DE7734830U1 - Elektrischer Hochspannungsschalter - Google Patents

Description

Ke/dh CEM J475/

B3C Aktiengesellschaft Brown, Boveri ie L'ie., Baden (Schweiz)

Elektrischer Hoch.- ir.nungsschalter

Hie Erfindung betrifft einen Hochspannungsschalter,insbesondere einen Gasschalter mit Eigenlöschung des Lichtbogens, wobei in einer, dichten Gehäuse aus Isoliermaterial, welches eine rr.it Isoliergas gefüllte Löschkammer bildet, ein festes und ein bewegliches Schaltstück angeordnet sind sowie eine feststehende Ringelektrode, welche das feststehende Schaltstück umgibt und mit ihir. über eine Spule verbunden ist.

Es sind elektrische Schalter, insbesondere Gasschalter mit Eigenlöschung des Lichtbogens bekannt, bei denen der Wärmeinhalt des Lichtbogens zur lokalen Druckerhöhung in der Löschkammer benutzt wird, wodurch der Löschvorgang gefördert wird. In der Regel geschieht die Löschung über das Innere des hohl ausgebildeten beweglichen Schaltstückes. Lei einem solchen System muss das bewegliche Schaltstück in das feststehende Schaltstück einschiebbar sein, was einen relativ grossen Hub des beweglichen Schaltstückes und somit eine Verlängerung des Druckraumes bedinge.

Derartige Apparate sind aus der. deutschen Patent Nr. 1 07²J und aus der französischen Patentanmeldung 75 25172, veröffentlicht unter der Nummer 2 282 711 bekannt.

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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Schalter zu schaffen, bei welchem die Kontakte flach und damit -weniger anfrillip, fegen Erosion durch den lichtbogen sind und bei welchem eine extrem wirkungsvolle S Lichtbogen-Löschung stattfindet.

Erfinc^ngügemäss wird dies dadurch erreicht, dass das bewegliche chait^tück pilzförmig geformt ist, dass der ihm zugeordnete Schaft von einen isolierenden Teil umgeben ίε-t, welches mit einem Ringdeflektcr, der mit dem Gehäuse formoOhiüssig ist, derart kooperier;;, dass der Durchströmquerschnitt für cas durch den Lichtbogen erhitzte und komprimierte Gas zwischen den Teilen in Funktion des Oeffnungsgrades des beweglichen Schaltstückes so variiert, dass eine progressive Drucksteigerung des Gases mit ansch¹ !.essender Löschung des Lichtbogens erzielbar ist.

Gemäss einer ers';en, möglichen Ausführungsform kann das isolierende Gehäuse an seiner Innenseite an der Stelle, v/o sich der Lichtbogen entwickelt, mit Ringen zur Lichtbogenkühlung und Gasdrosselung entsprechend der Abwärtsbewegung des pilzförmigen beweglichen Schaltstückes versehen sein, wobei der Aussendurchmesser das Aufsatzes vom beweglichen Schaltstück nur geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser der Kühlringe, und dadurch eine Druck steigerung des Löschgases und eine progressive Steigerung des Karamervolumens möglich ist.

Gemäss einer zweiten, möglichen Ausführungsform kann eine bewegliche, scheibenförmige Zwischenelektrode zwischen dem feststehenden und dem beweglichen Schaltstück derart angeordnet sein, dass sie sowohl mit ihnen als auch mit der Ringelektrode, die mit der Spule zusammengeschaltet ist, in Kontakt ist, falls das bewegliche Schaltstück in geschlossener Stellung ist. Gleichzeitig mit dem beweglichen

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Schaltstück kann sich diese Zwischenelektrode unter der Einwirkung eines federbelasteten, isolierenden Teiles über einen begrenzten Hub axial derart bewegen, dass zwischen ihr und der feststehenden Ringelektrode ein primärer Lichtbogen entsteht, der unter der Wirkung des von der Spule erzeugten magnetischen Feldes nach aussen abgedrängt wird, dabei rotiert und sich an einen ersten, gelochten Ring anhängt, der Teil eines mit dem Isoliergehäuse formschlüssigen, doppelten Metallkranzes ist. Dadurch kann der Druck des Löschgases erhöht werden und anschliessend der sekundäre Lichtbogen, der sich zwischen dem pilzförmigen beweglichen Schaltstück und einem zweiten Ring des doppelten Kranzes bildet, ausgeblasen werden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Löschkammer im Vertikalschnitt, links das bewegliche Schaltstück in geschlossener, rechts in offener Stellung

Fig. 2 eine Abwandlung der Anordnung gemäss Fig. 1.

Das Gehäuse 1 der in Fig. 1 dargestellten Löschkammer ist aus Isoliermaterial ausgeführt. Es ist mit einem Isoliergas wie beispielsweise SFg gefüllt. Das feststehende Schaltstück der Löschkammer ist eine längliche, axial angeordnete Elektrode 2, die am unteren Ende durch ein Kontaktstück 2a aus geeignetem Material abschliesst, wobei das Material erosionsbeständig gegenüber der:. Lichtbogen ist.

Eine Ringelektrode 3 ist von der Elektrode 2 durch eine Hülse U isoliert, jedoch über eine Spule 5 und eine leitende

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Scheibe 6 elektrisch mit ihr verbunden.

Ein isolierendes Gehäuse 7, welches aus montagetechnischen Gründen im gezeigten Fall von: Gehäuse 1 getrennt ist, jedoch ohne weiteres mit demselben ein Teil bilden könnte, ist mit Ringen 8 versehen, die axial voneinander durch isolierende Abstandstücke 9 getrennt sind. Die Ringe 8 kennen isolierend oder leitend sein. Ein ringförmiger Deflektor 10 mit geeigneter Formgebung ist am unteren Ende des Gehäuses 7 angeordnet.

Das bewegliche Schaltstück der Löschkammer besteht aus einer pilzförmigen Elektrode 11, die einen Aufsatz lla mit einem Kontaktstück lib trägt. Das Kontaktstück ist aus einem Material gefertigt, welches orosionsbest?^vidig gegenüber dem Lichtbogen ist. Der Aussendurchmesser des Aufsatzes lla entspricht annähernd dem Innendurchmesser der Ringe 8. Der Schaft lic der Elektrode 11 ist mit einer isolierenden Hülse 12 von geeigneter Form umgeben, welche derart mit dem Deflektor 10 kooperiert, dass im Anfangsteil des Oeffnungshubes des beweglichen Schaltstückes 11 der Durchströmquerschnitt für die Gase zwischen den Teilen 10 und 12 so klein wie möglich ist, und dass gegen Hubende zu der Durchströmquerschnitt zunehmend grosser wird, so dass das Gas sich schlagartig entspannen und den Lichtbogen löschen kann. Unterhalb des Teiles 10 befindet sich der Entspannungsraum jDie Funktionsweise der beschriebenen Löschkammer ist folgende: Im linken Teil der Fig. 1 ist das bewegliche Schaltstück in geschlossener, im rechten Teil in offener Stellung dargestellt.
Wird das bewegliche Schaltstück 11 mit Hilfe eines hierzu geeigneten, nicht dargestellten Stellmechanismus, welcher bekannt sein kann, geöffnet, so wird zunächst ein Lichtbogen zwischen den Teilen 2a und 11b, dann zwischen der Ringelektrode 3 und dem Aufsatz lla eingeleitet. In diesem

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II öffnet

Augenblick wird der lichtbogen unter dem Einfluss des von der Spule ~ erzeugten magnetischen Feldes an den Aussenrand der Ringelektrode 3 und des Aufsatzes ila abgelenkt und rotiert gleichzeitig in der. vor. denselben Teilen gebildeten Zwischenraum. Dadurch, dass die beiden Teile 10 und 12 nur einen engen Durchlass für das Gas bilden, steigt der Druck in der Kammer. In den Kasse, wie das bewegliche Schaltstück öffnet, streckt sich der lichtbogen und kühlt sich an den en S und den Ausser.rand des Aufsatzes 11a gebil-

Der rechte ^eil der Fig. 1 zeigt, dass bei Hubende der Lichtbogen dadurch gelöscht wird, dass durch den nunmehr von den Teilen II und 12 gebildeten Kanal grösseren Querschnittes das Gas mit grosser Geschwindigkeit in den Entspannungsraum

In rig. 2 ist ebenfalls die löschkammer gemäss einer zweiten Ajsfünrungs;orm dargestellt, links in geschlossener, rechts in offener Stellung.

Ecer.so wie bei jenem gemäss rig. 1 enthält das isolierende Jenäuse i ein Isoliergas. Das feststehende Schaltstück' ist eine 1 :;glic::e, axial angeordnete Elektrode 2, die am unseren Ende mit ei: em zylindrischen Teil abrohiieost, in dem ';icr. eine Bohrung cd mit einem darin gleitender', isolierender. Teil 14 rc-fir.det. Am unteren Ende jieses Teiles 2" 1<^ ict L-ine Scheibe 15 angeordnet. Die Verbindung zwischen dieser und der Elektrode 2 gesc.'.ieht über d:e Kontakt fläche 2c. Di'· Scheibe 15 hat ar,nähernd gleichen Durchmesser wie die Ringelektrode 3 und der Aufsatz Ila des beweglichen Schaltptückes 11. Die Ringelektrode 3 ist von der Elektrode 2 durch die Hülse 4 isoliert, jedoch über die Spule 5 und die leitende Scheibe 6 elektrisch) mit ihr verbunden. Das

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isolierende Teil I^ kann sich dank einer Feder 16 gleichzeitig mit der Scheibe 15 axial über einen bestimmten Hub bewegen, der geringer ist als der Hub des beweglichen Schaltstückes 11, falls letzteres - gleicher Konstitution wie das bewegliche Schaltstück gemäss Fig. 1 und ebenfalls mit einer isolierenden Hülse 12 versehen - sich im Oeffnungssinne bewegt.

Das Gehäuse 1 ist an seiner Innenseite mit einem leitenden, doppelten Kranz 17 versehen, welcher zwei Ringe 17a und 17b aufweist. Die Ringe erstrecken sich ins Innere der Löschkammer und ihr Innendurchmesser entspricht annähernd dem Aussendurchmesser des Aufsatzes 11a des pilzförmigen beweglichen Schaltstückes 11 und der Scheibe 15. Der Ring 17a ist •nit Durchgangsöffnungen 18 für das Löschgas versehen.

Ein isolierender Deflektor IC von geeigneter Form ist im Inneren des Gehäuses 1 angeordnet und unterteilt die Löschkammer in einen Verdichtungsraum und einen Entspannungsraum.

Die Funktionsweise der in Fig. 2 gezeigten Löschkammer ist folgende:

Bei Oeffnungsbeginn des beweglichen Schaustückes 11 wird die Schoibe 15 von der Fläche 2c des feststehenden Schaltstückes 2 getrennt, bleibt jedoch in Kontakt mit dem Aufsatz 1 -_·. des beweglichen Sch" ItStückes 11. Ein erster Lichtbogen entsteht zwischen der Scheibe 15 und der Kontaktfläche

.'5 2c, dann zwischen cer Scheibe 15 und der Ringelektrode 3· Unter dem Einfluss deü von der Spule 5 erzeugten magnetischen Feldes wird <ier Lichtbogen an den Rand des Aufsatzes 11a abgedrängt und hängt sich zwischen der Ringelektrode 3 und dem Ring 17a an. Der Druck im Verdichtungsraum kann nunmehr ansteigen, da dieser, abgesehen vom Radialspiel, durch das Teil 10 einerseits und durch die Teile 11a und 12 anderer-

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seits verschlossen ist,

Wenn die Scheibe 15 an ihrem Kubende angelangt ist, trennt sich das bewegliche Schaltstück 11 von ihr und ein zweiter Lichtbogen entsteht zwischen dem Aufsatz 11a und dem zweiten Ring 17a des leitenden Kranzes 17. Der Kanal zwischen den Teilen 10 und 12 wird anschliessend frei und das Gas entspannt sich mit grosser Geschwindigkeit über die Oeffnungen 18 und diesen Kanal, wodurch zunächst der sekundäre Lichtbogen und dann der primäre Lichtbogen gelöscht werden.

Claims (5)

BBC Baden ,: .··. .··. ;,··, 475/76 DE/GM Schutzansprüche

1. Hochspannungsschalter, insbesondere Gasschalter mit Eigenlöschung des Lichtbogens, ν,-obei in einem dichten Gehäuse aus Isoliermaterial, welches eine mit Isoliergas gefüllte Löschkammer bildet, ein festes und ein be-Jegliches Schaltstück angeordnet sind sowie eine feststehende Ringelektrode, welche das feststehende Schaltstück umgibt und mit ihm über eine Spule verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Schaltstück pilzförmig ausgebildet ist, dass der ihm zugeordnete Schaft (lic) von einem isolierenden Teil (12) umgeben ist, welches mit einem aus Isoliermaterial bestehenden Kingdeflektor (10, der mit dem Gehäuse (1) formschlüssig verbunden ist, wobei das isolierende Teil (12) ir. Längsrichtung veränderlichen Durchmesser besitzt, so dass der Durchströmquerschnitt für das durch den Lichtbogen erhitzte und komprimierte Gas zwischen den isolierenden Teilen (10,12) in Abhängigkeit vom Hub des beweglichen Schaltstückes (11) variiert.

2. Hochspannungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das isolierende Gehäuse (1) an seiner Innenseite an der Stelle, wo sich der Lichtbogen entwickelt, mit Ringen (8) zur Lichtbogenkühlung und Gasdrosselung versehen ist, wobei die Ringe (8) untereinander einen axialen Abstand aufweisen und durch isolierende Abstandstücke (9) getrenn"; sind.

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3. Kochspannungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringe (8) aus isolierendem oder leitendem Material bestehen.

4. Hochspannungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das isolierende Gehäuse (1) an

seiner Innenseite mit einem metallischen Kranz (17) verseher ist.

5. Hochspannungsschalter nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen scheibenförmigen Zwischenkontakt (15), welcher mittels eines isolierenden Teils (14) in

einer Bohrung (2b) des feststehenden Schaltstückes (2) verschieblich und hubbegrenzt gelagert ist, wobei der Durchmesser des Zwisehenkontakts (15) annähernd gleich demjenigen der Ringelektrode (3) und dem eines mit dem beweglichen Schaltstück (11) verbundenen Aufsatzes (lla) ist und das isolierende Teil (14) unter Wirkung einer innerhalb der Bohrung (2b) angeordneten Feder (l6) steht.