DE643192C

DE643192C - Electric switch

Info

Publication number: DE643192C
Application number: DES108386D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Floris Koppelmann
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1933-02-19
Filing date: 1933-02-19
Publication date: 1937-03-31

Description

REICHRICH

NTAMTNTAMT

Die Erfindung betrifft elektrische Schalter für hohe Spannungen, deren Kontakte nicht in Isolieröl, sondern in einem Dielektrikum von verhältnismäßig geringerer Durch-Schlagsfestigkeit bewegt werden. Bei solchen Schaltern tritt der Nachteil ein, daß bei der Einschaltung schon bei relativ großer Kontaktentfernung die Trennstrecke überschlägt. Der dadurch gezündete Einschaltlichtbogen beschädigt die Schalterteile und entwickelt einen hohen Gegendruck, der das Einschalten sehr erschweren und unter Umständen sogar verhindern kann. Besonders treten diese Nachteile *bei Hochspannungsschaltern mit gasförmigem Dielektrikum und halb leitender Schaltflüssigkeit auf.The invention relates to electrical switches for high voltages, the contacts of which do not in insulating oil, but in a dielectric with a relatively lower dielectric strength be moved. Such switches have the disadvantage that when they are switched on, even with a relatively large contact distance the isolating distance rolls over. The inrush arc ignited as a result damages the switch parts and develops a high back pressure, which makes switching on very difficult and in some circumstances even can prevent. These disadvantages * occur in particular with high-voltage switches gaseous dielectric and semi-conductive switching fluid.

Die Erfindung löst die Aufgabe, eine frühzeitige Zündung des Einschaltlichtbogens zu vermeiden. Sie macht dabei von einer in der Nähe des festen Schaltstückes angeordneten isolierten Hilfselektrode Gebrauch, der das ganze oder ein wesentlicher Teil des Potentials des Gegenschaltstückes aufgedrückt wird und die das stationäre elektrische Feld auf Teilen der Unterbrechungsstrecke zwischen den _v Schaltstücken ganz oder zum Teil aufhebt. Diese Anordnung ist schon vorgeschlagen worden, um den Ausschaltvorgang zu verbessern. The invention solves the problem of avoiding premature ignition of the switch-on arc. It makes use of an insulated auxiliary electrode located near the fixed contact piece, which presses on all or a substantial part of the potential of the counter-contact piece and which completely or partially cancels _{the steady electric field on parts of the interruption path between the v contact pieces.} This arrangement has already been proposed in order to improve the turn-off process.

Die Erfindung besteht darin, daß die Hilfselektrode nur eine enge Öffnung für den Durchtritt des beweglichen Schaltstiftes aufweist und zwecks Abschirmung des wesentlichsten Teiles der Schaltstrecke von elektrischen Feldlinien beim Einschalten in der Einschaltrichtung unmittelbar vor dem feststehenden Schaltstück angeordnet ist und durch die Einschaltbewegung in einer Stellung des Einschaltkontaktes, wo dieser noch vor der Schirmelektrode steht, an die Gegenspannung angeschlossen wird.The invention is that the auxiliary electrode only a narrow opening for the Has passage of the movable switch pin and for the purpose of shielding the most essential Part of the switching path of electrical field lines when switching on in the switching-on direction is arranged directly in front of the fixed contact and by the closing movement in a position of the closing contact, where this is still in front of the shield electrode, is connected to the counter voltage.

Die Wirkung der Erfindung beruht auf der an einem bestimmten Punkt der Einschaltstrecke einsetzenden elektrischen Entlastung der Trennstrecke zwischen Abschirmelektrode und beweglichem Schaltstück durch die Abschirmelektrode. Infolge der engen Öffnung der Abschirmelektrode ist nämlich der Durchgriff des stationären elektrischen Feldes durch die Abschirmelektrode hindurch nach dem beweglichen Schaltstück nur gering, sobald der Ab schirm elektrode das Potential des beweglichen Schaltstückes aufgedrückt ist. Das ganze elektrische Feld konzentriert sich von diesem Augenblick an auf die unmittelbare Umgebung des festen Schaltstückes, und die Isolation, mit welcher die Abschirmelektrode umkleidet ist, wird mit der ganzen Spannung beansprucht. Die Zündung des Einschaltlichtbogens erfolgt erst, wenn sich das bewegliehe Schaltstück dem Gegenschaltstück so weit genähert hat, daß die unmittelbar zwi-The effect of the invention is based on that at a certain point in the switch-on path electrical discharge of the separating distance between the shielding electrode and movable contact piece through the shielding electrode. As a result of the narrow opening the shielding electrode is the penetration of the steady electric field through the shielding electrode through after the movable contact piece only slightly as soon as the From the shield electrode the potential of the moving contact is pressed. That whole electric field is concentrated from that moment on to the immediate Around the fixed contact piece, and the insulation with which the shielding electrode is clad, is stressed with all the tension. The ignition of the switch-on arc only takes place when the moving contact piece moves like this to the counter contact piece has come close to the fact that the

*) Von dent Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent searcher stated as the inventor:

Dr.-Ing. Floris Koppelmann in Berlin-Siemensstadt.Dr.-Ing. Floris Koppelmann in Berlin-Siemensstadt.

sehen den beiden Schaltstücken sich ausbildenden Feldlinien überwiegen.see the two contact pieces developing field lines predominate.

Die Isolation für die Umkleidung der Abschirmelektrode kann eine feste oder flüssige sein. Der Schaltstiftöffnung in der Abschirmelektrode wird zweckmäßigerweise, um den Durchgriff der Feldlinien möglichst gering zu machen, die Form eines Rohres gegeben, welches innen mit der Isolation ausgekleidet ist. ίο Aus dem gleichen Grunde ist es zweckmäßig, einen dünnen Schaltstift zu wählen.The insulation for the covering of the shielding electrode can be solid or liquid be. The switch pin opening in the shielding electrode is expediently around the To make penetration of the field lines as low as possible, given the shape of a tube, which is lined with insulation on the inside. ίο For the same reason, it is advisable to choose a thin switch pin.

Die Abschirmelektrode kann während des Einschaltvorganges entweder unmittelbar oder mittelbar mit dem beweglichen Schalterpol verbunden werden. Z. B. kann die Abschinnelektrode leitend mit einem in der Ausschaltrichtung vorgeschobenen Kontakt für den beweglichen Schaltstift verbunden sein.The shielding electrode can either immediately or during the switch-on process be indirectly connected to the movable switch pole. For example, the clipping electrode conductive with a contact advanced in the disconnection direction for the movable one Be connected switch pin.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. In der Figur bedeutet 10 das feststehende Schaltstück des Schalters, 11 den beweglichen Schaltstift. Der Strom wird durch die Leitung 12 dem feststehenden Schaltstück zugeführt und vom Gleitkontakt 13 abgenommen. 14 ist eine sich rings um die Achse der Unterbrechungsstrecke erstreckende Abschirmelektrode, welche in einem Isolator 15, beispielsweise aus einem Faserstoffisoliermaterial oder aus keramischem Material, eingebettet ist. Die Abschirmelektrode 14 ist in nächster Nähe des feststehenden Schaltstückes 10 angeordnet und besitzt nur eine enge Öffnung 21 für den Durchtritt des Schaltstiftes 11, so daß nur ein geringes Durchgreifen von elektrischen Feldlinien von dem Schaltstück ι ο nach dem Schaltstift 11 stattfindet. Aus dem gleichen Grunde ist die Abschirmelektrode 14 an der Öffnung verbreitert, so daß die Durchtrittsöffnung 21 für den Schaltstift 11 kanal!" örmig ist. 16 ist ein in der Ausschaltrichtung vorgeschobener Kontakt, der durch die Leitung 17 mit der Abschirmelektrode 14 verbunden ist. 18 ist eine Löscheinrichtung für den Unterbrechungslichtbogen, bestehend aus einem Isolierkörper mit einem engen Kanal 19 für den Schaltstift, in welchen quer zu seiner Richtung ein Kanal 20 für die Zuleitung einer Druckflüssigkeit mündet.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. In the figure 10 means the fixed contact piece of the switch, 11 the movable switch pin. Of the Current is fed through line 12 to the stationary contact and from Sliding contact 13 removed. 14 is a self shielding electrode extending around the axis of the interruption section, which in an insulator 15, for example made of a fibrous insulating material or of ceramic Material, is embedded. The shield electrode 14 is in close proximity to the stationary one Switching piece 10 arranged and has only a narrow opening 21 for the passage of the switching pin 11, so that only a slight penetration of electrical field lines of the switching piece ι ο after the switching pin 11 takes place. For the same reason, the shielding electrode 14 is widened at the opening, so that the passage opening 21 for the Switch pin 11 is channel! "Shaped. 16 is an in The contact advanced in the direction of switch-off, the contact through the line 17 with the shielding electrode 14 is connected. 18 is a quenching device for the interruption arc, consisting of an insulating body with a narrow channel 19 for the switch pin, in which transversely to its direction a channel 20 for the supply of a pressure fluid flows out.

Bei geöffnetem Schalter steht der Schaltstift 11 in der Entfernung U vom Schaltstück ι o. Wird beim Einschalten die Trennstrecke T unterschritten, so besteht ohne besondere Vorkehrungen die Gefahr eines vorzeitigen Über-Schlags und damit der Zündung eines Einschaltlichtbogens. In der Entfernung 7" vom festen Schaltstück, also an einem Punkte, an dem mit Sicherheit noch kein Überschlag erfolgt ist, berührt nun der Schaltstift 11 den Kontakt 16, wodurch der Abschirmelektrode 14 die Spannung des Schaltstiftes aufgedrückt wird. Infolgedessen wird der ganze, oberhalb der Elektrode 14 liegende Raum feldlinienfrei, da er durch die Elektrode 14 bis auf den geringen Durchgriff von Feldlinien durch die ..öffnung 21 abgeschirmt wird, und die FeId-' linien bilden sich nunmehr zwischen der Elektrode 14 und dem Schaltstück 10 aus. ^Dieses Feldlinienbild ist in der Zeichnung dargestellt. Die Isolation 15 der Zwischenelektrode 14 muß infolgedessen die ganze Spannungsbeanspruchung tragen. When the switch is open, the switching pin 11 is at a distance U from the contact piece ι o. If the separation distance T is not reached when switching on, there is a risk of premature flashover and thus the ignition of a switch-on arc without special precautions. At a distance of 7 "from the fixed contact, i.e. at a point at which no flashover has definitely occurred, the switch pin 11 now touches the contact 16, whereby the voltage of the switch pin is impressed on the shielding electrode 14 The space lying around the electrode 14 is free of field lines, since it is shielded by the electrode 14 except for the slight penetration of field lines through the opening 21, and the field lines are now formed between the electrode 14 and the contact piece 10. ^ This The field line pattern is shown in the drawing, which means that the insulation 15 of the intermediate electrode 14 must bear the entire voltage stress.

Da auf dem weiteren Einschaltwege, solange sich der Schaltstift oberhalb der Abschirmelektrode 14 bewegt, eine Spannungsbeanspruchung der Strecke vom Schaltstift bis zur Abschirmelektrode nicht vorhanden ist, kann auch kein Einschaltlichtbogen zünden. Dieser zündet erst, wenn der Schaltstift sich in der Öffnung 21 befindet, wobei die Feldliniendichte an der Schaltstiftspitze sehr stark ansteigt. Dieser kurze Einschaltlichtbogen, der erst unmittelbar vor der Kontaktberührung gezündet wird, hat jedoch keine nachteiligen Wirkungen mehr.Since on the further switch-on path, as long as the switch pin is above the shielding electrode 14 moves, a voltage stress on the route from the switch pin Until the shielding electrode is not present, a switch-on arc cannot ignite. This only ignites when the switching pin is in the opening 21, wherein the field line density at the tip of the switch pin increases very sharply. This short start-up arc, which is only ignited immediately before contact is made, however, no longer has any adverse effects.

Beim Ausschalten wird der Lichtbogen durch die Öffnung 21 der Zwischenelektrode hindurchgezogen. Um eine Beschädigung der Isolation der Zwischenelektrode durch den Lichtbogen zu vermeiden, kann es empfehlenswert sein, diese unter Flüssigkeit anzuordnen.When switching off, the arc is through the opening 21 of the intermediate electrode pulled through. To avoid damage to the insulation of the intermediate electrode by the To avoid electric arcs, it may be advisable to place them under liquid.

Am Ende der Ausschaltbewegung wird der Lichtbogen durch den Löschkanal 19 der Löschvorrichtung 18 hindurchgezogen. In diesen wird durch die Flüssigkeitsleitung 20 Flüssigkeit von einigen Atmosphären Druck hineingedrückt, und dadurch wird der Lichtbogen beim ersten Stromnulldurchgang gelöscht. At the end of the switch-off movement, the arc is through the extinguishing channel 19 of the Extinguishing device 18 pulled through. In these 20 liquid is through the liquid line is pushed in by a few atmospheres of pressure, and this extinguishes the arc at the first current zero crossing.

Die Form der Zwischenelektrode richtet sich nach der Verteilung des elektrischen Potentials in der Umgebung der Schaltstücke des Schalters. Man kann ihr z. B. eine nach abwärts gekrümmte Form, wie sie in der Figur dargestellt ist, geben. In vielen Fällen i°5 wird es zweckmäßig sein, ihr eine nach aufwärts gekrümmte Form zu geben, etwa die Form eines Bechers.The shape of the intermediate electrode depends on the distribution of the electrical potential in the vicinity of the contact pieces of the switch. You can z. B. a downwardly curved shape as shown in the Figure is shown give. In many cases i ° 5 it will be useful to give it an upwardly curved shape, such as the Shape of a mug.

Die elektrische Verbindung der Abschirmelektrode mit dem beweglichen Schaltstück i»° kann auch auf andere Weise als durch einen Gleitkontakt erfolgen, z. B. durch einen vom Schaltergetriebe gesteuerten Kontakt. Man kann die Abschirmelektrode auch mittelbar, z. B. über Kondensatoren, mit dem beweg- 1 *5 liehen Schaltstück verbinden.The electrical connection of the shielding electrode with the movable contact piece i »° can also be done in ways other than sliding contact, e.g. B. by one of the Switch gear controlled contact. The shielding electrode can also be used indirectly, z. B. via capacitors, with the moving 1 * 5 Connect borrowed contact piece.

Claims

Patent claims:

I. Switch, whose contact pieces in a dielectric of in relation to Oil of lower dielectric strength are arranged with near the solid

Switching piece arranged isolated auxiliary electrode, the whole or an essential Part of the potential of the counter-contact is pressed 'and the stationary electric field on parts of the interruption path between the switching pieces completely or partially cancels, characterized in that the auxiliary electrode has only a narrow opening for the passage of the having movable switching pin and for the purpose of shielding the essential part of the switching path of electrical Field lines when switching on in the switching on direction immediately before the fixed Switching piece is arranged and by the Schaltbeiwegung · in one Position of the switch-on contact, where it is still in front of the shield electrode the counter voltage is connected.

2. Switch according to claim i, characterized in that connecting the The shield electrode is connected to the countervoltage by one that is advanced in the disconnection direction Contact is made for the movable switch pin, which is conductively connected to the shield electrode.

3. Switch according to claim 1, characterized in that the switch pin opening in the shield electrode in the form of a tube surrounds a thin switch pin.

4. Switch according to claim 1, characterized in that the shield electrode is capacitively coupled with the counter-contact piece.

For this purpose ι sheet of drawings

BERLIN*. PRINTED IN THE