DE7917936U1

DE7917936U1 - Vacuum switch

Info

Publication number: DE7917936U1
Application number: DE19797917936
Authority: DE
Original assignee: CALOR-EMAG ELEKTRIZITAETS-AKTIENGESELLSCHAFT 4030 RATINGEN DE
Current assignee: CALOR-EMAG ELEKTRIZITAETS-AKTIENGESELLSCHAFT 4030 RATINGEN DE
Priority date: 1979-06-22
Filing date: 1979-06-22
Publication date: 1981-11-12

Description

CALOR-EMAG
Elektrizitäts-AktiengesellschaftCALOR-EMAG
Electricity corporation

Bahnstraße 39-^7Bahnstrasse 39- ^ 7

4030 Ratingen 1 4030 Ratingen 1

TP-Nr. 1163 Ratingen, den l8. 6. 1979 TP no. 1163 Ratingen, the 18th 6. 1979

VakuumschalterVacuum switch

Die Erfindung betrifft einen Vakuumschalter, insbesondere für Hochspannung, mit mindestens einem Schalterpol, in dessen evakuierter Schaltkammer ein in axialer Richtung beweglicher sowie ein feststehender Schaltkontakt angeordnet ist und bei dem Maßnahmen getroffen sind, im Bereich der Schaltkontakte ein axial (in Pollängsrichtung) gerichtetes Magnetfeld zu erzeugen.The invention relates to a vacuum switch, in particular for high voltage, with at least one switch pole in whose evacuated switching chamber is arranged a movable and a fixed switching contact in the axial direction and where measures are taken, an axially (in the longitudinal direction of the pole) in the area of the switching contacts Generate magnetic field.

Ein. solcher Schalter geht aus der DE-AS 2 707 l48 als bekannt hervor. Hier hat man versucht, ein axiales Magnetfeld durch eine Spule zu erzeugen, die konzentrisch zu den Schaltkontakten angeordnet ist und vom Ausschaltstrom durchflossen wird. Diese Einrichtung ist aufwendig.A. such a switch is known from DE-AS 2 707 148 emerged. Here an attempt has been made to generate an axial magnetic field through a coil that is concentric to the switch contacts is arranged and is traversed by the breaking current. This facility is complex.

Ein axiales Magnetfeld wird bei Vakuumleistungsschaltern allgemein angestrebt. Es führt dazu, daß der Lichtbogen bis zu großen Stromaugenblickswerten aus zahlreichen parallelen Lichtbogen in Form einer diffusen Entladung mit geringer Lichtbogenspannung besteht. Dadurch bleibt die Kontakterosion gering, und der Schaltlichtbogen ist nicht gehindert, die gesamte Schaltkontaktoberfläche auszunutzen. Radiale Anteile des Lichtbogens werden außerdem in eine Rotationsbewegung um die Pollängsachse gezwungen.An axial magnetic field is generally aimed for in vacuum circuit breakers. It causes the arc to go up to large instantaneous current values from numerous parallel arcs in the form of a diffuse discharge with low Arc voltage exists. This means that contact erosion remains low and the switching arc is not prevented. to utilize the entire switching contact surface. Radial portions of the arc are also converted into a Rotational movement forced around the longitudinal axis of the pole.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, mit einfachenThe object of the present invention is to use simple

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Mitteln ein solches 'axiales Magnetfeld zu erzeugen und störende Magnetfelder benachbarter Leiter weitestgehend zu vermeiden sowie eine gleichmäßige Abnutzung der Schaltkontaktoberfläche sicherzustellen·Means to generate such an 'axial magnetic field and to largely prevent disruptive magnetic fields from neighboring conductors avoid and ensure an even wear of the switching contact surface

Erfindungsgemäß wird dies mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst»According to the invention, this is done with the characterizing features of claim 1 solved »

Die bisher als störend empfundenen Magnetfelder der benachbarten Leiter und/oder der Stromzuleitungen werden nunmehr in vorteilhafter Weise dafür eingesetzt, das gewünschte axiale Magnetfeld zu erzeugen.The magnetic fields of the neighboring conductors and / or the power supply lines, which were previously perceived as annoying, are now used advantageously to generate the desired axial magnetic field.

Bei einem Schalter mit einem einzigen Pol gelingt dies dadurch, daß dessen Stromzuleitungen annähernd quer zur Po}.-längsachse an gegenüberliegenden Seiten des Poles vorbeigeführt sind.In the case of a switch with a single pole, this is achieved in that its power supply lines are approximately perpendicular to the longitudinal axis of the Po} are passed on opposite sides of the pole.

Bei Schaltern mit mehreren Schalterpolen werden deren Pole in parallelen Ebenen ausgeschwenkt, so daß zwischen benachbarten Längsachsen ein Winkel gebildet ist. Der beste Erfolg stellt sich hierbei bei einem Winkel von 90 ein, aber auch schon bei geringeren Anstellwinkeln ist ein axiales Magnetfeld wirksam.In the case of switches with several switch poles, their poles are swiveled out in parallel planes so that between adjacent ones Longitudinal axes an angle is formed. The best success here is at an angle of 90, but also An axial magnetic field is effective even at lower angles of attack.

Es ist zweckmäßig durch besondere Maßnahmen dafür zu sorgen, daß der Schaltlichtbogen auf der Schaltkontaktoberfläche rotiert. Eine einfache Methode dies zu erreichen, wird darin gesehen, die Schaltkontakte mit konischen ineinandergreifenden Flanken, welche in einem Winkel zur Pollängsachse nach außen weggefidhrt sind, auszustatten. Hierdurch wird der zwischen den Flanken sich ausbildende Lichtbogen in eine radiale Ebene getrieben, und die Stromkräfte des axial gerichteten Magnetfeldes bewirken dann die gewünschte Rotation.It is advisable to take special measures to ensure that the switching arc on the switching contact surface rotates. A simple method of achieving this is seen in the switching contacts with conical interlocking To equip flanks which are led away to the outside at an angle to the longitudinal axis of the pole. This is the between the flanks forming arcs are driven into a radial plane, and the current forces are axially directed Magnetic field then cause the desired rotation.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung .werden nachfolgend bei der Erläuterung einiger Ausführungsbeispiele wiedergegeben.
In der Fig. 1 ist die Anordnung der Schalterpole eines Dreh= stromschalters in Seitenansicht dargestellt. Der Einfachheit halber ist die Darstellung nur auf die Polanordnung beschränktj andere Teile des Schalters sind fortgelassen worden.Further advantages and design features of the invention are reproduced below in the explanation of some exemplary embodiments.
In Fig. 1, the arrangement of the switch poles of a rotary = current switch is shown in side view. For the sake of simplicity, the illustration is limited only to the pole arrangement; other parts of the switch have been omitted.

Die Fig. 2 zeigt eine Draufsicht der Anordnung nach · Fig. 1.FIG. 2 shows a plan view of the arrangement according to FIG. 1.

Es i-st zu erkennen, daß die Schalterpole nicht wie üblich achsparallel nebeneinander angeordnet sind, sondern die Längsachsen der jeweils benachbarten Pole in einem Winkel zueinander geneigt angebracht sind..So ist der Winkel OC zwischen den Polen T, S sowie S, R jeweils 90 · Die beiden äußeren Pole T und R eines dreiphasigen Schalters können ihre parallelen Längsachsen beibehalten, wenn nur der mittlere Pol S ausgeschwenkt ist.It can be seen that the switch poles are not as usual are arranged axially parallel next to one another, but the longitudinal axes of the respective adjacent poles at an angle are attached inclined to each other..So the angle OC between the poles T, S and S, R is 90 · The two outer poles T and R of a three-phase switch can maintain their parallel longitudinal axes if only the middle pole S is swung out.

Das magnetische Feld, das in der geschilderten Anordnung bei einem Polwinkel von 90 auf den jeweiligen Nachbarpol einwirkt, ist in Fig. 3 gezeigt. Man erkennt, daß im Zwischenraum zwischen den geöffneten Schalterkontakten des Poles R ein annähernd homogenes axiales Magnetfeld entsteht.The magnetic field that acts in the described arrangement at a pole angle of 90 on the respective neighboring pole, is shown in FIG. It can be seen that in the space between the open switch contacts of the pole R an almost homogeneous axial magnetic field is created.

Die gegenseitige Beeinflussung dor außenliegenden Pole R und T kann vernachlässigt werden.The mutual influence of the outer poles R and T can be neglected.

Bei der gezeigten Anordnung besteht auch bei kleinen Polabständen nicht die Gefahr einer einseitigen starken Schaltkontakterosion, die ein vermindertes Ausschaltvermögen bewirkt, da der Lichtbogen nicht an der Rotation gehindert wird.With the arrangement shown, there is no risk of strong switching contact erosion on one side, even with small pole spacings. which causes a reduced breaking capacity, since the arc is not prevented from rotating will.

Im Gegensatz dazu zeigt Fig. 4 eine schädliche Kraftwirkung K auf den Lichtbogen L bei bekannter achsparalleler Anordnung der Schalterpole. Hier wird der Lichtbogen nach außen gedrängt und an einer Rotation gehindert. Mit I ist die Richtung des Stromes angedeutet.In contrast to this, FIG. 4 shows a harmful force K on the arc L with a known axially parallel arrangement of the switch poles. Here the arc is pushed outwards and prevented from rotating. The direction of the current is indicated with I.

Die erfindungsgemäße Anordnung hat auch dielektrische Vorteile. Die Entfernung zwischen den metallischen Deckeln an beiden Enden einer Vakuumröhre wird, wie Figur 1 zeigt, .wesentlich größer als bei achsparalleler Anordnung. Dadurch wird die Überschlagspannung zwischen zwei Polen größer, und es sind deshalb engere Polabstände möglich. An der engsten Stelle zwischen zwei benachbarten Polen wird die im all—The arrangement according to the invention also has dielectric advantages. The distance between the metal lids Both ends of a vacuum tube is, as Figure 1 shows, .much larger than with an axially parallel arrangement. Through this the flashover voltage between two poles increases, and therefore closer pole spacings are possible. At the closest Place between two neighboring poles is the general-

gemeinen benutzte Luftisolation verstärkt durch die beiden * Gehäuse, die meist aus Porzellan hergestellt sind, und die Vakuumräume der beiden Vakuumröhren selbst.Commonly used air insulation reinforced by the two * housings, which are mostly made of porcelain, and the Vacuum spaces of the two vacuum tubes themselves.

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Die Erfindung ermöglicht es also, aus Gründen des größeren Ausschaltvermögens und der größeren Spannungsfestigkeit wesentlich kleinere Folmittenabstände zu wählen als bei achsparalleler Anordnung der Polteile.The invention therefore makes it possible for reasons of greater breaking capacity and greater dielectric strength Select significantly smaller spacing between the centers than with an axially parallel arrangement of the pole parts.

Beim dreipoligen Kurzschluß im Drehstromnetz ist das axiale !•iagnetfeld gemäß der Erfindung um 120 elektrisch gegenüber dem zu beeinflussenden Lichtbogenstrom phasenverschoben. Dies gilt für die erstlöschende Phase. Der dreipolige Kurzrchluß geht dann kurzfristig über in einen zweipoligen Kurzschluß« bei dem dann kein Phasenunterschied mehr vorhanden ist und deshalb die Wirkung des axialen Magnetfeldes maximal ist. Für die beiden letztlöschenden Phasen ist deshalb die Erosionswirkung besonders gering, und die Löschbedingungen sind besonders günstig. Dies ist vorteilhaft, weil für die beiden letztlöschenden Phasen die Lichtbogenarbeit größer und deshalb eine ausbleibende Lichtbogenlöschung, d.h. ein Versagen des Schalters bei zu hohem Ausschaltstrom, eher möglich ist als bei der erstlöschenden Phase.In the case of a three-pole short circuit in a three-phase network, the axial magnetic field according to the invention is 120 electrically opposite out of phase with the arc current to be influenced. This applies to the first extinguishing phase. The three-pole short circuit then briefly changes into a two-pole short circuit in which there is no longer any phase difference and therefore the effect of the axial magnetic field is maximal. For the two last extinguishing phases is therefore the Erosion effects are particularly low, and the extinguishing conditions are particularly favorable. This is beneficial because for that In the two last extinguishing phases, the arc work is greater and therefore there is no arc extinction, i.e. one Failure of the switch if the breaking current is too high is more likely than with the first extinguishing phase.

Bei einpoligen Vakuumschaltern kann erfindungsgemäß ein axiales Magnetfeld dadurch erzeugt werden, daß die Stromzuführungen in einem Winkel zur Längsachse der Vakuumröhre in der Nähe dieser Röhre vorbeigeführt werden. Optimal ist auch hier ein Winkel von 90 . Figur 5 zeigt als Beispiel eine solche Anordnung. Der Pol ist hier in Richtung der Längsachse gezeichnet. Die beiden Stromzuführungsleiter 1, 2 zu beiden Seiten der Röhre sind so angeordnet, daß sie etwa in der gleichen Ebene wie der Zwischenraum zwischen den geöffneten Kontakten liegen.In the case of single-pole vacuum switches, according to the invention, an axial magnetic field can be generated in that the power supply lines at an angle to the longitudinal axis of the vacuum tube in the vicinity of this tube. Is optimal also here an angle of 90. Figure 5 shows as an example such an arrangement. The pole is drawn here in the direction of the longitudinal axis. The two power supply conductors 1, 2 on either side of the tube are arranged so that they are roughly in the same plane as the space between the open contacts.

"Allgemein ist zu empfehlen, Stroinzuführungen bei ein- und mehrpoligen Vakuumschaltern zweckmäßigerweise so zu verlegen, daß ein störender Einfluß des Magnetfeldes der Zuführungen möglichst vermieden wird. Dazu ist es beispielsweise erforderlich, bei vertikaler Anordnung der Vakuumröhren den Abstand horizontal verlaufender Zuführungen von den Elektroden ausreichend groß zu wählen."In general, it is recommended that strokes be introduced into and It is advisable to lay multipole vacuum switches in such a way that the magnetic field of the feeders has a disruptive effect is avoided as much as possible. For this purpose it is necessary, for example, when the vacuum tubes are arranged vertically to choose the distance between horizontally running leads from the electrodes sufficiently large.

Um die Rotation des Lichtbogens in einem axialen MagnetfeldAbout the rotation of the arc in an axial magnetic field

hervorzurufen oder zu verstärken, ist es möglich, an Stelle der üblichen gleichartig geformten Kontaktpaare einer Vakuumröhre unterschiedlich geformte Kontakte zu verwenden. Günstig ist es, trenn das eine Kontaktstück einen kleinen und das zweite Kontaktstück einen größeren Durchmesser hat und so geformt ist, daß der Lichtbogen teilweise in radialer Richtung verläuft.to evoke or intensify, it is possible in place of the usual similarly shaped contact pairs of a vacuum tube to use differently shaped contacts. Cheap is it, separate one contact piece has a small and the second contact piece has a larger diameter and so on is shaped so that the arc runs partially in the radial direction.

Dies läßt sich dadurch erreichen, daß der Zwischenraum zwischen den geöffneten Kontakten konisch ausgebildet ist und nicht, wie bei Vakuumschaltern sonst üblich, in einer senkrecht zur Längsachse verlaufenden Ebene liegt. Die Formgebung der beiden Elektrodenoberflächen ist entweder so möglich, daß sich im geschlossenen Zustand die Konusflächen berühren (Figur 6) oder daß sie sich nicht berühren und dafür der Stromübergang an zwei Flächen im Zentrum der beiden Elektroden erfolgt (Figur 7)· Im ersten Fall erfolgt die Materialerosion durch den Lichtbogen L an den gleichen.This can be achieved in that the space between the opened contacts is conical and not, as is usually the case with vacuum switches, in a plane perpendicular to the longitudinal axis. The shaping of the two electrode surfaces is either possible so that the conical surfaces are in the closed state touch (Figure 6) or that they do not touch and the current transfer to two surfaces in the center of the two electrodes takes place (Figure 7) · In the first case takes place the material erosion by the arc L at the same.

Stellen, an denen der Stromübergang im geschlossenen Zustand der Kontakte vor sich geht. Im zweiten Fall fließt der Strom über zwei Kontaktflächen, die durch den Lichtbogen L praktisch nicht erodiert werden, da hier nach dem Öffnen der Abstand größer ist als im Konusbereich.Places where the current transfer occurs when the contacts are closed. In the second case the current flows via two contact surfaces that are practically not eroded by the arc L, since here after the opening of the Distance is greater than in the cone area.

Bei den beiden neuartigen Elektrodenformen liegt der Fußpunkt des Lichtbogens an der kleineren Elektrode näher an der Mittelachse als der Fußpunkt dieses Lichtbogens an der größeren Elektrode· Die Stromkräfte eines axial gerichteten Magnetfeldes bewirke» dann, daß der teilweise radial verlaufende Lichtbogen L wie die Speichen eines Rades um die ■Mittelachse rotiert. Dadurch wird die Erosion der Elektrodenoberflächen vergleichmäßigt und insgesamt vermindert·With the two new types of electrodes, the base point of the arc on the smaller electrode is closer to the central axis than the base point of this arc on the larger electrode rotates around the ■ central axis. As a result, the erosion of the electrode surfaces is evened out and reduced overall.

Leistungsschalter werden vor allem aus Wartungsgründen häufig fahrbar auf Schaltwagen verwendet. Durch das Herausfahren wird an den Einfahrkontakten eine sichtbare Trenns_ttrecke geschaffen« Dadurch ist in den Anlagen dann keinMainly for maintenance reasons, circuit breakers are often used to be mobile on switching trucks. By driving out a visible Trenns _t to the Einfahrkontakten treks "This is created in the plants then no

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_ zusätzlicher Trennschalter erforderlich. Bei Vakuum-Leistungsiächaltern ist die Ausfahrbarkeit nicht unbedingt notwendig., da die Vakuumröhren praktisch wartungsfrei sind._ additional disconnector required. With vacuum power switches the extensibility is not absolutely necessary, as the vacuum tubes are practically maintenance-free.

In der eririndungsgemäßen Anordnung kann eine Trennstrecke auch dadurch gebildet werden, daß die Vakuumröhren an einem Ende drehjjelenkig gelagert sind und ein am anderen Ende angebrachteäs Kontaktstück aus einem feststehenden Gegenkontakt herausgezogen wird. Figur 8 zeigt eine solche Lösung mit Messerkontakten 3, k. Die Isolierstützer und der Antrieb sind hier der Übersichtlichkeit halber nicht gezeichnet. Die Drehbewegung könnte von dem feststehenden Antrieb des Vakuumschalters durch entsprechende Zusatzeinrichtungen ausgeführt und mechanisch so verriegelt werden, daß die Trennbewegung nur bei vorher geöffneten Leistungsschalterkontakten ausführbar ist und bei eingeschaltetem Leistungsschalter der Trenner nicht eingeschaltet werden kann. In der Trennstellung läßt sich einfach der Elektrodenabbrand der Vakuumröhren kontrollieren und verbrauchte Röhren könnten durch neue ersetzt werden. In der Figur 7 ist das Drehlager der Schalterpole mit D¹ bezeichnet.In the arrangement according to the invention, a separating distance can also be formed in that the vacuum tubes are rotatably mounted at one end and a contact piece attached to the other end is pulled out of a stationary mating contact. Figure 8 shows such a solution with blade contacts 3, k. The insulating supports and the drive are not shown here for the sake of clarity. The rotary movement could be carried out by the stationary drive of the vacuum switch by appropriate additional devices and mechanically locked in such a way that the separating movement can only be carried out when the circuit breaker contacts have been opened and the disconnector cannot be switched on when the circuit breaker is switched on. In the disconnected position, the electrode consumption of the vacuum tubes can easily be checked and used tubes can be replaced with new ones. In FIG. 7, the pivot bearing of the switch poles is denoted ^{by D 1.}

Die zur Herstellung einer Trennstrecke drehgelenkig angeordneten Vakuumröhren können nach der Trennbewegung durch eine weitere Drehung auch in einen geerdeten Gegenkontakt 5, 6 einfahren und dadurch einen Erdungsschalter bilden. Diese Möglichkeit ist als Beispiel ebenfalls in Figur 8 mit Messerkontakten angedeutet. Je nach der Anordnung der Stromzuführungen und der Kontakte kann dadurch die Sammelschienenseite oder der Kabelabgang des Schaltfeldes geerdet werden.The vacuum tubes, which are pivotably arranged to produce a separating distance, can pass through after the separating movement a further turn also move into a grounded mating contact 5, 6 and thereby form an earthing switch. These The possibility is also indicated as an example in FIG. 8 with blade contacts. Depending on the arrangement of the power supply lines and the contacts can be earthed on the busbar side or the cable outlet of the panel.

Claims

a% t · it it • ■ I 111 * TP no. II63 Ratingen, June 18, 1979 Claims

1.) Vacuum switch, especially for high voltage, with at least one switch pole, in whose evacuated switching chamber a movable in the axial direction as well a fixed switch contact is arranged and at the measures have been taken, an axially (in the longitudinal direction of the pole) in the area of the switching contacts Generate magnetic field, characterized by such an arrangement of power supply lines and / or switch poles, that the field lines their magnetic fields in the area of the switching contacts of the respectively adjacent switch pole run axially *

2.) Vacuum switch according to claim 1 with a switch pole, characterized in that its power supply lines are passed approximately transversely to the longitudinal axis of the pole on opposite sides of the pole.

3 ·) Vacuum switch according to claim 1 with several switch poles, characterized in that their longitudinal axes arranged in parallel planes and exhibited at an angle to the respective adjacent longitudinal axis are.

kt) Vacuum switch according to claim 3t, characterized in that the angle between the longitudinal axes is 90.

5.) Vacuum switch according to claim 3 j characterized in that that the poles are pivoted about a common axis.

6 «) vacuum switch according to one of claims 1 to 5» thereby characterized in that the switch poles are pivotably mounted and at least one external connection of a pole is designed as a movable contact that works together with a corresponding stationary mating contact,

7.) Vacuum switch according to one of claims i to 6, characterized in that its switching contacts with interlocking conical flanks are equipped, which lead away to the outside at an angle to the longitudinal axis of the pole are.

8.) Vacuum switch according to claim 7 »characterized in that that the switching contacts touch on the flanks and form the actual contact surface.

9.) Vacuum switch according to claim 7i, characterized in that that the open switching contacts have a greater distance from one another than their outwardly facing Flanks.

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