DE69017752T2

DE69017752T2 - Mittelspannungsschalter für hohen Nennstrom.

Info

Publication number: DE69017752T2
Application number: DE69017752T
Authority: DE
Inventors: Denis Dufournet; Michael Perret
Original assignee: GEC Alsthom SA
Current assignee: Alstom Holdings SA
Priority date: 1989-05-19
Filing date: 1990-05-14
Publication date: 1995-07-13
Anticipated expiration: 2010-05-15
Also published as: US4996398A; CA2017127C; JP2568296B2; DE69017752D1; EP0398213A1; ATE120030T1; JPH0329230A; FR2647254A1; FR2647254B1; ES2070203T3; CA2017127A1; EP0398213B1; BR9002332A; DK0398213T3; CN1050286A; CN1022270C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Leistungsschalter mit dielektrischem Gas und Blaswirkung, und insbesondere einen Mittelspannungsschalter, über den erhebliche Ströme fließen (mehrere tausend Ampère). Ein solcher Schalter findet Anwendung in Kraftwerken am Ausgang eines Wechselstromgenerators und vor dem Spannungserhöhungstransformator.
Ein Schalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist beispielsweise aus der Druckschrift FR-A-1 458 334 bekannt.
In einem solchen Schalter besteht der bewegliche Dauerkontakt, über den der Dauerstrom fließt, oft aus einem Kupferrohr verhältnismäßig großer Masse, das beim Ausschalten zusammen mit dem Lichtbogenkontakt schnell angetrieben wird. Die für dieses Manöver erforderliche Energie ist groß, da sie proportional zum Produkt aus der Masse der bewegten Organe und dem Quadrat der Verschiebungsgeschwindigkeit dieser Organe ist. Alle Konstrukteure versuchen, diese Betätigungsenergie zu verringern, da sie für die Kosten der Steuerung der Trennanlage große Bedeutung hat.
Ein Ziel der Erfindung ist es, einen Schalter anzugeben, in dem sowohl die Masse als auch die Verschiebegeschwindigkeit des beweglichen Kontakts beim Ausschalten im Vergleich zu denen des Standes der Technik verringert werden, ohne daß die hohe Geschwindigkeit der Lichtbogenkontakte verringert würde.
Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch den in Anspruch 1 definierten Schalter, indem der bewegliche Hauptkontakt von den beweglichen Organen abgekoppelt wird in indem der bewegliche Hauptkontakt aus einem kurzen Element gebildet wird, der einem Verschiebungsmittel zugeordnet ist, welches ihm beim Ausschalten eine geringere Geschwindigkeit verleiht als dem beweglichen Organ.
Hinsichtlich von Merkmalen gewisser bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung wird auf die Unteransprüche verwiesen.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit Hilfe der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Figur 1 zeigt schematisch im axialen Halbschnitt einen erfindungsgemäßen Schalter im eingeschalteten Zustand.
Figur 2 zeigt schematisch im axialen Halbschnitt denselben Schalter während des Ausschaltens.
Der teilweise und im Halbschnitt entlang der Achse x-x in Figur 1 gezeigte Schalter enthält eine isolierende Hülle 1, die ein mit einem Gas guter dielektrischer Eigenschaften wie z.B. Schwefelhexafluorid (SF&sub6;) unter einem Druck von einigen Bar gefülltes Volumen 2 begrenzt.
Die ortsfesten Organe enthalten einen ortsfesten Hauptkontakt bestehend aus Fingern 3 und einen ortsfesten Lichtbogenkontakt bestehend aus einem Rohr 4 mit einem Ende 4A aus einer gegen den Lichtbogen beständigen Legierung, beispielsweise einer Legierung auf Wolframbasis. Die Kontakte 3 und 4 sind an einen nicht sichtbaren ersten Stromanschluß angeschlossen. Die ortsfesten Organe enthalten weiter einen Kranz von Fingern 6, die von einem ortsfesten Ring 7 getragen werden. Die Finger 6 besitzen auf der Innenseite des Ringes einen ringförmigen Anschlag 8. Der ortsfeste Ring 7 ist elektrisch mit einem zweiten, nicht sichtbaren Stromanschluß verbunden.
Der ortsfeste Ring 7 trägt ein Rohr 9, das konzentrisch zur Achse x-x liegt und mit dem Ring gemeinsam hergestellt ist. Dieses Rohr endet in einem Kolben 10, der ein in einer Richtung wirkendes Rückschlagventil 11, eine Dichtung 12 und elektrische Gleitkontakte 13 trägt.
Die beweglichen Organe enthalten einen Lichtbogenkontakt, bestehend aus einem zur Achse x-x konzentrischen Rohr 15, dessen eines Ende 15A aus einem gegenüber dem Lichtbogens beständigen Material besteht.
Dieses Rohr 15 ist mit einem koaxialen Rohr 16 fest verbunden, mit dem zusammen es einen Blaszylinder definiert, der um den unbeweglichen Kolben 10 herum verschiebbar ist. Die Abdichtung zwischen dem Kolben 10 und dem Zylinder 16 erfolgt durch die Dichtung 12. Der Stromübergang zwischen dem Rohr 15 und dem Kolben 10 wird durch die Gleitkontakte 13 gesichert. Das Rohr 16 trägt eine Blasdüse 17 aus Isoliermaterial.
Die Rohre 15 und 16 bestehen vorzugsweise aus einem gemeinsamen Bauteil. Löcher 18, die in den die beiden Rohre miteinander verbindenden Bereich gebohrt sind, ergeben einen Durchlaß zwischen dem Zylindervolumen 20 und dem Volumen 21 zwischen dem Rohr 15 und der Blasdüse 17.
Das Rohr 15 verlängert sich in einem Bauteil 22, das an einen nicht dargestellten Betätigungsschaft angeschlossen ist. Löcher 15B im Rohr 15 und Löcher 9A im Bohr 9 sichern beim Öffnen des Schalters die Abfuhr heißen Gases in Richtung auf das Volumen 2.
Der bewegliche Hauptkontakt besteht aus einem kurzen metallischen Zylinder 30, der mit den Fingern 3 und 6 zusammenwirkt. Dieser Zylinder ist am Ende eines Rohrs 31 befestift, das in einem Ring 32 endet (in einer Variante könnte das Rohr durch eine Gruppe von Stäben ersetzt sein, die entlang von Mantellinien eines Zylinders verlaufen).
Eine Feder 33, die gespannt ist, wenn der Schalter eingeschaltet ist (Figur 1), liegt zwischen dem ringförmigen Anschlag 8 und dem Ring 32.
Die Betriebsweise des Schalters wird nun erläutert:
- Im eingeschalteten Zustand (Figur 1) fließt der Strom über die Finger 3, das Rohr 30, die Finger 6 und den Ring 7.
- Beim Öffnen des Schalters (Figur 2) wird das Rohr 22 mit größer Geschwindigkeit (V2) in der Figur nach rechts verschoben.
Das Rohr 30 hebt von den Fingern 3 mit einer geringeren Geschwindigkeit (V1) ab, die von der Energie der Feder 33 geliefert wird.
Während der Hauptkontakt 30 sich von den Fingern 3 löst und eine Strecke L1 mit einer Geschwindigkeit V1 zurücklegt, wurden die Lichtbogenkontakte gegeneinander um eine Strecke L2 größer L1 mit einer Geschwindigkeit V2 größer als V1 verschoben.
Nach der Trennung der Hauptkontakte 30 und 3 fließt der Strom über die Rohre 4, 15, die Kontakt 13, das Rohr 9 und den Ring 7.
Die Fortsetzung des Öffnungsvorgangs (Ausblasen des Lichtbogens) erfolgt wie in bekannten Schaltern, bei denen der Lichtbogen ausgeblasen wird. Beim Einschalten öffnet das Rückschlagventil 11 und vermeidet jeden Unterdruck im Volumen 20.
Indem erfindungsgemäß der übliche Dauerkontakt durch einen Kontakt ersetzt wird, der nicht mehr mit den beweglichen Organen gekoppelt ist, ergibt sich eine deutliche Ersparnis an Gewicht bezüglich der beweglichen Organe (diese Ersparnis beträgt etwa ein Drittel im Vergleich zu Schaltern gleichen Typs gemäß dem Stand der Technik). Parallel dazu verringert sich die Geschwindigkeit des beweglichen Hauptkontakts. Daraus ergibt sich ein deutlicher Gewinn hinsichtlich der einzusetzenden Energie, um den Schalter zu betätigen.
In dem beschriebenen Beispiel wurde als Mittel zur Betätigung des beweglichen Hauptkontakts eine Feder verwendet. Eine andere Möglichkeit besteht darin, ein an die beweglichen Organe gekoppeltes Hubelsystem zu verwenden, wie es dem Fachmann wohlbekannt ist.
Es sei bemerkt, daß die Erfindung auch auf Schalter anwendbar ist, die Mittel zur Erzeugung eines Sekundärlichtbogens besitzen, der zum Ausblasen des Lichtbogens und/oder zur Betätigung des Schalters beim Ausschalten beiträgt.

Claims

1. Schalter mit einem dielektrischen Gas zum Ausblasen des Lichtbogens, mit einem ortsfesten Hauptkontakt (3), einem ortsfesten Lichtbogenkontakt (4) und beweglichen Organen, die mit einem Steuerschaft gekoppelt sind und einen beweglichen Lichtbogenkontakt (15-15A) sowie einen bezüglich eines ortsfesten Kolbens (10) verschiebbaren Blaszylinder (16) aufweisen, wobei der Schalter weiter einen beweglichen Hauptkontakt (30) enthält, der mit den beweglichen Organen nicht fest verbunden ist und ein kurzes zylindrisches Element bildet, das beim Schließen des Schalters mit dem ortsfesten Hauptkontakt (3) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Organe unmittelbar mit dem Steuerschaft verbunden sind, während der bewegliche Hauptkontakt (30) beim Öffnen des Schalters von einem Mittel angetrieben wird, das ihm ursprünglich eine geringere Geschwindigkeit als die der beweglichen Organe verleiht.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Hauptkontakt (30) ein Rohr ist.

3. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Hauptkontakt (30) von Stangen gebildet wird, die entlang gewisser Mantellinien eines Zylinders verlaufen.

4. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Antrieb des beweglichen Hauptkontakts eine Feder (33) ist, die sich mit einem ersten Ende an einem festen Anschlag (8) und mit einem zweiten Ende an einem Anschlag (32) abstützt, der mit dem beweglichen Hauptkontakt (30) fest verbunden ist.