DE69614738T2

DE69614738T2 - Selbstbeblasender Druckgasschalter mit rotierendem Lichtbogen

Info

Publication number: DE69614738T2
Application number: DE1996614738
Authority: DE
Inventors: Alain Chapusot; Pierre Chevrier; Jean Claude Faye; Paul Glenat; Steve Rowe
Original assignee: Schneider Electric High Voltage SA
Current assignee: Siemens Transmission and Distribution SA
Priority date: 1995-03-22
Filing date: 1996-03-10
Publication date: 2002-07-04
Anticipated expiration: 2016-03-11
Also published as: CN1138207A; EP0734035A1; CN1068962C; FR2732157B1; ES2161933T3; FR2732157A1; EP0734035B1; DE69614738D1

Description

Die Erfindung betrifft einen Autoexpansions-Leistungsschalter mit Drehlichtbogen, der im Innern eines gasdichten, mit einem Isoliergas hoher dielektrischer Festigkeit, insbesondere Schwefelhexafluorid, gefüllten Gehäuse (30) angeordnet ist, wobei das Gehäuse eine Löschkammer enthält, die
- einen feststehenden Lichtbogen-Ringkontakt, der einer elektromagnetischen Spule zur Erzeugung der Lichtbogendrehung zugeordnet ist, welche Zylinderspule koaxial um den feststehenden Lichtbogenkontakt herum angeordnet ist,
- einen beweglichen Lichtbogen-Hohlkontakt, der zur Einnahme einer Einschalt- und einer Ausschaltstellung mit dem feststehenden Lichtbogenkontakt zusammenwirkt,
- sowie einen, zwischen dem beweglichen Lichtbogen-Hohlkontakt und dem Gehäuse des Leistungsschalters angeordneten Strömungskanal umfaßt.
Ein solcher Leistungsschalter ist aus der Druckschrift EP-A-0240397 bekannt.
Die Lichtbogenlöschung in Autoexpansionsschaltern wird durch den Gasstrom bewirkt, der bei Auftreten des Lichtbogens im Innern der Löschkammer im Strömungskanal erzeugt wird. Bei der Abschaltung kleiner Ströme kann der geringe Anstieg des Gasdrucks ein stationäres Verharren von heißen Gasen in der Nähe des feststehenden Lichtbogenkontakts bewirken. Diese heißen Gase bleiben in einem Bereich der Löschkammer stehen, der vom Gasstrom nicht erfaßt wird, wodurch es manchmal zu Neuzündungen des Lichtbogens im Stromnulldurchgang kommt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Abschaltvorgang in einem Autoexpansions- Leistungsschalter unabhängig von der Höhe des zu unterbrechenden Stroms zu verbessern.
Der erfindungsgemäße Leistungsschalter ist dadurch gekennzeichnet, daß die Löschkammer zusätzlich ein im Innern der Spule angeordnetes Kühlelement enthält, um die heißen Gase in der Nähe des feststehenden Lichtbogenkontakts zu kühlen, wobei das genannte Kühlelement aus einem am feststehenden Lichtbogenkontakt befestigten Strahlungskühlkörper aus Metall besteht.
Nach einer vorzugsweisen Ausgestaltung liegt der Strahlungskühlkörper an der Innenwand eines Hohlzylinders an, der durch eine Isolierstoffschicht von der Spule getrennt ist, wobei der genannte Hohlzylinder aus einem magnetischen Werkstoff besteht, um das Magnetfeld in der Lichtbogenzone zu verstärken. Durch die Anordnung des Strahlungskühlkörpers im Innern der Spule wird ein Verharren von heißen Gasen in der Nähe des feststehenden Lichtbogenkontakts begrenzt.
Nach einem kennzeichnenden Merkmal der Erfindung weist der Strahlungskühlkörper mehrere Kühlrippen auf, um die Wärmeaustauschfläche mit der Stromzuführungsbuchse der Spule zu optimieren.
Daraus resultiert eine wirksame Kühlung der heißen Gase in der Nähe des feststehenden Lichtbogenkontakts, so daß jede Gefahr einer Neuzündung des Lichtbogens im Stromnulldurchgang verhindert wird.
Zum besseren Verständnis ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in der beigefügten Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter Angabe weiterer Vorteile und Merkmale näher erläutert. Dabei zeigt die Zeichnung einen schematischen Längsschnitt durch die Löschkammer eines Autoexpansions-Leistungsschalters, der in der linken Halbansicht in der Ausschaltstellung und in der rechten Halbansicht in der Einschaltstellung dargestellt ist.
Die einzige Zeichnung zeigt eine Löschkammer 10 eines Autoexpansions-Leistungsschalters mit Drehlichtbogen, die im Innern eines (nicht dargestellten) gasdichten, mit einem Isoliergas hoher dielektrischer Festigkeit, insbesondere Schwefelhexafluorid gefüllten Gehäuse 30 angeordnet ist.
Die Löschkammer 10 enthält einen feststehenden Lichtbogen-Ringkontakt 12, der auf der Innenseite der vorderen Stirnfläche 14 einer elektromagnetischen Spule 16 montiert ist. Die hintere Stirnfläche 18 der Zylinderspule 16 ist elektrisch mit einer leitenden Stromzuführungsbuchse 20 verbunden, die gasdicht durch die obere Wand 22 der Löschkammer 10 geführt ist. In Radialrichtung ist zwischen der seitlichen Innenwand der Spule 16 und einem aus magnetischem Werkstoff bestehenden Hohlzylinder 26 eine Isolierstoffschicht 24 angeordnet, die dazu dient, das Magnetfeld in der Lichtbogenzone zu verstärken.
Der feststehende Lichtbogenkontakt 12 ist als Ringbahn ausgebildet, die durch Stoßverbindung mit einem beweglichen Lichtbogenkontakt 28 zusammenwirkt, der am oberen Ende eines aus einem leitenden Werkstoff bestehenden Hohlzylinders 30 befestigt ist. Eine Druckfeder 32 ist dem unteren Ende des Zylinders 30 koaxial zugeordnet, an dem darüber hinaus ein Steuerzapfen 34 ausgebildet ist, der dazu dient, in Translationsrichtung durch einen Gleitkontakt 36 mitgeführt zu werden, der an einem leitenden beweglichen Rohr 38 befestigt ist.
Das bewegliche Rohr 38 ist gasdicht durch eine Öffnung 40 geführt, die in einem, die Löschkammer 10 abschließenden Isolator 42 ausgebildet ist. Der Innenraum der Löschkammer 10 ist mit dem Expansionsraum des Leistungsschaltergehäuses über einen durch den Hohlzylinder 30 begrenzten Strömungskanal 43 verbunden, so daß bei einem durch die Lichtbogendrehung bewirkten Druckanstieg ein Gasstrom erzeugt wird.
Im Innern der Spule 16 ist ein, mit dem allgemeinen Bezugszeichen 44 bezeichnetes Kühlelement angeordnet, das dazu dient, die in der Nähe des feststehenden Lichtbogenkontakts 12 entstehenden heißen Gase zu kühlen. Das vorzugsweise aus Metall bestehende Kühlelement 44 ist als Strahlungskühlkörper 46 ausgebildet, der mit direktem thermischen Kontakt an der Innenwand des Hohlzylinders 26 anliegt und sich auf dem feststehenden Lichtbogenkontakt 12 abstützt. Der Strahlungskühlkörper 46 weist vorzugsweise mehrere ringförmige Kühlrippen 48 auf, um die Wärmeaustauschfläche mit dem umgebenden Gas zu optimieren.
Durch die Anordnung des Strahlungskühlkörpers 46 im Innern der Spule 16 wird ein Verharren von heißen Gasen in der Nähe des feststehenden Lichtbogenkontakts 12, d. h. im ersten, nicht vom Gasstrom erfaßten Abschnitt der Lichtbogenzone begrenzt. Der Lichtbogen wird normal durch den Gasstrom gelöscht, der den Hohlzylinder 30 durchströmt, welcher als Tragkörper für den beweglichen Lichtbogenkontakt 28 dient und den zweiten Abschnitt der Lichtbogenzone bildet.
Die wirksame Kühlung der heißen Gase in der Nähe des feststehenden Lichtbogenkontakts 12 trägt zu einer verbesserten Lichtbogenlöschung und zur Erzielung einer ausgezeichneten dielektrischen Festigkeit bei, da sie jede Gefahr einer Neuzündung des Lichtbogens im Stromnulldurchgang verhindert.
Eine solche Ausbildung des Strahlungskühlkörpers 46 ist besonders zur Abschaltung kleiner Ströme wirksam.
Durch Einsetzen einer Düse mit Diffuser in den Hohlzylinder 30 kann die Gasströmung durch den rohrförmigen beweglichen Lichtbogenkontakt 28 hindurch weiter optimiert werden.
Entsprechend der Beschreibung in den Patentansprüchen kann der im Innern der Spule 16 angeordnete Strahlungskühlkörper des Kühlelements 44 selbstverständlich unterschiedliche Formen aufweisen.

Claims

1. Autoexpansions-Leistungsschalter mit Drehlichtbogen, der im Innern eines gasdichten, mit einem Isoliergas hoher dielektrischer Festigkeit, insbesondere Schwefelhexafluorid gefüllten Gehäuse angeordnet ist, wobei das Gehäuse eine Löschkammer (10) enthält, die

- einen feststehenden Lichtbogen-Ringkontakt (12), der einer elektromagnetischen Spule (16) zur Erzeugung der Lichtbogendrehung zugeordnet ist, welche Zylinderspule koaxial um den feststehenden Lichtbogenkontakt (12) herum angeordnet ist,

- einen beweglichen Lichtbogen-Hohlkontakt (28), der zur Einnahme einer Einschalt- und einer Ausschaltstellung mit dem feststehenden Lichtbogenkontakt (12) zusammenwirkt,

- sowie einen, zwischen dem beweglichen Lichtbogen-Hohlkontakt (28) und dem Gehäuse des Leistungsschalters angeordneten Strömungskanal (43) umfaßt,

dadurch gekennzeichnet, daß die Löschkammer (10) zusätzlich ein im Innern der Spule (16) angeordnetes Kühlelement (44) enthält, um die heißen Gase in der Nähe des feststehenden Lichtbogenkontakts (12) zu kühlen, wobei das genannte Kühlelement aus einem am feststehenden Lichtbogenkontakt (12) befestigten Strahlungskühlkörper (46) aus Metall besteht.

2. Autoexpansions-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungskühlkörper (46) an der Innenwand eines Hohlzylinders (26) anliegt, der durch eine Isolierstoffschicht (24) von der Spule (16) getrennt ist, wobei der genannte Hohlzylinder (26) aus einem magnetischen Werkstoff besteht, um das Magnetfeld in der Lichtbogenzone zu verstärken.

3. Autoexpansions-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungskühlkörper (46) mehrere Kühlrippen (48) aufweist, um die Wärmeaustauschfläche mit dem umgebenden Gas zu optimieren.

4. Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der feststehende Lichtbogenkontakt (12) als auf dem Innenrand der Stirnfläche (14) der Spule (16) angeordnete Ringbahn ausgebildet ist und der bewegliche Lichtbogenkontakt (28) durch eine Feder (32) gegen den feststehenden Lichtbogenkontakt (12) gedrückt wird.