DE9210086U1 - High voltage circuit breakers - Google Patents
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Description
GR 92G4083GR92G4083
Siemens AktiengesellschaftSiemens AG
Hochspannungs-LeistungsschalterHigh-voltage circuit breakers
Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungs-Leistungsschalter mit zwei einander in festem Abstand gegenüberstehenden, hohl ausgebildeten Kontaktstücken und mit einer Vorrichtung zur Beblasung eines zwischen den Kontaktstücken brennenden Lichtbogens mit einem Löschgas sowie mit einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks in wenigstens einem der Kontaktstücke, die einen Saugkolben und einen mit dem Inneren des Kontaktstückes verbundenen Saugraum aufweist.The invention relates to a high-voltage circuit breaker with two hollow contact pieces that are opposite one another at a fixed distance and with a device for blowing an arc burning between the contact pieces with an extinguishing gas and with a device for generating a negative pressure in at least one of the contact pieces, which has a suction piston and a suction chamber connected to the interior of the contact piece.
Ein derartiger Hochspannungs-Leistungsschalter ist beispielsweise aus der DE-OS 31 34 200 bekannt. Bei dem dort beschriebenen Leistungsschalter wird mittels eines in einem Kompressionszylinder beweglichen Kolbens Löschgas komprimiert, das zu einer Beblasung des Lichtbogens in dem Raum zwischen den beiden feststehenden Kontaktstücken dient. Außer dem Kompressionskolben ist ein Saugkolben vorgesehen, der mit dem Kompressionskolben verbunden ist und durch den während einer Ausschaltbewegung in einem Saugraum ein Unterdruck erzeugt wird. Der Saugraum ist mit dem Inneren eines der hohlen Kontaktstücke verbunden, so daß die Gasströmung innerhalb des Kontaktstückes von dessen dem anderen Kontaktstück zugewandten Ende zu dem dem anderen Kontaktstück abgewandten Ende hin unterstützt wird.Such a high-voltage circuit breaker is known, for example, from DE-OS 31 34 200. In the circuit breaker described there, extinguishing gas is compressed by means of a piston that moves in a compression cylinder, which serves to blow the arc in the space between the two fixed contact pieces. In addition to the compression piston, a suction piston is provided, which is connected to the compression piston and by which a negative pressure is generated in a suction chamber during a switching-off movement. The suction chamber is connected to the interior of one of the hollow contact pieces, so that the gas flow within the contact piece is supported from its end facing the other contact piece to the end facing away from the other contact piece.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Hochspannungs-Leistungsschalter der eingangs genannten Art die Löschgasströmung weiter zu verbessern.The invention is based on the object of further improving the quenching gas flow in a high-voltage circuit breaker of the type mentioned at the beginning.
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Sri/Nim / 21.07.1992Sri/Nim / 21.07.1992
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Saugkolben im Inneren des Kontaktstücks beweglich geführt und der Saugraum innerhalb des Kontaktstückes angeordnet ist.The object is achieved according to the invention in that the suction piston is movably guided inside the contact piece and the suction chamber is arranged inside the contact piece.
Dadurch, daß der Saugkolben und der Saugraum selbst im Inneren des Kontaktstückes angeordnet sind, entsteht der Unterdruck direkt an der Stelle, wo er den günstigsten Einfluß auf eine Beschleunigung des Löschgases ausübt.Because the suction piston and the suction chamber itself are arranged inside the contact piece, the negative pressure is created directly at the point where it has the most favorable influence on accelerating the extinguishing gas.
Wird der Unterdruck außerhalb des Kontaktstückes erzeugt, so entsteht erst indirekt und mit einer gewissen Verzögerung im Inneren des Kontaktstücks ein Unterdruck. Durch die vorliegende Erfindung wird also auch ein schnelleres Erreichen eines Unterdruckzustandes gewährleistet.If the negative pressure is generated outside the contact piece, a negative pressure is only created indirectly and with a certain delay inside the contact piece. The present invention therefore also ensures that a negative pressure state is reached more quickly.
Das Löschgas wird dadurch bei seinem Einströmen in das oder die Kontaktstücke weiter beschleunigt, so daß eine hohe Geschwindigkeit des Löschgases bei seinem Einströmen in das Kontaktstück erreicht wird. Hierdurch wird der Lichtbogenfußpunkt ins Innere des Kontaktstückes hineingerissen und der Lichtbogen somit verlängert, was das Löschen des Lichtbogens ebenfalls erleichtert.The extinguishing gas is thereby further accelerated as it flows into the contact piece(s), so that a high speed of the extinguishing gas is achieved as it flows into the contact piece. This pulls the base of the arc into the interior of the contact piece and thus lengthens the arc, which also makes it easier to extinguish the arc.
Die Erfindung kann vorteilhaft dadurch ausgestaltet sein, daß der Saugkolben mit dem Schalterantrieb verbunden ist.The invention can be advantageously designed in that the suction piston is connected to the switch drive.
Auf diese Weise ist einerseits eine Koordination der Schaltkontakte mit der Vorrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks erreicht, andererseits können sowohl die Schaltbewegung, als auch die Bewegung zur Erzeugung eines Unterdrucks durch einen gemeinsamen Antrieb bewerkstelligt werden, was sich kostenreduzierend auswirkt.In this way, on the one hand, coordination of the switching contacts with the device for generating a negative pressure is achieved, and on the other hand, both the switching movement and the movement for generating a negative pressure can be accomplished by a common drive, which has a cost-reducing effect.
Außerdem kann die Erfindung vorteilhaft dadurch ausgestaltet werden, daß der Saugkolben mit dem beweglichenIn addition, the invention can be advantageously designed in that the suction piston with the movable
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Teil einer mechanischen Kompressionseinrichtung für das Löschgas verbunden ist.Part of a mechanical compression device for the extinguishing gas.
Die Beblasung des Lichtbogens wird besonders effektiv, wenn ein die Kontaktstücke umgebender Kompressionszylinder sowie ein Kompressionskolben zur Kompression des Löschgases vorgesehen sind, so daß komprimiertes Löschgas radial von außen in den Raum zwischen den Kontaktstücken geblasen wird und danach durch das Innere der beiden Kontaktstücke abfließt. Durch die gemeinsame Nutzung eines einzigen Antriebs für die Kompressionsvorrichtung und die Vorrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks wird der Aufwand sehr gering gehalten. Außerdem sind die Vorrichtungen zur Erzeugung eines Unterdrucks und die Kompressionsvorrichtung ohne weiteres miteinander synchronisiert.Blowing out the arc is particularly effective when a compression cylinder surrounding the contact pieces and a compression piston for compressing the extinguishing gas are provided, so that compressed extinguishing gas is blown radially from the outside into the space between the contact pieces and then flows out through the interior of the two contact pieces. By using a single drive for the compression device and the device for generating a vacuum, the effort is kept very low. In addition, the devices for generating a vacuum and the compression device are easily synchronized with one another.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Saugkolben in dem der Antriebsseite zugewandten Kontaktstück angeordnet ist.A further advantageous embodiment of the invention provides that the suction piston is arranged in the contact piece facing the drive side.
Auf diese Weise läßt sich der Saugkolben besonders einfach mit dem Antrieb des Schalters verbinden, ohne daß eine Kraftumlenkung notwendig wäre. Die Anordnung eines Saugkolbens in dem anderen Kontaktstück ist ebenso möglich, wenn auch mechanisch etwas aufwendiger.In this way, the suction piston can be connected to the switch drive particularly easily without the need for force redirection. The arrangement of a suction piston in the other contact piece is also possible, although mechanically it is somewhat more complex.
Weiterhin kann die Erfindung vorteilhaft dadurch ausgestaltet werden, daß der Saugkolben aus Polytetrafluoräthylen besteht.Furthermore, the invention can be advantageously designed in that the suction piston consists of polytetrafluoroethylene.
Dieses Material ist besonders leicht, so daß die zu beschleunigende Masse des Saugkolbens und die für seine Beschleunigung notwendige Energie besonders gering gehalten wird. Außerdem sind die Reibungskräfte zwischen Polytetra-This material is particularly light, so that the mass of the suction piston to be accelerated and the energy required for its acceleration are kept particularly low. In addition, the friction forces between polytetra-
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fluoräthylen und Metallen besonders gering, so daß ein Verkanten des Saugkolbens in seiner Führung oder die Erzeugung von großen bremsenden Reibkräften ausgeschlossen ist.fluoroethylene and metals is particularly low, so that a jamming of the suction piston in its guide or the generation of large braking friction forces is excluded.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor,
daß der Saugkolben im Verlauf der Ausschaltbewegung wenigstens eine Öffnung in einer Wand des Kontaktstücks freigibt.
10An advantageous embodiment of the invention provides that the suction piston releases at least one opening in a wall of the contact piece during the switching-off movement.
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Außerdem kann vorteilhaft vorgesehen sein, daß der Saugkolben an seiner dem Saugraum zugewandten Seite konisch zulaufend ausgebildet ist.Furthermore, it can advantageously be provided that the suction piston is designed to be conical on its side facing the suction chamber.
Durch die Freigabe von Öffnungen des Kontaktstücks kann der Saugkolben die einsetzende Gasströmung nach Auffüllen des Saugraums nicht behindern. Das Löschgas kann frei abfließen. Durch die konisch zulaufende Form des Saugkolbens wird das Löschgas ohne größeren Rückstau zu der/den Öffnung(en) in der Wand des Kontaktstücks abgelenkt.By opening the contact piece, the suction piston cannot impede the gas flow that begins after the suction chamber has been filled. The extinguishing gas can flow out freely. The conical shape of the suction piston means that the extinguishing gas is diverted to the opening(s) in the wall of the contact piece without causing any major back pressure.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles in einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrieben. The invention is shown below using an embodiment in a drawing and then described.
Dabei zeigtThis shows
die Figur einen erfindungsgemäßen Hochspannungs-Leistungsschalter schematisch in einem Längsschnitt. 30The figure shows a high-voltage circuit breaker according to the invention schematically in a longitudinal section. 30
Der Hochspannungs-Leistungsschalter 1 weist zwei einander in festem Abstand gegenüberstehende, zur Abfuhr von Schaltgasen hohl ausgebildete Kontaktstücke 2, 3 auf, deren einander zugewandte Enden 4, 5 düsenförmig ausgebildet sind.The high-voltage circuit breaker 1 has two contact pieces 2, 3 which are located opposite one another at a fixed distance and are hollow for the removal of switching gases, the ends 4, 5 of which face one another and are nozzle-shaped.
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Der Leistungsschalter 1 weist einen antreibbaren Kompressionszylinder 6 auf, der die Kontaktstücke 2, 3 in der Einschaltstellung koaxial umgibt. Durch einen feststehenden Kompressionskolben 7 wird innerhalb des Kompressions-Zylinders 6 ein Kompressionsraum 8 begrenzt, der im Zuge der Ausschaltschaltbewegung durch das Zurückziehen des Kompressionszylinders 6 verkleinert wird. Das darin befindliche Löschgas, im Normalfall SF,, gerät unter erhöhten Druck und wird schließlich durch das Blasgitter 9 in den Zwischenraum zwischen den Kontaktstücken 2, 3 eingeblasen.The circuit breaker 1 has a drivable compression cylinder 6 which coaxially surrounds the contact pieces 2, 3 in the switched-on position. A fixed compression piston 7 defines a compression chamber 8 within the compression cylinder 6, which is reduced in size during the switching-off movement by retracting the compression cylinder 6. The quenching gas contained therein, normally SF, is subjected to increased pressure and is finally blown through the blow-out grid 9 into the space between the contact pieces 2, 3.
Im Einschaltzustand sind die beiden Kontaktstücke 2, 3 durch das Uberbrückungskontaktstück 10 leitend miteinander verbunden. Das Uberbruckungskontaktstuck 10 ist mit dem Schalterantrieb in nicht dargestellter Weise verbunden, ebenso wie der Kompressionszylinder 6. Nach dem Ablaufen des Überbrückungskontaktstückes 10 von dem feststehenden Kontaktstück 2 wird zwischen diesen ein Lichtbogen gezündet, der dann von dem Uberbruckungskontaktstuck 10 auf das feststehende Kontaktstück 5 kommutiert.In the switched-on state, the two contact pieces 2, 3 are conductively connected to one another by the bridging contact piece 10. The bridging contact piece 10 is connected to the switch drive in a manner not shown, as is the compression cylinder 6. After the bridging contact piece 10 moves away from the fixed contact piece 2, an arc is ignited between them, which then commutates from the bridging contact piece 10 to the fixed contact piece 5.
Durch das in den Lichtbogenraum eingeblasene Löschgas wird der Lichtbogen gekühlt und seine Fußpunkte werden durch das Löschgas, das durch das Innere der hohl ausgebildeten Kontaktstücke 2, 3 abströmt, mitgerissen, so daß der Lichtbogen verlängert wird. Hierdurch wird die Löschung des Lichtbogens erleichtert. Das Löschgas erreicht durch die Düsenform der Enden 4, 5 der Kontaktstücke 2, 3 seine größte Geschwindigkeit nach dem Eintritt in das Innere der hohlen Kontaktstücke 2, 3. Durch den im Inneren des Kontaktstückes 3 geführten Saugkolben 11, der ebenso wie das Uberbruckungskontaktstuck 10 und der Kompressionszylinder 6 mit dem Schalterantrieb verbunden ist, wird im Inneren des Kontaktstückes 3 ein Saugraum 12 geschaffen,The arc is cooled by the extinguishing gas blown into the arc chamber and its base points are entrained by the extinguishing gas that flows through the interior of the hollow contact pieces 2, 3, so that the arc is extended. This makes it easier to extinguish the arc. The extinguishing gas reaches its greatest speed after entering the interior of the hollow contact pieces 2, 3 due to the nozzle shape of the ends 4, 5 of the contact pieces 2, 3. A suction chamber 12 is created in the interior of the contact piece 3 by the suction piston 11 guided inside the contact piece 3, which is connected to the switch drive in the same way as the bridging contact piece 10 and the compression cylinder 6.
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in dem während der ersten Phase der Ausschaltbewegung durch die Bewegung des Saugkolbens 11 ein Unterdruck erzeugt wird, der das Löschgas zusätzlich beschleunigt. Vorteilhaft können an dem antriebsseitigen Ende des Kontaktstückes 3 Öffnungen 13 in dessen Wand vorgesehen sein, die nach dem Passieren des Saugkolbens 11 das Ausströmen von Löschgas aus dem Kontaktstück 3 ermöglichen. Hierdurch wird verhindert, daß nach dem Beginn der Beblasung des Lichtbogens soviel Löschgas durch das düsenförmige Ende 5 des Kontaktstückes 3 in das Innere des Kontaktstückes 3 einströmt, daß sich dort ein Überdrück aufbaut. Die Öffnungen ermöglichen nach dem Passsieren des Saugkolbens ein freies Abströmen des Löschgases, so daß kein Rückstau entsteht, der die Strömungsgeschwindigkeit des Löschgases im Bereich des düsenförmigen Endes 5 verringern könnte.in which, during the first phase of the switching-off movement, a negative pressure is generated by the movement of the suction piston 11, which additionally accelerates the extinguishing gas. Openings 13 can advantageously be provided in the wall of the drive-side end of the contact piece 3, which allow the extinguishing gas to flow out of the contact piece 3 after the suction piston 11 has passed. This prevents so much extinguishing gas from flowing through the nozzle-shaped end 5 of the contact piece 3 into the interior of the contact piece 3 after the arc has started to be blown out that an overpressure builds up there. The openings allow the extinguishing gas to flow out freely after the suction piston has passed, so that no backflow occurs that could reduce the flow rate of the extinguishing gas in the area of the nozzle-shaped end 5.
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