DE808056C

DE808056C - High voltage electrical switch

Info

Publication number: DE808056C
Application number: DEV820A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Wilhelm Pape
Original assignee: Voigt and Haeffner AG
Current assignee: Voigt and Haeffner AG
Priority date: 1950-04-07
Filing date: 1950-04-07
Publication date: 1951-07-09

Description

Elektrischer Hochspannungsschalter Die Erfindung betrifft einen elektrischen Hochspannungsschalter mit einer Differentialpumpeinrichtung zur Steigerung des Löschmitteldrucks. Bei den meisten Schaltern dieser Art wird der Antriebsdruck für den Pumpkolben durch den Lichtbogen selbst hervorgerufen. Diese Schaltergattung ist zur Beherrschung großer Ströme sehr wirksam, da bei diesen eine plötzliche und kräftige Verdampfung von Flüssigkeit einsetzt und als Folge davon ein kräftiger Druckanstieg in der Pumpenkammer entsteht, der den Pumpkolben in Bewegung setzt. Ein solcher Schalter ist aber zur Beherrschung sehr kleiner Ströme weniger geeignet, da hierbei die freiwerdende Lichtbogenenergie nicht ausreicht, einen genügend lohen :1iitriebsdruck für den Pumpkolben zu erzeugen. Man hat daher versucht, durch Verwendung von zwei getrennten Löschvorrichtungen der Schwierigkeiten Herr zu werden.Electrical high-voltage switch The invention relates to an electrical switch High-voltage switch with a differential pump device to increase the extinguishing agent pressure. With most switches of this type, the drive pressure for the pump piston is through caused the arc itself. This type of switch is for control large currents are very effective, as they cause sudden and vigorous evaporation of liquid sets in and, as a result, a sharp rise in pressure in the pump chamber which sets the pump piston in motion. Such a switch is for Control of very small currents is less suitable, as this is the result of the arc energy that is released is not sufficient to generate a sufficient drive pressure for the pump piston. Attempts have therefore been made to use two separate extinguishing devices to master the difficulties.

So wurde ein Schalteraufbau vorgeschlagen, bei welchem die Löschflüssigkeit über zwei voneinander getrennte, quer zum Lichtbogen gerichtete Kanalgruppen geleitet wird. Der einen Gruppe, die zur Löschung großer Ströme dient, wird die Löschflüssigkeit unter der Wirkung des vom Lichtbogen erzeugten Drucks und der anderen Gruppe, die zum Löschen kleiner Ströme dient, unter der Wirkung eines äußeren Drucks zugeführt. Es handelt sich hier um einen normalen Löschkammerschalter mit zwei voneinander getrennt angeordneten Druckkammern, bei dem das unter der Wirkung eines äußeren Drucks zugeführte Löschmittel der zweiten Druckkammer des Schalters zugepumpt wird. Die Auslässe der Querkanäle münden in einen gemeinsamen drucklosen Schalterraum. Die unter. fremdem Druck -- die Druckkammer eintretende Löschmittelmenge wird von den Druckverhältnissen in dieser Kammer, in die der Lichtbogen hineingezogen wird, beeinflußt. Zur Beseitigung dieses Nachteils dient die Erfindung.For example, a switch structure has been proposed in which the extinguishing liquid is passed through two separate groups of channels directed transversely to the arc. One group, which is used to extinguish large currents, is supplied with the extinguishing liquid under the effect of the pressure generated by the arc and the other group, which is used to extinguish small currents, is supplied under the effect of an external pressure. This is a normal extinguishing chamber switch with two pressure chambers arranged separately from one another, in which the extinguishing agent supplied under the action of an external pressure is pumped to the second pressure chamber of the switch. The outlets of the transverse channels open into a common pressureless switch room. The under. external pressure - the amount of extinguishing agent entering the pressure chamber is influenced by the pressure conditions in this chamber into which the arc is drawn. The invention serves to eliminate this disadvantage.

Sie betrifft einen Hochspannungsschalter mit einer Druckausgleichkammer, in der sich ein Differentialpumpkolben zur Steigerung des Löschmitteldrucks befindet. Die Erfindung besteht darin, daß eine von der Lichtbogenenergie unbeeinflußte Löschmittelströmung den vorteilhaft außerhalb der Druckkammer brennenden Teil des Lichtbogens bespült bzw. durchwirbelt. Dieser Lichtbogenteil wird an mehreren Stellen oder insgesamt, bearbeitet. Die unter fremdem Druck zugeführte Löschmittelströmung kann hierbei allein oder zusätzlich zu einer von der Lichtbogenenergie abhängigen Strö- mung den außerhalb der Druckkammer brennenden Lichtbogen durchwirbeln.It relates to a high-voltage switch with a pressure equalization chamber in which there is a differential pump piston to increase the pressure of the extinguishing agent. The invention consists in that an extinguishing agent flow unaffected by the arc energy flushes or whirls through the part of the arc which is advantageously burning outside the pressure chamber. This part of the arc is processed in several places or in total. The extinguishing agent flow supplied under external pressure can, alone or in addition to a flow dependent on the arc energy, swirl through the arc burning outside the pressure chamber.

Hierbei ist es zweckmäßig, daß die durch einen fremden Gasdruck erzeugte Löschmittelströmung den Lichtbogen an mehreren Stellen quer zu seiner Längsrichtung trifft und ihn in Aufnahmekanäle treibt. Die Löschströmung kann hierbei mit Hilfe einer Rohrleitung durch den druckfreien Schalterraum unmittelbar der Bespülstelle des Lichtbogens zugeleitet werden. Im Stromnulldurchgang ist in der Hauptsache nur eine Verschiebearbeit zu leisten, da keine wesentlichen Gegendrücke vorhanden sind. Aus diesem Grunde ist auch nur ein geringer Kraftaufwand erforderlich und es bleibt die benötigte Beblasungsmenge an Löschflüssigkeit in kleinen Grenzen.It is useful here that the pressure generated by an external gas pressure Extinguishing agent flow causes the arc in several places transversely to its longitudinal direction hits and drives him into recording channels. The extinguishing flow can help here a pipe through the pressure-free switch room directly to the flushing point of the arc. In the current zero crossing is in the main only to perform a shift work, since there are no significant counter-pressures. For this reason, only a small amount of force is required and it remains the required quantity of extinguishing liquid to be blown within small limits.

Die Bespülung bzw. Durchwil-belung des außerhalb der Druckkammer brennenden Lichtbogens kann auch in der Weise erfolgen, daß gemäß der Erfindung eine Einrichtung getroffen wird, bei der in der Umgebung des Lichtbogens außerhalb derDruckkammer eine Umwälzvorrichturlg vorgesehen ist. Diese ruft eine Durchwirbelung der den Lichtbogen umgebenden Flüssigkeit unabhängig von der Lichtbogenenergie hervor. Die Löschmittelströmung wird bei dieser Bespülungsart ebenfalls durch Druckluft oder in Abhängigkeit von der Schaltstiftbewegung erzeugt. Die benötigte Druckmenge ist außerordentlich klein. Sie braucht lediglich einen kleinen Kolben zu verstellen, der einen Hubweg zurücklegt, wie er zur Bewegung der Umwälzvorrichtung erforderlich ist.AuchistwiederumbeidiesemLöschverfahren für kleine Ströme ein nur geringer Kraftaufwand erforderlich, da lediglich eine Verdrängung von Flüssigkeit von der einen Seite der Umwälzvorrichtung zur anderen erfolgt. Bei der Strömung über den im druckfreien Schalterraum brennenden Lichtbogen wird der Lichtbogenpfad derart durchwirbelt, daß der Kontaktzwischenraum im Stromnulldurchgang von allen Ladungsträgern befreit ist und keine Rückzündungen zu befürchten sind.The purging or ventilation of the burning outside of the pressure chamber Arc can also be done in such a way that according to the invention a device is taken when in the vicinity of the arc outside the pressure chamber a Umwälzvorrichturlg is provided. This causes a turbulence in the arc surrounding liquid regardless of the arc energy. The extinguishing agent flow is also used with this type of purging by compressed air or as a function of generated by the switch pin movement. The amount of print required is extremely small. You only need to adjust a small piston that covers a stroke, as required to move the circulation device only a small amount of force is required for small currents, since only one Displacement of liquid from one side of the circulator to the other he follows. With the flow over the burning arc in the pressure-free switch room the arc path is swirled through in such a way that the contact gap is in the current zero passage is free of all charge carriers and no re-ignition is to be feared.

Die Bilder dienen zur Erläuterung der Erfindung und zeigen zwei der möglichen Ausführungsformen. In einer Löschkammer i ist ein Differentialpumpkolben 2 eingebaut, der die Löschkammer in einen Kolbenantriebsraum 3 urtd in einen Pumpraum 4 unterteilt. Von dem Pumpraum 4 führt ein Kanal 5 zu einer Ringdüse 6, die den Lichtbogenkanal eng umschließt. Die Kontaktstelle liegt vorteilhaft außerhalb der Löschkammer im druckfreien Schalterrauu`l. Das die Löschkammer umgebende Schaltergehäuse wurde als unwesentlich fortgelassen. Von dem ortsfesten Kontakt 7 bewegt sich bei der Kontakttrennung der Schaltstift 8 durch eine Längsbohrung 9, die durch Querkanäle i o auf der einen Seite mit dem Druckmittelzuführungsraum i i und auf der anderen Seite mit dein druckfreien Schalterraum in freier Verbindung steht. Das Rohr 12 dient zur Zuführung des fremden Löschmittels. Der Pumpkolben 2 trägt Verlängerungsstäbe 13, die außerhalb der Löschkammer einen Federteller 14 tragen, auf den eine Druckfeder 15 zur Rückführung des Pumpkolbens 2 in seine Anfangslage lastet. Durch diese Anordnung der Druckfeder wird erreicht, daß der unter Spannung stehende Raum zwischen den voneinander getrennten Kontakten frei von Metallteilen bleibt. Dies ist besonders wichtig bei dem Abschalten von kleinen Strömen in Hochspannungsnetzen, da in diesen Fällender Lichtbogen zeitweilig sehr lang durch die Löschkammer (ungestört durch Löschströmungen an dieser Stelle) gezogen werden kann. Würde dabei die Metallfeder denKontaktzwischenraum umschließen, 'so könnten leicht vom Lichtbogenpfad über die Metallteile hinweg Überschläge stattfinden, was hierdurch vermieden ist.The pictures serve to explain the invention and show two of the possible embodiments. A differential pump piston 2 is installed in an extinguishing chamber i, which divides the extinguishing chamber into a piston drive chamber 3 and a pump chamber 4. A channel 5 leads from the pump chamber 4 to an annular nozzle 6 which tightly encloses the arc channel. The contact point is advantageously outside the extinguishing chamber in the pressure-free switch room. The switch housing surrounding the arcing chamber was left out as insignificant. From the stationary contact 7, the switching pin 8 moves through a longitudinal bore 9 when the contacts are separated, which is in free connection through transverse channels io on one side with the pressure medium supply space ii and on the other side with the pressure-free switch space. The tube 12 is used to supply the external extinguishing agent. The pump piston 2 carries extension rods 1 3, which carry a spring plate 14 outside the extinguishing chamber, on which a compression spring 1 5 rests to return the pump piston 2 to its initial position. This arrangement of the compression spring ensures that the space under tension between the separate contacts remains free of metal parts. This is particularly important when switching off small currents in high-voltage networks, since in these cases the arc can be drawn through the quenching chamber for a very long time (undisturbed by quenching currents at this point). If the metal spring were to enclose the contact gap, flashovers could easily take place from the arc path over the metal parts, which is avoided in this way.

Wird eine Stromunterbrechung eingeleitet, so wird durch den bewegten Schaltstift 8 ein Lichtbogen durch den Kanal 9 (Bild 2) und durch die Ringdüse 6 in den Kolbenantriebsraum 3 hineingezogen. Die entstehenden Schaltgase und Dämpfe können aus dem Kanal 9 unter Zurückhaltung der durch die Rohrleitung i 2 zugeführten fremden Druckflüssigkeit nach dem druckfreien Schalterraum austreten, wobei sie zur Reinigung des Lichtbogenpfads beitragen. Die in dem Kolbenantriebsraum 3 sich bildenden Lichtbogengase verursachen bei einer Lastabschaltung einen kräftigen Druckanstieg, der den Pumpkolben 2 iri Bewegung setzt. Der Kolben preßt Löschflüssigkeit aus dem Raum 4 durch den Kanal 5 und durch die Ringdüse 6 über den Lichtbogen hinweg und bewirkt in bekannter Weise die Löschung des Lichtbogens: Zusätzlich wird auch noch Löschflüssigkeit aus der Kammer i i quer durch die Lichtbogenstrecke geblasen, wodurch auch diese außerhalb der Löschkammer liegende Lichtbogenbahn gesäubert wird.If a power interruption is initiated, the moved Switching pin 8 creates an arc through channel 9 (Fig. 2) and through ring nozzle 6 drawn into the piston drive chamber 3. The resulting switching gases and vapors can be supplied from the channel 9 with restraint through the pipeline i 2 foreign hydraulic fluid escape to the pressure-free switch room, whereby they help clean the arc path. The in the piston drive space 3 forming arc gases cause a strong pressure increase in the event of a load disconnection, which sets the pump piston 2 in motion. The piston presses extinguishing liquid out of the Space 4 through the channel 5 and through the ring nozzle 6 over the arc and causes the arc to be extinguished in a known manner: In addition, there is also Extinguishing liquid is blown out of the chamber i i across the arc path, whereby this arc path lying outside the quenching chamber is also cleaned.

Werden aber sehr kleine Ströme abgeschaltet, so reicht der im Raum 3 entstehende Gasdruck nicht aus, um den Pumpkolben 2 in Bewegung zu setzen. In diesem Fall greift sofort die in der Kammer i i zur Verfügung stehende fremde Druckflüssigkeit ein. Sie erfaßt die in der Bohrung 9 befindlichen Ladungsträger und preßt sie bei Stromnulldurchgang in die Aufnahmekanäle io. Der Lichtbogenpfad ist auf einer genügend langen Strecke gesäubert, so daß Rückzündungen unterbleiben und a11 die g_#fürcliteteii Störungen beim Abschalten von leer laufenden Leitungen vermieden sind. Auch die Unterbringung der Rückführfeder 15 außerhalb des Spannungsbereichs zwischen den Kontakten 7 und 8 trägt dazu bei, überschläge zu vermeiden. Die Züfuhreinrichtung für die zusätzliche Löschmenge ist so eingerichtet, daß die zugedrückte Löschmittelmenge nach Beendigung der Löschung wieder aus dem Schalterraum zurücktreten kann.But if very small currents are switched off, that is enough in the room 3 resulting gas pressure is not sufficient to set the pump piston 2 in motion. In In this case, the external pressure fluid available in the chamber i i takes effect immediately a. It detects the load carriers located in the bore 9 and presses them down Current zero crossing in the receiving channels OK. The arc path is sufficient on one cleaned long distance, so that backfiring does not occur and a11 the g_ # fürcliteteii disruptions when switching off idle lines avoided are. Also the placement of the return spring 15 outside the tension range between contacts 7 and 8 helps prevent flashovers. The feeding device for the additional extinguishing quantity is set up so that the suppressed quantity of extinguishing agent can withdraw from the counter area after the deletion has been completed.

In den Bildern 3 und 4 steht der Lichtbogenraum 16 über Öffnungen 17 in freier Verbindung mit dem druckfreien Schalterraum. In diesem Ausführungsbeispiel ist in dem Lichtbogenraum 16 eineUmwälzvorrichtung vorgesehen, die den Schaltstift 8 in Form einer Platte 18 zum Teil eng umschließt. Diese Platte 18 wird durch eine Spindel ig getragen, an der ein kleiner Pumpkolben 20 befestigt ist. Eine Feder 21 dient zur Rückführung des Kolbens 20. Der Raum unterhalb des Pumpkolbens 20 steht mit einer Zuführungsleitung 22 für das fremde Druckmittel in Verbindung.In Figures 3 and 4, the arc space 16 is above openings 17 in free connection with the pressure-free switch room. In this embodiment a circulating device is provided in the arc chamber 16, which controls the switching pin 8 in the form of a plate 18 encloses tightly in part. This plate 18 is through a Spindle ig carried, to which a small pump piston 20 is attached. A feather 21 serves to return the piston 20. The space below the pump piston 20 is located with a supply line 22 for the external pressure medium in connection.

Werden bei diesem Ausführungsbeispiel sehr kleine Ströme unterbrochen, bei denen eine Pumpleistung des Differentialkolbens nicht eintritt, so drückt das fremde durch das Rohr 22 zugeleitete Druckmittel den kleinen Verstellkolben 20 und damit auch die Platte 18 nach oben. Die oberhalb der Platte 18 befindliche Flüssigkeit wird verdrängt und nach dem unterhalb der Platte freigelegten Raum angesaugt. Sie durchwirbelt hierbei den Lichtbogenpfad und macht ihn im Stromnulldurchgang spannungsfest gegen Rückzündungen. Nach dem Umschalten der Einlaßvorrichtung für die Rohrleitung 22 können der Kolben 20 und die Platte 18 wieder in ihre Anfangslage zurückkehren, wobei eine nochnialige Umwälzung des Öls von der Unterseite zur Oberseite der Platte 18 stattfindet.If very small currents are interrupted in this exemplary embodiment, in which a pumping capacity of the differential piston does not occur, this is a pressure foreign pressure medium supplied through the pipe 22 to the small adjusting piston 20 and thus also the plate 18 upwards. The liquid located above the plate 18 is displaced and sucked into the space exposed below the plate. she swirls through the arc path and makes it voltage-proof when the current passes through zero against re-ignition. After switching the inlet device for the pipeline 22 the piston 20 and the plate 18 can return to their initial position, a continuous circulation of the oil from the bottom to the top of the plate 18 takes place.

Auch bei dieser Ausbildung des Erfindungsgegenstands wird nur eine kleine Menge an Druckmittel zur Verschiebung des Kolbens 20 und damit der Platte 18 benötigt, urn eine endgültige Löschung her-Even with this embodiment of the subject matter of the invention, only one small amount of pressure medium to move the piston 20 and thus the plate 18 is required for a definitive deletion.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Electrical high-voltage switch with a differential pumping device for increasing the extinguishing agent pressure, characterized in that an extinguishing agent flow, which is not influenced by the arc energy and generated by an external force, flushes or flushes the part of the arc which is advantageously burning outside the pressure chamber at several points or over the entire arc part. whirled through.

2. High-voltage switch according to claim 1, characterized in that that the extinguishing agent flow unaffected by the arc energy is advantageous outside the pressure chamber burning arc in several places across it Drives longitudinally in receiving channels (l o).

3. High-voltage switch according to claim 1, characterized in that in the vicinity of the arc a fluid circulation Serving plate (18) is provided which swirls the arc path independently vory the arc energy causes.

4. High-voltage switch according to claim 1 Iris 3, characterized in that the foreign extinguishing agent flow by compressed air or is generated as a function of the switch pin movement.

5. High voltage switch according to claim 1 to 4, characterized in that the differential piston (2) over Insulating rods (13) with one outside the extinguishing chamber in the pressure-free switch room lying spring plate (14) is connected to the piston return spring (15) is a burden. to be supplied. The required adjusting force is also only small, there; in the main there is only a displacement of liquid, so only a so-called displaceability is to be achieved by the piston 20.