie beim gewöhnlichen ölschalter üblich, in einem gemeinsamen, die Schaltflüssigkeit enthaltenden Kessel die spannungführenden Schaltteile in ein- und ausgeschaltetem Zustand gegen die Flüssigkeit isoliert sind.

Durch die Erfindung ist ein ölloser Schalter geschaffen, der die Vorteile des Flüssigkeitsschalters, nämlich sein hohes Löschvermögen und seinen geringen Löschmittelverbrauch, mit dem sehr einfachen Aufbau des ölschalters verbindet. Bei den bekannten öllosen Flüssigkeitsschaltern waren für jeden Pol ein oder zwei besondere Schaltgefäße erforderlich, und der spannungführende Kontakt lag dauernd unter der Schaltflüssigkeit, wodurch eine besondere Ausführung des Schaltgefäßes aus hochwertigen Baustoffen notwendig wurde. Bei dem Schalter nach der Erfindung liegen jedoch im normalen Zustand keine spannungführenden Teile in der Flüssigkeit, wodurch es möglich ist, einen gemeinsamen Schalterkessel für sämtliche Pole eines mehrpoligen Schalters zu verwenden, ohne nachteilige Erscheinungen der Stromleitung und der Elektrolyse in Kauf zu nehmen.

Um die Schaltflüssigkeit für die Löschung des Unterbrechungslichtbogens so in die Unterbrechungsstelle zu bringen, daß sie diese allseitig umgibt, kann man etwa den Flüssig-

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Frits Kesselring in Berlin-Hermsdorf und Dr.-Ing. Walther Estorff in Berlin-Charlottenburg.

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keitsspiegel vor der Unterbrechung heben und nach vollzogener Abschaltung wieder senken oder auch die außerhalb der Flüssigkeit befindlichen spannungführenden Schaltstücke beweglich machen und während des Unterbrechungsvorganges in die Flüssigkeit eintauchen lassen.

Besonders vorteilhaft ist es jedoch, bei Anwendung der gleichen Bauart, wie sie im to ölschalterbau üblich ist, die Unterbrechungsstelle durch die Bewegung der beweglichen Schaltbrücke unter den Flüssigkeitsspiegel zu bringen. Hierbei können bewegliche Lichtbogenschaltstücke beim Ausschalten von dem Unterbrechungsvorgang durch die' Schaltbrücke unter die Flüssigkeit gezogen werden und sich nach der Kontakttrennung aufwärts bewegen, so daß der Lichtbogen von vornherein unter Flüssigkeit gezogen wird ■ und damit gleich der starken Löschwirkung der Flüssigkeit ausgesetzt ist, ohne daß dabei normalerweise bei offenem oder geschlossenem Schalter spannungführende Schaltstücke in der Flüssigkeit liegen. Die Aufwärtsbewegung des Lichtbogenschaltstückes ist ferner auch deshalb vorteilhaft, weil man dadurch Expansionskamfnem und andere den Löschvorgang erleichternde Vorrichtungen mit Austritt der Schaltgase in den oberhalb liegenden freien Raum anwenden kann.

Die- beweglichen Lichtbogenschaltstücke könnnen mit Kraftspeicher. und Mitnehmerv.orrichtung nach Art der bekannnten Schnellkontakte ausgebildet sein.

Um zu erreichen, daß die spannungführenden Schaltstücke' oberhalb des Flüssigkeitsspiegels in Luft liegen, kann man auch an den Unterbrechungsstellen besondere Einrichtungen vorsehen, welche an diesen Stellen den Flüssigkeitsspiegel unterhalb der spannungführenden Schaltstücke halten, z. B. taucherglockenähnliche Gebilde. Diese können auch beweglich angeordnet sein und zwischen je zwei Schaltvorgängen über den Flüssigkeitsspiegel herausgehoben werden, um ihr Luftpolster zu erneuern.

Die spannungführenden Teile des Schalters werden zweckmäßig mit Isolierumkleidungen versehen, um möglichst kleine Abmessungen des Schalterkessels zu erzielen. Um den Schalterhub klein zu machen, ist es vorteilhaft, den Flüssigkeitsinhalt des Kessels, z, B. durch isolierte Aufstellung des Kessels selbst, oder dadurch, daß der Kessel gegen die Flüssigkeit isoliert wird, gegen Erde zu isolieren. Es kann vorteilhaft sein, das Luftpolster über der Unterbrechungsstelle dadurch zu verringern, daß ein Isolierdeckel mit entsprechenden Öffnungen oder Schlitzen für die Kontakte über dem Flüssigkeitsspiegel angebracht wird. Der Kessel kann aus Kupferblech gemacht werden, um die Korrosionserscheinurtgen auf ein Minimum zu bringen. Die Unterbrechungsstellen können außer mit Schaltkammern auch noch mit anderen Einrichtungen für die Verbesserung der Lichtbogenlöschung, z. B. mit dem bekannten Deion-Grid, ausgerüstet werden.

Als Schaltflüssigkeit kommen in erster Linie Wasser oder wasserähnliche Flüssigkeiten in Betracht. Das Isolationsvermögen dieser Flüssigkeiten kann mittels bekannter chemischer Wasserreinigungsverfahren, z. B. durch Elektro-Osmose-Apparate, welche an den Schalterkessel angeschlossen werden, erhöht werden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Fig. 1 und 2 stellen einen Schalter nach der Erfindung im Aufriß und Grundriß dar. Fig. 3 ist die Teilansicht eines Schalters mit tattcherglockenartigen Gebilden an den Unterbrechungsstellen.

In Fig. ι bedeutet 10 den Kessel^ und 11 den Deckel des Schalters, welche die im ölschalterbau übliche Ausbildug besitzen. 12, 13 sind die Durchführungsisolatoren für einen Pol des Schalters, 14 die bewegliche Schaltbrücke und 15 die Isolierzugstange für die Schaltbrücke. 16 ist die Schalttraverse, die von der Schalterwelle aus in der bei Ölschaltern üblichen Weise betätigt wird. Der Betätigungsmechanismus ist in der Zeichnung nicht dargestellt. In jedem Durchführungsisolator befindet sich eine stromleitende Hülse 17, in der eine zweite leitende Hülse iS geführt ist. Die Hülse 18 besitzt an ihrem unteren Ende Abbrennstücke 19, die mit Rasten ausgebildet sind, in welche eine Sperrklinke 20 eingreifen kann. An dem oberen Ende der Hülse 18 ist die Feder 21 befestigt, deren oberes Ende an dem oberen Teil der Hülse 17 festgemacht ist. 22 ist das feststehende Schaltstück mit den durch Federn in radialer Richtung gedrückten Lamellen 23, welches am unteren Ende des Isolators 12 befestigt ist. 24 ist ein Schaltstift, der auf der Strombrücke 14 befestigt ist. Am Isolator 13 ist ebenfalls ein Schaltstück 25 befestigt, dessen Gegenschaltstift 26 ist. 27 und 28 sind die Stromzuführungsbolzen. Auf der Strombrücke 14 sitzen drehbar gelagert die Sperrhaken 20 und 29, die durch Federn 30 in die Rasten der Abbrennstücke 19 gedrückt werden und durch Zugstangen 31, 32 gesteuert sind, welche mit schrägen Auflaufflächen 33, 34 für die Auslösung verbunden sind. 35, 36 sind die feststehenden Anschläge für die Auflaufflächen, welche die Sperrhaken steuern. Der Kessel 10 ist bis zur Marke 37 mit einer Flüssigkeit, deren Leitfähigkeit größer ist als die iao von Öl, z. B. mit Wasser, gefüllt. 38 und 39 sind Anschlußstutzen, an welche ein Elektro-

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Osmose-Apparat angeschlossen werden kann, durch den die Schaltflüssigkeit in stetem Umlauf geleitet und dadurch von Ionen befreit wird. 40 bis 45 sind Isolierhülsen, welche die spannungführenden Teile umgeben.

Wird der Schalter ausgeschaltet, dann nimmt die Strombrücke 14 bei ihrer Abwärtsbewegung zunächst mittels der_ Sperrhaken 20, 29 die Hülsen 18 mit. Diese gleiten in den

*° Schaltstücken 22 zwischen den Lamellen 23 abwärts und spannen dabei die Federn 21. Die Kontakte zwischen den Schaltstiften 24, 26 und den Hülsen 18 einerseits sowie diesen und den Schaltstücken 22 anderseits bleiben dabei aufrechterhalten, so daß der Strom aus dem Zuführungsbolzen 27 über die Hülse 17, das Schaltstück 22, die Hülse 18, den Stift 24 und die Strombrücke 14 fließt. Die Strombrücke bewegt sich bis unter den Spiegel 37

der Schaltflüssigkeit, und erst in der gestrichelt angegebenen Lage 46 werden die Kontakte getrennt und dadurch die Lichtbogen gezogen. Laufen nämlich die Auflaufflächen 33, 34 auf die Anschlagstücke 35, 36 auf, so werden die Zugstangen 31, 32 nach links bzw. nach rechts gezogen, die Sperrhaken 20, 29 gelüftet und dadurch die Hülsen 18 freigegeben. Diese werden durch die gespannten Federn 21 aufwärts geschnellt. Es entsteht nun wegen der Abwärtsbewegung der Strombrücke 14 und der gleichzeitigen Aufwärtsbewegung der Hülsen 18 eine besonders schnelle Kontakttrennung. Die Lichtbogen werden dabei zwischen den Abbrennschaltstücken 19 und den Schaltstiften 24 bzw. 26 unter Wasser gezogen und sind daher von Anbeginn der starken Löschwirkung des Wassers ausgesetzt. Uni: bei dom großen Luftpolster, welches sich oberhalb des Wasserspiegeis im Kessel, befindet, ein zu starkes Verdrängen des Wassers zu verhindern, kann man oberhalb des Wasserspiegels eine Isolierplatte 60 mit schlitzförmiger Öffnung für den Durchtritt der Strombrücke anbringen. Die Isolierplatte kann auch aus Holz sein. Sobald die Abbrennschaltstücke 19 in den Luftstrom oberhalb des Wassers treten, werden in der Regel die Lightbögen bereits erloschen sein. Bei geöffnetem Schalter liegen dann die spannungführenden Teile ganz in der gut isolierenden Luft, und unter der Flüssigkeit befindet sich nur die nicht spannungführehde Schaltbrücke. Infolgedessen ist die Stromleitung durch die Flüssigkeit nach der Kesselwandung vermieden, und es können auch keine elektrolytischen Erscheinungen auftreten. Die Isolierumkleidungen 40 bis 45 erhöhen die Isolierung, so daß der Kessel 10 näher an die Schalterpole herangebracht werden kann. Auf der Strombrücke 14"kann man zur Erhöhung der Löschwirkung Expansionskammern, Deion-Grids o. dgl. anbringen, welche die Schaltstifte 24, 26 umgeben. Hierzu müssen die Schaltstifte 24, 26 etwas kürzer gehalten werden, wie in Fig. 1 dargestellt, und die Sperrung der Hülsen 18 muß anders ausgeführt werden. Die Sperrung der Hülsen 18 braucht nicht mechanisch, sondern sie kann auch z. B. durch Druckluft gelöst werden. Man kann auch den Federantrieb 21 durch einen Druckluftantrieb ersetzen und diesen in Abhängigkeit von der Stellung der Schaltertraverse steuern, wodurch eine besondere Sperrung für die Hülsen 18 erspart werden kann.

Fig. 3 zeigt einen Pol eines Schalters. 50 ist der Schalterkessel, 51 der Durchführungsisolator, 52 das feststehende Schaltstück, 53 die Strombrücke mit dem Schaltstift 54. 5 5 ist eine glockenförmige Isolierhülle, die an dem Isolator 51 befestigt ist und Luft enthält. Sie hält daher den Spiegel der Schaltflüssigkeit ah der Unterbrechungsstelle auf der durch die Marke 56 bezeichneten Höhe, also unterhalb des feststehenden Schaltstückes. Der in der Flüssigkeit liegende Teil des BoI-zens 54 und der Strombrücke 53 sind isoliert, so daß in geschlossenem Zustand des Schalters auch keine spannungführenden Teile in der Schaltflüssigkeit liegen. Der Spiegel der Schaltflüssigkeit im Kessel ist mit 57 bezeichnet.

Der Schalter nach Fig. 3 kann in ähnlicher * Weise, wie in Fig. 1 dargestellt, mit Gegenschaltstücken für die auf der Strombrücke befestigten Schaltstücke versehen sein, welche durch die Strombrücke abwärts unter den Flüssigkeitsspiegel gezogen werden. Zweckmäßig ist es dabei, beim Unterbrechungsvorgang die Teile, an welchen die Tauehglocken 55 befestigt sind, eine Aufwärtsbewegung ausführen zu lassen, so daß die Tauehglocken über den Spiegel 57 der Flüssigkeit im Kessel gelangen und dadurch das Luftpolster in ihnen erneuert wird.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. ölloser Leistungsschalter, insbesondere in dreipoliger Ausführung, bei dem die Unterbrechungsstelle nur vorübergehend für die Löschung des Unterbrechungslichtbogens allseitig von einer Schaltflüssigkeit von höherem Leitvermögen als öl umgeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung der Schaltteile, wie beim . gewöhnlichen ölschalter ng üblich, in einem gemeinsamen, die Schaltflüssigkeit enthaltenden Kessel, die spannungführenden Schaltteile in ein- und ausgeschaltetem Zustand gegen die Flüssigkeit isoliert sind.

2. ölloser Leistungsschalter nach Anspruch, i, dadurch gekennzeichnet, daß die

Trennung der Kontakte in Luft beginnt und die Lichtbögen dann unter den Flüssigkeitsspiegel gezogen werden.

3. ölloser Leistungsschalter nach An-Spruch i, dadurch gekennzeichnet, daß be-

weglicheLichtbogenschaltstücke beim Ausschalten vor dem Unterbrechungsvorgang . durch die bewegliche Sdialtbrücke unter die Flüssigkeit gezogen und nach der Konto takttrennung aus der Flüssigkeit aufwärts bewegt werden.

4. ölloser Leistungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbogenschaltstücke mit Kraftspeiehern und Mitnehmervorrichtung nach Art der bekannten Schnellkontakte,, ausgebildet sind.

5. ölloser Leistungsschalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an den Unterbrechungsstellen taucherglokkenartigei Gebilde angebracht sind, die den Flüssigkeitsspiegel unterhalb der spannungführenden Schaltstücke halten.

6. .ölloser Leistungsschalter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Flüssigkeitsspiegeis im Schalterkessel eine Isolierplatte mit Öffnungen für den Durchtritt der Kontakte bzw. der Strombrücke angebracht ist.

7. ölloser Leistungsschalter nach An-Spruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die in Luft befindlichen spannungführenden Teile mit einer Isolierumkleidung versehen sind.

8. ölloser Leistungsschalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsinhalt des Schalterkessels, insbesondere durch isolierte Aufstellung des Kessels, gegen Erde isoliert ist, so daß der Abstand der spannungführenden Schaltstücke vom Flüssigkeitsspiegel entsprechend vermindert werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen