DE678746C - Druckgasschalter mit in Reihe geschaltetem Trennschalter - Google Patents

Druckgasschalter mit in Reihe geschaltetem Trennschalter

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Publication number
DE678746C
DE678746C DEA74824D DEA0074824D DE678746C DE 678746 C DE678746 C DE 678746C DE A74824 D DEA74824 D DE A74824D DE A0074824 D DEA0074824 D DE A0074824D DE 678746 C DE678746 C DE 678746C
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DE
Germany
Prior art keywords
switch
switching
contacts
compressed gas
power switch
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Expired
Application number
DEA74824D
Other languages
English (en)
Inventor
Werner Uebermuth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AEG AG
Original Assignee
AEG AG
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Publication date
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02Details
    • H01H33/24Means for preventing discharge to non-current-carrying parts, e.g. using corona ring

Landscapes

  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Circuit Breakers (AREA)

Description

  • Druckgasschalter mit in Reihe geschaltetem Trennschalter Bei den Leistungsschaltern ist es allgemein üblich, nach dem Löschen des Unterbrechungslichtbogens die Kontakte in der gleichen Richtung, in der die Bewegung während des Löschvorganges erfolgte, weiterzubewegen bis ,auf einen Abstand, der außer der wiederkehrenden Spannung auch die Stoß-und Prüfspannung abriegelt. Das Bemessen des Abstandes, um die wiederkehrende Spannung ;abzuriegeln, wird hierbei durch den Sicherheitsgrad der Anlage festgelegt. Wird dieser ,auf eine bestimmte Größenordnung festgesetzt und der geradlinige Weg zur Kontakttrennung bis auf den entsprechenden Abstand beibehalten, so ergeben sich bei Druckgasschaltern sehr große Abmessungen in Richtung der Schaltbewegung, wodurch außer dem erheblichen Raumbedarf erhöhte Herstellungskosten bedingt werden.
  • Es sind bereits Druckgasschalter bekannt, bei denen man einen kleinen Schaltraum dadurch erhält, daß man mit diesem einen besonderen Trennschalter kombiniert. Der Schaltraum übernimmt hierbei die Leistungsunterbrechung, während der Trennschalter die Isolation für alle auftretenden Spannungen auszuhalten hat. Bei der bekannten Anordnung ist der Schältweg des Leistungsschalters so klein, daß er nur bei vorhandenem Druck die Spannung verträgt. Das hat aber den Nachteil, daß man den Leistungsschalter auch vor dem Einschalten unter Druck setzen muß, da andernfalls nach Einlegen des Trennmessers ein Überschlag an der Schaltstrecke erfolgen würde.
  • Ferner ist vorgeschlagen worden bei Schaltern ohne Beblasung der Kontakte durch strömendes Löschmedium, die Kontakte mit elektrostatisch wirkenden Schutzringen zu umgeben. Abgesehen davon, daß hierbei infolge des Fehlens des geeigneten strömenden Löschmediums nur eine geringe überschl.agsfestigkeit zwischen den Kontakten erreicht werden kann, ,ändert sich-dabei infolge der Lagenveränderung mindestens eines der mit den Kontakten verbundenen Schutzringe das an und für sich nicht vollausgenutzte ielektrostatische Feld bei jedem Schaltvorgang.
  • Schließlich ist es auch bei Druckgasschaltern bekannt, während des Ausschaltvorganges zur Regelung der Druckgasströmung und zur Verkleinerung des Strömungsquerschnittes des Druckgases zwischen die sich trennenden Kontakte Isolierteile hineinzubewegen, in die leitende Einlagen zur Verringerung der Feldstärke eingebettet sind. Diese Einlagen dienen aber zur Verringerung der Feldstärke an den Kontakten, um Rückzündungen unmittelbar nach dem Erlöschen des Lichtbogens zu verhindern, und nicht zur Erhöhung der überschlagsfestigkeit in der Ausschaltbewegung.
  • Demgegenüber geht die Erfindung zur -Beseitigung der beim Ab- bzw. Einschalten entstehenden Nachteile von folgenden überlegungen aus. Beim Entwerfen und Bauen der Schalter und Schaltanlagen hat man zu unterscheiden einerseits zwischen den Beanspruchungen, die der Schaltstrecke durch den Abschaltvorgang selbst und die daran unmittelbar anschließenden Vorgänge auferlegt werden, andererseits den überbeanspruchungen durch sog. Überspannungen, vor allem durch Gewitterüberspannungen, denen die Höhe der Stationsisolierung letzten Endes angepaßt «erden muß. Die Erfindung geht nunmehr von der Erkenntnis aus, daß diese beiden Beanspruchungen von verschiedener Größenordnung sind. Beispielsweise wird man für die Beherrschung des Abschaltvörganges selbst an die Schaltstrecke folgende Forderungen zu stellen haben: Bei normaler dreiphasiger Abschaltung entfällt auf den zuerst unterbrechenden Pol ein Anteil von 36,70%o der verketteten Spannung. Hat der Schalter einen Doppelerdschluß zu unterbrechen, so erhöht sich dieser Betrag auf tooo;o cler verketteten Spannung. Tritt unmittelbar nach dem Abschalten ein Außertrittfallen der getrennten Zentralen auf, so daß die Spannungsvektoren in Opposition stehen, so entsteht an der Trennstelle eine Spannungsdifferenz vom Betrag der doppelten Phasenspannung, d. h. i i 5 0;ö der verketteten Spannung. Die genannten Werte stellen die stationäre Beanspruchung der Schaltstrecke dar und liegen größenmäßig sämtlich unter den Überbeanspruchungen durch Gewitterüberspannungen. Die letztgenannten erreichen den q.- bis Sfacher_ Scheitelwert der verketteten Spannung.
  • Die bei Druckgasschaltern für hohe Spannung entstehende erhöhte Schwierigkeit, die Schaltstrecke so auszubilden, daß sie beiden Arten von Beanspruchungen standhält, wird durch die Erfindung in einer solchen Weise beseitigt, daß gleichzeitig die oben angegebenen Nachteile des Abschaltvorganges vermieden werden. Die Schaltstrecke selbst bat danach nur den Beanspruchungen des Schaltvorganges standzuhalten, während die viel seltener und dann nur kurzzeitig auftretenden Gewitterüberspannungen durch die Summe von Ausschaltstrecke und einer ergänzenden Trennstelle beherrscht werden, indem durch die geöffnete Trennstelle .die freie Luftstrecke zwischen den zu unterbrechenden Leitungen insgesamt so weit vergrößert wird, daß die Überschlagsfestigkeit eine dem Sicherheitsgrad der übrigen Anlage entsprechende Höhe erreicht.
  • Dies wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß nach der Erfindung die Entfernung der Kontakte des Leistungsschalters so gewählt ist und daß zugleich an der Schaltstelle des Leistungsschalters für die Ausschaltstellung der Kontakte Abschirmungen vorgesehen sind, die das elektrische Feld der Schaltstelle derart homogenisieren, daß die getrennten Kontakte im überdruckfreien Zustande eine höhere Überschlagsfestigkeit als 3,6kV/cm Kontaktentfernung ergeben. 3,6kV/cm stellt hierbei den im wesentlichen den Prüfvorschriften entsprechenden Wert für die Durchbruchfestigkeit dar; dieser Wert würde sich beispielsweise bei einem ioo-kV-Schalter wie folgt ergeben: Dadurch entstehen Erleichterungen bezüglich des Kontakthubes, der somit kurz gewählt werden kann, und des zeitlichen Ablaufes im Hinblick auf Beschleunigung und Verzögerung des beweglichen Schaltstückes; weiterhin wird der hohen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzte, den Schaltraum einschließende Druckgasbehälter ,auf eine gedrungene Bauart gebracht, welche Maßnahme wiederum eine Ersparnis an teurem Isolierwerkstoff für den Druckgasbehälter bedeutet. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme läßt sich die Feldstärke unter Umständen auf mehr als 5 kV bringen, während ohne die Abschirmungen die mittlere Feldstärke höchstens 3,6kV/cm betragen darf und ,die Schaltstrecke entsprechend größer bemessen werden muß. Das Abschirmen hat hierbei noch für den Einschaltvorgang den Vorteil, daß bei einer bestimmten Geschwindigkeit des beweglichen Schaltstückes der unvermeidliche Lichtbogen erst in diner kürzeren Entfernung von dem festen Kontakt entsteht, so daß die Lichtbogendauer dadurch geenüber den üb- t> eichen Anordnungen wesentlich herabgesetzt wird.
  • Auf der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt.
  • Das Leistungsschaltergehäuse ist zusammengesetzt aus einem den Schaltraum einschlie-Lenden isolierten Druckgasbehälter m und einem ihn tragenden Isolator o. Im oberen Teil des einen Schalldämpfer z tragenden Druckgasbehälters in ist ein feststehender Kontakta vorgesehen. Dem Kontakta . ist ein in senkrechter Richtung bewegliches Schaltstück b zugeordnet, das vorzugsweise als Schaltstift ausgebildet ist. Der Kontakt a. und das Schaltstück b dienen zur Herstellung einer Schaltstrecke für die Stromunterbrechung unter Spannung. Diese Schaltstrecke ist so gewählt, daß die Entfernung des Schalt-' stückes b von dem Kontakt a im ausgeschalteten Zustande bzw. der Elektrodenabstand auch bei der abgestellten Druckgaszufuhr groß genug ist, um nicht nur die Stromunterbrechung und somit die Lichtbogenlöschung zu verursachen; sondern auch ein Rückzünden des Lichtbogens zu unterbinden.
  • An der Schaltstelle sind für die Ausschaltstellung der Kontakte a, b Abschirmungen c, d vorgesehen, die Abrundungen aufweisen und insbesondere als Halbkugeln ausgebildet sind; diese besitzen je eine Vertiefung r bzw. s zum Führen bzw. Aufnehmen des beweglichen Schaltstiftes. Die Abschirmungen c, d haben die Aufgabe, das elektrische Feld an der Schaltstrecke zu homogenisieren, damit auch im druckfreien Zustande keine Gefahr eines Überschlages zwischen den Elektroden besteht. Hierbei kann die Feldstärke zwischen den Elektroden im überdruckfreien Zustand auf etwa 5 kV/cm gebracht werden. Die Feldstärke kann :auch darüber hinaus gesteigert werden, so daß z. B. im ausgeschalteten, druckfreien Zustand ,auch Spannungen, die die wiederkehrende Spannung wesentlich überschreiten, beherrscht werden können. Die Anordnung der unteren Abschirmung d und des Schaltstiftes ist dabei so getroffen, daß sie gemeinsam den unter Druck stehenden Schaltraum auf einer Seite abschließen. Zur Unterstützung der Schirmwirkung sind noch Abschirmungsringe e und f am äußeren Teil des den Schaltraum einschließenden Druckgasbehälters in vorgesehen.
  • Das stromlose Schalten wird an einer Trennstelle it, v bewirkt, die außerhalb des Leistungsschalters liegt, wobei der eine Polii der Trennstelle u, v am Isolator o des Leistungsschalters und der andere Pol v an einem außerhalb des Leistungsschalters befindlichen Isolator t gelagert ist. Die Trennstelle u, v stellt die erforderliche Sicherheit her. Der Abstand zwischen den Polen u, v kann dabei auch so groß gewählt werden, daß dadurch den VDE-Bestimmungen Rechnung getragen wird. Zum üfnen der -Trennstelle ist in dem dargestellten Beispiel ein Trennmesser g vorgesehen, das rechtwinklig zum Schaltstift schwenkbar angeordnet ist. Das Trennmesser Z braucht dabei nicht, wie in der Zeichnung .angegeben, in der Zeichenebene, sondern kann z. B. in einer senkrecht zu ihr gelegten Ebene beweglich angebracht sein.
  • Statt einer Trennstelle u, v können hierbei mehrere Trennstellen vorgesehen werden, die beispielsweise an den entgegengesetzten Seiten des Isolators o :angeordnet werden. In der Zeichnung ist die Zufuhr des Druckgases durch einen Pfeil w und das Zu; und Ableiten des Stromes durch .die Pfeile p und g angegeben. -Der Antrieb des Schaltstückes b und des Trennmessers g erfolgt mittels .Gestänge, die im wesentlichen aus Isolierstangen L bestehen, die gemeinsam in dem Isolator o untergebracht sind, der im Gegensatz zum Schaltraum nicht mit Druckgas beaufschlagt wird. Die Antriebsbewegung wird von einer Nokkenwelle 1i über Rollen i, ein in Form eines Schwenkhebels ausgebildetes Übertragungsglied k und Isolierstangen L nacheinander beim Ausschalten zunächst dem Schaltstück b zum Öffnen der Schaltstelle und dann dem Trennmesser g zum Öffnen der Trennstelle mitgeteilt, während beim Einschalten die Bewegung zum Schließen der Schaltstelle und der Trennstelle in umgekehrter Reihenfolge geschieht. Der Nockenantrieb ist hierbei so gewählt, daß jedes Übertragungsglied k zwei gegeneinander versetzte Glieder, z. B. Rollen i, enthält und jede Nockenscheibe n eine Ausnehmung x und eine gleich bemessene Erhebung y aufweist, die über die Rollen i auf das Übertragungsglied k einwirken. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß das Übertragungsglied k stets in beiden Bewegungsrichtungen mit der zugehörigen Nockenscheibe n kraftschlüssig gekuppelt ist. Beim Rückwärtslauf übernimmt somit die Ausnehmung x die Wirkung der Rückwärtsbewegung, statt wie bei normalen Nockenscheiben üblich diese der Wirkung einer Feder zu überlassen, so daß stets volle Antriebsleistung des Schaltmechanismus auf die treibenden Teile, also auf die Schaltkontakte, in beiden Richtungen übertragen wird.

Claims (3)

  1. PATE N.TANS1'1tÜC1-IIL: i. Druckgasschalter mit in Reihe geschaltetem Trennschalter, der nach der Leistungsabschaltung die Spannungstrennung übernimmt, und mit Steuerelektroden am Leistungsschalter für die elektrische Feldverteilung, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung der Kontakte des Leistungsschalters so gewählt ist und daß zugleich an der Schaltstelle des Leistungsschalters 'für die Ausschaltstellung der Kontakte (a, b) Abschirmungen (c, d, e, f) vorgesehen sind, die das elektrische Feld der Schaltstelle derart homogenisieren, daß die getrennten Kontakte (a, b) im überdruckfreien Zustande eine höhere überschlagsfestigkeit als 3,6 kV /cm Kontaktentfernung ergeben.
  2. 2. Druckgasschalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die festen kugelförmig ausgebildeten Abschirmungen (c, d) je eine zentrale Vertiefung (r bzw. s) aufweisen, die zum Führen bzw. zum Aufnehmen des beweglichen Schaltstückes dient.
  3. 3. Druckgasschalter nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das als Schaltstift ausgebildete Schaltstück (b) beim Ausschalten sich nur bis in die Abschirmung (fd) zurückzieht, wobei es zusammen mit dieser den unter Druck stehenden Schaltraum auf der einen Seite abschließt.
DEA74824D 1934-12-13 1934-12-14 Druckgasschalter mit in Reihe geschaltetem Trennschalter Expired DE678746C (de)

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DE466820X 1934-12-13
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1086321B (de) * 1956-07-20 1960-08-04 Licentia Gmbh Hochspannungs-Leistungsschalter mit in Reihe liegendem, angebautem Spannungstrenner
DE1208384B (de) * 1962-11-27 1966-01-05 Bbc Brown Boveri & Cie Druckgasschalter
DE1221332B (de) * 1964-08-21 1966-07-21 Bbc Brown Boveri & Cie Druckgasschalter
DE1264570B (de) * 1964-12-07 1968-03-28 Westinghouse Electric Corp Druckgasschalter

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