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Elektrischer Hochspannungsschalter mit Lichtbogenlöschung durch ein
strömendes Druckmittel und mit freier Lufttrennstrecke Die Erfindung betrifft einen
Schalter mit Lichtboo*enlöschung durch strömende Löschmittel, insbesondere Druckgas,
dessen Schaltteile nach dem Abschalten eine freie Lufttrennstrecke bilden. Bei bekannt-en
Schaltern dieser Art sind die Schaltkontakte in besonderen, mit einem strömenden
Druckmittel bespülten Löschköpfen untergebracht, die die Löschungdes bei Stromunterbrechung
auftretenden Lichtbogens bewirken. Unter Löschköpfen sind dabei Einrichtungen zu
verstehen, die an festen oder bewegten Schaltteilen angeordnet werden und derart
als Schaltkammern für ein strömendes Druckmittel ausgebildet sind, daß der bei Kontakttrennung
im wesentlichen in freier Lufttrennstrecke brennende Lichtbogen durch das dem Löschkopf
zugefährte Druckmittel unterbrochen wird.
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Bei den bekannten, mit Löschk#5pfen ausgerüsteten Schaltern befindet
sich die im Löschkopf vorgesehene und den einen Lichtbogenfußpunkt tragende Elektrode
in einem axialen Löschmittelstrom, der überden von, Jer Löschkopfwandung und -der
Elektrode gebildeten Ringspalt aus dem Löschkopf entgegen der Richtung der Trennbewegung
der Elektroden ausströmt, den Lichtbogen umhüllt und auf die Trennstelle zu bläst.
Nach der Erfindung
wird nun im Löschkopf der Gasstrom ganz oder
teilweise in Richtung der Trennbewegung der Kontakte gelenkt, so daß die an den
Elektrode#nspitzen sich ansammelnden Lichtbogenprodukte nicht auf die Trennstelle
zu, sondern vom Lichtbogenfußpunkt durch oder über den Kontakt auf die der Trennstelle.
abgewandte Seite des, Läschkopfes ab-
geführt werden. Als besonders zweckmäßig
für eine solche Führung des Druckgases haben sich Hohlelektroden erwiesen, in die
der Lichtbogenfußpunkt unter Wirkung des Blasstromes. hineinwandert. Die Verwendung
von Hohlelektroden ist an sich im Schalterbau bekannt und, nicht Gegenstand der
Erfindung.
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Die vorteilhafte Führung des Druckgases im Löschkopf über die Hohlelektrode
wird vorzugsweise dadurch erzielt, daß das eine Ende des Hohlkontaktes in der Löschstellung
innerhalb der Mündung dies Löschkopfes liegt, während das andere Ende frei nach
außen öffnet. Die günstigste Löschstellung für den Kontakt im Löschkopf liegt dann
vor, werin das im Löschkopf befindliche Ende des Kontaktes, in der Strömurigsrichtung
gesehen, vcr der Ausströmöffnung des Uschkopfes an der Stelle der größten Gasgesthwindigkeit
liegt. In dieser Stellung wird nach der Trennung der Kontakte ,der Löschmittelstrahl
kegelig auf den Lichtbogenkörper anftreffen und ihn zwischen, der Auslaßöffnung
und der Lichtbogenwurzel einzuschnüren versuchen.
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Da die Lichtbogenprodukte durch die Hohlelektrode rasch von dem Lichtbogenfußpunkt
nach der dem Lichtbogen abgekehrten Seite abgeführt werden, wird,die Trennstrecke
von Ladungsträgern freigehalten, so daß der Lichtbogen in kurzer Zeit erlischt.
Ferner können die Leuchterscheinungen des Lichtbogenr. herabgesetzt %verden, die
im wesentlichen durch den Gehalt an Metalldämpfen, die durch den Alybrand der Elektroden
ausgelöst wenden, bedingt sind, da, die erfindungsgemäßeAusbildung die Anbringung
eines Kühlers am Löschkopf gestattet. Die Abführung der heißen Gase verhindert auch
die Bildung von hochionisierten Gaswolken um die Elektrodenspitzen, die dlie Durchschla-gsfestigkeit
der Trennstrecke beeinträchtigen und die Rückzündung erleichtern. Auch ein Verschmutzender
Wandungen des Löschkopfes durch ,die Niederschläge aus den heißen Metalldämpfen,
die ein Überspringen des Lichtbogenfußpunktes von der Elektrode auf die Löschkopf
wandung begünstigen, wird bei der erfindungsgemäßen Ausbildung wirksam verhindert.
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Ein weiterer Vorteil der Gasführung im Löschkopf nach der Erfindung
entsteht durch das. Al)-drängen des Lichtbogenfußpunktes durch das ströinende Löschmittel
in den hohlen Kontakt, wodurch das kontaktmachendz Ende dier Schultelektrode in
.dem Uschkopf vor Zerstörung durch den Lichtbogenfußpunkt bewahrt wird. Die Wartung
der mit Löschköpfen versehenen Schalter, die, sich durch ihre feste und betriebssichere
Bauart besonders zur Aufstellung im Freien eignen, wird so vereinfacht. In -der
Zeichnung sind eine Reihe von Ausführungsmöglichkeit-en des Löschkopfschalters nach
der Erfindung dargestellt.
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In den Figuren ist der Löschkopf am beweglichen Schaltarm angeordnet,
während der Gegenkontakt, der als unbeblasener Kontakt oder ebenfalls als Löschkopf
ausgebildet sein, kann, von einem festen oder gleichfalls beweglichen Schaltarm
ge-
tragen wird.
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Fig. i zeigt einen Löschkopf mit zwei Hohlelektraden 1, 2,
die in der Einschaltstellung unter Druck aufeinanderliegen, wobei sich die Berührungsstelle,derElektroden
innerha.1-b des aus Isolierstoff bestehenden Mündungsstückes 3 des Löschkopfees
befindet. Der Löschkopf ist an einem hohlen Schaltarm 4 senkrecht zu dessen Achse
befestigt. Der Schaltarm 4 wird durch einen senkrecht stehenden. Drehisolator
5 in die Ausschaltstellung ge-
schwenkt. Der Schaltarm 4 dient zur
Zuführung des Druckgases und kann v-orteilhaft bei Anordnung eines besonderen Kanals
auch zur Ableitung der den Hohlkontakt durchströmenden Gase verwendet werden. M(it
dem Schwenken des Schaltarmes 4 wird die Druckgaszufuhr zum Löschkopf freigegeben,
ein Teil des Druckgases wird durch die Auslaßöffnung ins Freie abströmen, während
dias übrige Druckgas durch die Hohlelektrode abströmt und --durch das Abführen der
Lichtbogengase und .die Kühlung des- Lichtbogenfußpunktes den Lichtbogen rasch zum
Erlöschen bringt.
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Nach der Fig. 2 trägt der bewegliche Schaltarm 4 ebenfalls den Löschkopf
nach der Erfindun-. Zwischen den festen Kontakten i und 2 liegt ein drittes bewegliches
I#',-onitaktglied 6, das mit einem Kolben 7 verbunden ist, der sich
unter dem' Druck des Löschgases in einer dem Löschkopf eingeformten Führung,&
verschiebt und durch diese Bewegung die Einströmöffnung des HohlkontaldeS 2 freigibt.
Sobald der Schaltarm 4 von dem feststehenden oder ebenfalls als Löschkopf ausgebildeten,
Kontakt i wegbewegt wird, wird der mittlere Kojitakt 6 durch die Beaufschlagung
des Kolbens 7 mit Druckgas entgegen der Richtung der Trennbewegung der beiden
Schaltteile verschoben, der Lichtbogen. zwischen dem Kontakt 2 und dem Kon#takt
6 gezogen und unter Wirkung des einströmenden Druckgas-es zum Erlöschen gebracht.
Sobald der Kolben 7 au der Begrenzungsfläche 8 des Innenraums des
Löschkopfes anlangt, erfc;Igt die Trennung an den Kuntakten i und 6. ohne
Lichtbogenbildung als reine Spannungsunterbrechung.
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Die Ausführungsform nach der Fig. 3 arbeitet in gleicher Weise
mit zwei Unterbrechungsstellen, jedoch ist hier der mittlere Kontakt fest und die
Hohlelektrode 2 beweglich angeordnet. Die Hohlelektrede 2 wird mit dem Einströmen
des Löschgases durch den, Druck auf den Kolben 9 vom mittleren Kontakt
6 getrennt und entgegen der Spannung der Feder io -in der Führung i i aus
Isolierstoff verschoben. Der Lichtbogen wird so ebenfalls innerhalb des Löschkopfes
unterbrochen. Nach seinem Erlöschen erfolgt die Trennung der beiden Schaltteile
mit den Kontakten i und'6, die die zur
Spaniitin,-s#is'olation nötige
Lufttrennstrecke herstellt. MIt dem Aufhören der Druckgaszufuhr kehrt die Hohlelektrode
2 unter Wirkung der Spannfeder io wieder in ihre Anfangslage zurück. Die Stromzuführung
zur beweglichen Elektrode 2 übernimmt ein nicht weiter dargestellter Schleifkontakt,
der über Strorabänder oder andere geeignete Mittel mit dem Leitungsanschluß verbunden
ist. Die Unterbrechungsstelle zwischen den Kontakten 6 und :2 kann, da der
Löschkopf bei dieser Ausführungs-C, form völlig geschlossen ist, natürlich ebensogut
mit Drucköl bespült werden, das durch den hohlen Schaltarrn 4 zuströmt und über
die Hohlelektrode 2 mittels eines weiteren, gesondert im Schaltarm 4 angeordneten
Kanals 5 wieder abfließt.
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In der Fig. 4 ist &s mittlere Kontaktglied 6
Z,
crleichfalls
hohl ausgebildet, so daß nach der Lichtt' bogenlöschung zwischen. den. Kontakten
6 und :2 auch die im weiteren Verlauf der Trennbewegung z# zn entstehende
Unterbrechungsstelle zwischen den Kontakten 6 und :2 wirksam beblasen wird.
Falls der Lichtbogen an der ersten Unterbrechungsstelle noch nicht erloschen sein
sollte, wird er durch die Be#blasung der zweiten Unterhrechungsstelle endgültig
unterbrochen. Die Ausströraöffnung des Hohlkontaktes 2 erfährt hier zur Verlangsamung
der Gasausströmgeschwindigkeit eine düsenförmige Erweiterung 1:2, die eine Schalldämpfvorrichtun-,
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aufnimmt.
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In der Anordnung nach der Fig. 5 ist unter Vermeidun- eines
Zwischenkontaktes der Hohlkontakt 2 verschiebbar im Löschkopf angeordnet. Das einströmende
Druck-as beaufschlag den mit dem z# t Hohlkontakt starr verbundenen Kolben
9 und verschiebt die Elektrode in die günstigste Löschstellung innerhalb
der Mündung 3 des Löschkopfes.
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Eine andere Möglichkeit, die Spitze der Elektrode in die günstigste
Löschstellung zu bringen, zeigt Fig. 6. Hier ist der Hohlkontakt starr mit
Odem schwenkbaren Schaltarrn 4 verbunden, der einen in der Schaltrichtung liegenden
Zylinder 14 trägt, in dem das aus Isolierstoff bestehende Mün-27 dungsstÜck
3 des Löschkopfes unter Wirkung des Druckgases bzw. der Federspannung -leitet.
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Fi-'- 7 zeigt die Anwendun- der erfindungsgemäßen Druckmittelführung
innerhalb des Löschkopfes in Richtung der Trennbewegung der Schaltteile bei einem
Kontakt aus Vollmaterial.
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Der Kontaktstift 15 gleitet entsprechend der Abb.
3 in einer mindestens in ihrem vorderen Teil aus Isolierstoff bestehenden:
Führung i i, in der er mit der Beaufschlagung des Kolbens 7 entgegenoder
Spannung der Feder io verschoben wird#. Der Führungszyllinder ii ist über Ausströmkanäle
16 mit dem Freien verbunden. Durch das Druckgefälle zwischen den Ausströmlzanäleni
16 und dem Raum höheren Druckes an der Löschkopfmündung entsteht eine intensive
GasstrÖmung in Richtung der Trennbewegung der Schaltteile, so daß eine rasch-, Abführung
der heißen Schaltgase nach außen und eine wirksame Kühlung des Lichtbogenfußpunktes
erfolgt. Auch bei dieser Anordnung läßt sich entsprechend der Abb. 3 ein
festes mittleres Kontaktellied anbringen, das den Lösch-kopf völlig verschließt
und eine Bespülung der Trennstelle innerhalb des Löschkopfes mit Drucköl gestattet.