DE704534C - OElschalter fuer hohe Spannungen mit Mehrfachunterbrechung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Ölschalter mit Mehrfachunterbrechung. Bei solchen Schaltern ist es bekannt, die einzelnen Schaltstellen als hohle Metallkapseln auszubilden, die unter Einwirkung eines magnetischen Feldes durch Änderung ihres Querschnittes miteinander in Berührung· kommen und sich wieder trennen.

Ferner ist auch bereits vorgeschlagen worden, das Öffnen und Schließen der Schaltstellen durch Verändern des von außen auf das Öl ausgeübten Flüssigkeitsdrucks zu bewirken. Da der Schaltraum nach außen völlig abgeschlossen ist, so ist es wichtig, daß beim Schalten möglichst wenig Gase erzeugt werden. Denn die Bildung größerer Gasmengen erfordert zur Vermeidung eines Überdrucks im Schaltraum ein Luftpolster, das aber die Steuerung der Schaltstellen durch Drucköl erschwert oder unmöglich macht.

Weiter ist es bei Ölschaltern bekannt, parallel zu den Trenn'Stellen Widerstände vorzusehen. Diese besitzen bei den bekannten Anordnungen konstante Größe. Bei Überspannungen, wie sie das Schalten mit mehreren Trennstellen durch das plötzliche Abschneiden des Stroms in Verbindung mit den Leitungs- und Wicklungskapazitäten des Netzes leicht mit sich bringt, können deshalb gefährliche Rückzündungen auftreten.

Solche Rückzündungen werden nach der Erfindung mit Sicherheit dadurch vermieden, daß zu den einzelnen durch Drucköl gesteuerten Schaltstellen Widerstände aus spannungsabhängigem Material parallel geschaltet sind. Während bei konstanten Widerständen der Strom proportional mit der aufgedrückten Spannung anwächst, steigt er bei spannungsabhängigen Widerständen bedeutend stärker an, d. h. der Widerstandswert nimmt ab und wirkt der Ausbildung der Überspannung entgegen. Werden aber die Überspannungen mit Sicherheit vermieden, so wird auch*die Stromunterbrechung in kürzester Zeit, d. h. spätestens in einer Halbperiode, und damit auch unter möglichst geringer Gasentwicklung erfolgen.

Der Druck auf das Öl wird in bekannter Weise durch bewegliche Teile der Gehäusewandung, insbesondere nach der weiteren Erfindung durch einen Metallbalg nach Art eines Wellrohres ausgeübt. Diese Teile werden von außen bewegt. Infolge des Fortfalls eines in den Schaltraum von außen eingeführten Antriebsgestänges für die einzelnen

Unterbrechungsstellen wird eine sehr einfache bauliche Anordnung erzielt, deren Platzbedarf in der Hauptsache nur durch die erforderlichen Isolationsabstände bestimmt ist.

Der in der Abbildung dargestellte Schalter besteht aus einem geschlossenen Behälter i, welcher mit einer geeigneten Löschflüssigkeit, wie Öl o. dgl., völlig gefüllt ist. In der ίο Flüssigkeit befindet sich die Schalteinrichtung, welche aus den an den Enden der Durchführungsisolatoren 5 bzw. 0 befestigten festen Kontakten 3 und 4 und der die festen Kontakte 3 und 4 in der Einschaltstellung überbrückenden beweglichen Kontaktanordnung 6 besteht. Der Ölbehälter kann durch eine geeignete öldichte Verbindung an den Durchführungen völlig· abgeschlossen sein, da keine Dichtung für von aul.ien bewegte Teile notwendig ist.

Die bewegliche Kontakteinrichtung 6 wird durch Veränderung des Öldrucks innerhalb des Behälters 1 betätigt, indem eine wesentliche Druckerhöhung die Ausschaltbewegung und eine Drucksenkuug auf den normalen Wert das Einschalten bewirkt. Zu diesem Zwecke besteht die bewegliche Kontakteinrichtung aus einer Anzahl hohler, geschlossener und dabei dehnbarer Glieder 7, welche ein zusammendrückbares Medium, wie Luft, enthalten. Jedes dehnbare Glied 7, welches aus einem geeigneten Material, wie Kupfer, nach Art der bekannten Metallkapseln hergestellt ist, befindet sich in normaler Weise in der gedehnten Stellung, bei welcher der Schalter geschlossen wird. Um eine einwandfreie Rückkehr der Kapseln in die Einschaltstellung in Abhängigkeit von der Druckabnahme des Öls zu gewährleisten, wird eine zentrale Feder 8 vorgesehen.

Die Zwischenglieder 7 können an den Kontaktstellen je einen erhabenen knopfähnlichen leitenden Teil 9 erhalten, welcher mit den festen Kontakten 3 und 4 bzw. mit den Kontaktstellen der benachbarten Zwischenkontakte zusammenarbeitet, um so den Stromkreis zwischen den Anschlul.iklammern 5' und 6' zu schließen.

Der Öldruck in dem Behälter 1 kann in irgendeiner geeigneten Weise durch einen nachgiebigen Teil der Wand oder einen metallischen Balg iq verändert werden, welcher sich seitlich an dem Behälter 1 befindet. Das Wellrohr 10 steht unter der Einwirkung eines ßetätigungsgestänges 11 und einer Druckfeder 12, welche zwischen der Grundfläche des Wellrohrs und dem feststehenden Rahmen 12' untergebracht ist.

Wie aus der Abbildung ersichtlich, ist das Wellrohr mit Öl gefüllt und steht mit dem Innern des Behälters 1 derart in Verbindung.

daß ein Druck auf deiißalg eine Drucksteigerung des UIs in dem Behälter mit seinem im wesentlichen konstanten Volumen hervorruft. Normalerweise steht das Öl in dem Schalter nicht unter Druck. Das Betätigungsgestänge 11, welches an dem freien Ende des Balges befestigt ist, wird gegen die Spannung der Feder 12 durch eine Klinke 13 gehalten, auf welche ein Auslosemagnet 14 wirkt.

in dieser Stellung ist der Schalter zur Auslösung bereit, welche in üblicher Weise durch einen Impuls auf die Auslösespule 14 bewirkt werden kann. Hierdurch wird die Klinke 13 einklinkt und das Schaltgestänge 11 sowie der Balg unter dem Einfluß der Druckfeder 12 nach rechts bewegt. Der Öldruck in dem Behälter wird sofort erhöht, wobei die Große des Drucks von der Federspannung abhängig ist. Infolgedessen werden die hohlen Kontaktglieder 7 sofort zusammengedrückt und die Kontaktteile 9 von den mit ihnen jeweils zusammenarbeitenden getrennt. Auf diese Weise wird augenblicklich eine -Anzahl von L'nterbrechungsstellen in dem öl gebildet, so daß eine schnelle Unterbrechung der gebildeten Lichtbögen erfolgt. Das Einschalten wird durch ein Herabsetzen des Öldrucks bewirkt. Es geschieht durch eine Umkehrbewegung und Verklinkung des Betätigungsgestänges 11. Der Federdruck wird von der Verklinkung aufgenommen. Es ist dadurch den Gliedern 7 gestattet, sich bis zur Berührung auszudehnen.

Zur Unterstützung der Kapseln 7 dienen die seitlichen Arme 15, zwischen welchen sich die Teile 16 befinden. Um die Spannung an den einzelnen Unterbrechungsstellen auszugleichen sowie die Lichtbogenbildung an den Kontakten und damit den im Kessel erzeugten Druck zu verringern, ferner um Überspannungen, insbesondere bei der Unterbrechung von hochgespanntem Gleichstrom zu unterdrücken, besitzt jede Unterbrechungsstelle gemäß der Erfindung einen geeigneten «05 Parallelwiderstand mit einer stark fallenden Spannungswiderstandskennlinie. Zu diesem Zweck sind die seitlichen Stützer 15 aus leitendem Material gebildet und an den Befestiguugsstellen durch spannungsabhängiges Widerstandsmaterial 17 verbunden. In dem Ausführungsbeispiel besitzt die Anordnung 10 einen Befestigungsbolzen 18, welcher mittels des Isolierrohrs 19 von den seitlichen Abstützteilen 15 isoliert ist. Die leitenden Abstützungen 15 werden durch Widerstandsklötze 17 voneinander getrennt gehalten und zugleich elektrisch miteinander verbunden, wobei die einzelnen Elemente durch den mittleren Bolzen 18 zusammengehalten werden. Jede Unterbrechungsstelle, welche von einem l'aar Kontakten gebildet wird, wird

also von einem Stromkreis überbrückt, welcher einen spannungsabhängigen Widerstand enthält. Die Charakteristik desselben ist der gewünschten Abschaltleistung des Schalters angepaßt.

Der Widerstand kann an jeder Unterbrechungsstell'e so gewählt werden, daß bei der Unterbrechung der schwersten Ströme das Spannungsgefälle am Widerstand nicht

ίο denjenigen Wert überschreitet, welcher von dem einzelnen Unterbrecher sofort unterbrochen werden kann. Die Spannung an jeder Unterbrechungsstelle wird also durch den Widerstand 17 derart beeinflußt, daß, wenn man den Spannungsanteil der einzelnen Unterbrechungsstellen kennt, die Spannung an den Schalterklemmen durch Vermehrung der Anzahl der Schaltstellen in weiten Grenzen erhöht werden kann. Die Vermehrung der

7.0 Unterbrechungsstellen verursacht weiter keine Schwierigkeiten im Schalterantrieb, da der Öldruck sofort jeder einzelnen Unterbrechungsstelle mitgeteilt wird.

Das gleichzeitige Öffnen der beweglichen Kontakte hat einen augenblicklichen Übergang des Stromes auf das Widerstandsmaterial zur Folge, so daß praktisch kein Lichtbogen und demgemäß keine Zersetzung des Öls entsteht. In dem Augenblick, wo

3<> die Kontakte durch den Öldruck getrennt werden, besitzt überdies das Öl das Maximum seiner dielektrischen Festigkeit. Da keine hohe Lichtbogenspannung entsteht, so ist es nicht nötig, das Schaltgehäuse größer zu machen, als gerade mit Rücksicht auf die Isolation erforderlich ist.

Unter Umständen wird bei Lastschaltung eine kleine Menge Gas durch einen kleinen Lichtbogen erzeugt. Da aber kein nennenswerter Druck auf dem Öl mehr ruht, wenn der Schalter geschlossen wird, so kann das Öl frei in einen Expansionsraum abströmen und von eingeschlossenen Gasen befreit werden. Dieser Expansionsraum dient gleichzeitig zum Ausgleich der Änderungen des Ölvolumens infolge Temperaturschwankungen. Geeignete Mittel, wie ein einfaches Rückschlagventil, können dazu benutzt werden, um die Öffnungen der Expansionskammer zu schließen, sobald der Schalter betätigt wird. Der Metallbalg 10 ist ebenfalls imstande, Veränderungen in dem Ölvolumen sowohl bei der Ein- als auch der Ausschaltstellung auszugleichen.

Offenbar wird nach der Unterbrechung ein verhältnismäßig kleiner Reststrom durch das Widerstandsmaterial 17 fließen. Solch ein Strom läßt sich leicht durch einen normalen Trennschalter o. dgl. unterbrechen, da er infolge des hohen Parallehviderstandes geringe Phasenverschiebung besitzt. Ebenso können durch das Schalten hervorgerufene Überspannungen infolge des dämpfenden Einflusses des Widerstandes nicht austreten.

Claims (6)

65 Patentansprüche:

1. Ölschalter für hohe Spannungen mit Mehrfachunterbrechung, bei dem sich die von außen betätigten Schaltkontakte in einem geschlossenen Behälter befinden und an ortsfesten und hohlen, unter der Wirkung des äußeren Antriebsmittels in ihrer Ausdehnung unter gegenseitiger Trennung und Berührung veränderlichen Metallkapseln befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zu den einzelnen durch DruckÖl gesteuerten Schaltstellen Widerstände aus spannungsabhängigem Material parallel geschaltet sind.

2. Ölschalter nach Anspruch i, bei welchem die Metallkapseln an seitlichen Armen auf Isolierbolzen befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände zwischen den seitlichen, aus leitendon Material bestehenden Armen eingeklemmt sind und diese untereinander und mit den Schalterklemmen verbinden.

3. ölschalter nach Anspruch 1 und 2; dadurch gekennzeichnet, daß die Wider-Standsklötze in elektrischer Hinsicht so bemessen sind, daß sich beim Unterbrechen die Schaltleistung annähernd gleichmäßig auf die einzelnen Schaltstellen verteilt.

4. ölschalter nach Anspruch 1 bis 3, bei welchem zur Erzeugung· der Druckänderung im Öl ein Teil der Gehäusewand beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Teil der Gehäusewand an einem Metallbalg befestigt ist.

5. Ölschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Teil les Gehäuses bzw. der Metallbalg einerseits mit einem Gestänge fest verbunden ist, das in der Einschaltstellung durch eine Klinke gehalten wird, und andererseits unter dem Druck einer Feder steht, wenn beim Ausschalten das Gestänge entklinkt ist.

6. Ölschalter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltraum über ein Rückschlagventil mit einem Gassammeiraum in Verbindung steht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen