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Hochleistungsschalter Es ist bekannt, zur Unterbrechung von hohen
Leistungen bei hoher Spannung Anordnungen zu verwenden, bei denen die Kontakte im
Bereich einer Flüssigkeit, sogenannterLös@chflüssigkeit,voneinander getrennt werden,
wobei durch die Lichtbogeneinwirkung das Löschmittel verdampft und dadurch umgekehrt
auf den Lichtbogen eine löschende Wirkung ausgeübt wird. Bei der üblichen Bauart
dieser Schalter werden die Elektroden unterhalb des Flüssigkeitsspiegels voneinander
getrennt, wobei eine der Elektroden aus der Flüssigkeit herausgezogen wird, so daß
auch in dem Bereich oberhalb des Flüssigkeitsspiegels ein Teil des Lichtbogens brennt.
Es ist weiter bekannt, daß auf dien Lichtbogen eine besonders günstige Einwirkung
erfolgt, wenn der Lichtbogen nicht in der Flüssigkeit .selbst, sondern entlang der
Oberfläche der Flüssigkeit gezogen wird. Um diesen Effekt auszunutzen, sind Schalter
angegeben worden, bei denen die Unterbrechungsstrecke in Gas oberhalb eines Flüssigkeitsspiegels
angeordnet ist, wobei im Bereich des Lichtbogens flüss-igkeitdurchtränkte Körper
angeordnet sind.
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Nach der Erfindung kann eine besonders wirksame Lichtbogenlöschung
dadurch erreicht werden, daß der Lichtbogen entlang der Flüssigkeitsoberfläche eines
Flüssigkeitsbehälters fließt, wobei durch Überdruck in dem Rauara oberhalb der Flüssigkeit
sowie gegebenenfalls noch durch zusätzliche Mittel eine Stabilisierung der Flüssigkeitsoberfläche
erfolgt.
Mit besonderem Vorteil kann die Stabilisierung dadurch erreicht werden, daß die
Flüssigkeitsoberfläche, abgesehen von dem für die Lichtbogenbahn erforderlichen
Bereich, durch einen festen Körper abgedeckt wird. Die Anordnung kann weiter zweckmäßig
so getroffen werden, daß der Raum oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche beim Schaltvorgang
einen sehr hohen Druck annimmt. Dadurch wird es ermöglicht, die Durchschlagsfestigkeit
auf sehr hohe Werte zu bringen und damit mit einem sehr kleinen Hub große Schaltleistungen
und Spannungen zu beherrschen. Hierbei-kann es zweckmäßig sein, wie dies an und
für sich bereits bekannt ist, zur Unterbrechungsstelle einen Widerstand, vorzugsweise
mit positivem Temperaturkoeffizienten, parallel zu schalten, um das Überschwingen
der wiederkehrenden Spannung und den Spannungsanstieg zu verringern. Eine sehr zweckmäßige
Anordnung ergibt sich, wenn zwei Unterbrechungsstellen in Reihe geschaltet werden
in der Weise, daß einem festen Mittelkontakt zwei bewegliche Schaltelemente zugeordnet
werden. Die Öffnung der beiden Unterbrechungsstellen kann mit besonderem Vorteil
nacheinander erfolgen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Hierbei ist mit i ein isolierendes Gefäß bezeichnet, das von einem Isolierstützer
getragen wird und das Gehäuse des eigentlichen Schalters darstellt. Das Gefäß ist
an seinen beiden Stirnseiten durch Kappen 2 und 3 abgeschlossen, die leitend ausgeführt
sein können und mit Anschlüssen q und 5 für die Leitungszuführung versehen sind.
In der Mitte des Schaltgefäßes ist ein feststehendes Schaltstück 6 angeordnet, dem
die beiden beweglichen Schaltelemente 7 und 8 zugeordnet sind, die in Bohrungen
der Kappen geführt sind und dort den Strom zugeführt erhalten. Die Schaltstücke
sind hierbei gekröpft ausgeführt, wodurch es möglich wird, bei Anordnungen der Unterbrechungsstellen
unmittelbar an der Flüssigkeitsoberfläche selbst die Führungsbuchsen für die beweglichen
Schaltelemente oberhalb des Flüssigkeitsspiegels anzuordnen. Auf diese Weise ist
die Gefahr vermieden, daß Flüssigkeit an diesen Stellen austritt. Die Löschflüssigkeit
ist mit 9 bezeichnet, io stellt eine Abdeckung dar; die den mit Flüssigkeit gefüllten
Teil, abgesehen von der für die Lichtbogenbahn bestimmten Ausdehnung, nach oben
abschließt. Diese Abdeckung besteht aus Isoliermaterial, und zwar vorzugsweise aus
einem saugfähigen, das also an seiner Oberfläche gleichfalls mit Flüssigkeit durchsetzt
ist. Der Raum i i oberhalb der Flüssigkeit ist mit Gas erhöhten Drucks gefüllt.
Als solches Gas kann auch ein sogenanntes elektronegatives Gas verwendet werden.
Mit 12 ist ein hoher ohmscher Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten bezeichnet,
der der einen Unterbrechungs:stelle parallel zwischenKappe und Mittelkontakt angeschlossen
ist. Beim. Abschaltvorgang wird zunächst das bewegliche Schaltstück 7, das zu dem
Widerstand parallel liegt, nach links bewegt, so daß zwischen diesem und dem feststehenden
Kontakt 6 an der Stelle 13 ein Lichtbogen gezogen wird. Dieser kann durch nicht
gezeichnete Mittel, wie beispielsweise durch ein Magnetfeld, gegen die Flüssigkeitsoberfläche
gedrückt werden. Seine Bahn ist hierbei infolge der Anordnung der Flüssigkeit, der
saugfähigen Abdeckung und der stabilisierenden Mittel (Druck, ?Magnetfeld) praktisch
nicht ausweichend, so daß seine Länge im wesentlichen gleich dem Abstand der Kontakte
bleibt. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die I-.ichtbogenspannung immer möglichst
klein ist. Die Löschbedingungen für diesen Lichtbogen sind hierbei infolge der Anordnung
des Parallelwiderstandes 12 sehr günstig, so daß er auch bei hohenBetriebsspannungen
schon bei einem kleinen Kontaktabstand erlöschen wird. Unmittelbar hierauf setzt
die Bewegung des zweiten beweglichen Kontaktes 8 ein, so daß an der Stelle 14. ein
zweiter Lichtbogen gezogen wird, der an sich in gleicher Weise bearbeitet wird wie
der Lichtbogen an der Stelle 13. Die Abschaltbedingungen sind jedoch dadurch, daß
es sich nur noch um den Reststrom über den Widerstand 12 handelt, noch wesentlich
günstiger, da diese Schaltstelle immer nur verhältnismäßig geringe Leistungen zu
unterbrechen hat. Es wird also auch dieser zweite Lichtbogen schnell erlöschen,
wobei durch den statischen Überdruck sowie gegebenenfalls durch die Wahl der Gasfüllung
eine Neuzündung leicht verhindert wird. Unter Umständen kann es zweckmäßig sein,
zusätzlich noch eine Trennstrecke.anzuordnen, die unmittelbar nach der Unterbrechung
stromlos geöffnet wird. Eine zusätzliche Verbesserung für einen derartigen Schalter
kann noch dadurch erreicht werden, daß eine Membran vorgesehen wird, welche zwar
für den beim Abschaltvorgang entwickelten Wasserstoff durchlässig ist, das durchschlagfeste
Gas, mit dem der Raum ii gefüllt ist,-jedoch zurückhält. Eine derartige Abtrennung
ist im Hinblick auf den wesentlichen Unterschied im Molekulargewicht derartiger
Gase unschwer durchzuführen. Bei der Verwendung für höhere Spannungen kann es unter
Umständen zweckmäßig sein, an Stelle einer zweifachen Unterbrechung Vielfachunterbrechung
vorzusehen, wobei gegebenenfalls bekannte Maßnahmen zu kapazitiver oder ohmscher
Spannungssteuerung vorgesehen sein können. Unter Umständen kann es zweckmäßig sein,
die Steuerung der Kontakte in Ab-. hängigkeit von dem Druck in dem Schaltgefäß durchzuführen,
was mit Hilfe von beweglichen Kolben möglich ist. Eine besonders vorteilhafte Anordnung
erhält man, wenn das Schaltgefäß selbst beispielsweise durch Ausbildung oder zusätzliche
Anordnungen von Welilrohren in. axialer Richtung dehnbar ausgeführt wird.
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Um die Abschaltung zu bewirken, wird dann von außen her in den Raum
i i ein komprimiertes Gas eingelassen. Sobald hierbei die Gasfüllung einen bestimmten
Druck erreicht hat, werden die Kontakte seitlich bewegt, wodurch dann der Unterbrechungsvorgang
eingeleitet wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Unterbrechung
immer
nur dann erfolgen kann, wenn innerhalb des Schaltgefäßes eine für eine Abschaltung
ausreichende Druckhöhe herrscht. Die Wiedereinschaltung kann hierbei durch Ablassen
von Gas durchgeführt werden, wobei der Schalter gleich für eine folgende Abschaltung
au -sschaltbereit gemacht wird. Bei dieser Druckentlastung können auch etwaige Zersetzungsprodukte
auf einfache Weise abgeführt werden. Eine derartige Anordnung ergibt sowohl hinsichtlich
des konstruktiven Aufbaues sowie auch durch die Vermeidung von abzudichtenden Buchsen
eine sehr zweckmäßige Lösung.
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Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, die Schalteinrichtung mit
einer Synchronbetätigung in der Weise zu versehen, daß die Kontakttrennung erst
kurze Zeit vor einem Stromnu;lIdurchgang einsetzt. Dadurch wird erreicht, daß die
Strombelastung des Schalters gering ist und infolge der unmittelbar folgenden Löschung
in dem nächsten Stromnulldurchgang auch nur kurz andauert, wodurch mit sehr geringem
Aufwand hohe Leistungen beherrscht werden können.