DE974226C - Druckgasschalter mit Mehrfachunterbrechung - Google Patents

Description

Es sind Druckgasschalter mit Mehrfachunterbrechung bekannt, bei welchen die Kontakte mit Druckgas betätigt werden und die Lichtbogenlöschung durch Beblasung mit Druckgas erfolgt und bei welchen parallel zu den Unterbrechungsstellen eine Impedanz (Widerstand oder Kapazität) geschaltet ist, mit deren Hilfe die Spannungsverteilung über die einzelnen Unterbrechungsstellen gesteuert wird. Diese Widerstände hat man bei den bekannten Ausführungen den Schaltstellen unmittelbar parallel geschaltet. Sie sind also dauernd eingeschaltet. Infolgedessen fließt im ausgeschalteten Zustand des Schalters ein kleiner Strom über diese Impedanzen weiter. Dieser Strom wird in der Regel durch einen Trennschalter, der mit dem Leistungsschalter in der Reihe liegt, abgeschaltet. Der Trennschalter kann gesondert von dem Leistungsschalter vorgesehen oder auch unmittelbar mit ihm zusammengebaut sein. Diese bekannte Anordnung hat aber den Nachteil, daß über die Wider- ao stände kein größerer Strom fließen darf, als der Trennschalter abzuschalten vermag. Hierdurch wird in manchen Fällen die gewünschte Spannungssteuerung besonders bei größeren Schaltüberspannungen nicht mehr erhalten. Da durch das Schaltvermögen des Trennschalters der Wert des Widerstandes festgelegt ist, ergibt sich bei hohen Überspannungen auch ein hoher Widerstandswert. Nun wird aber die Spannungsverteilung über die einzelnen Kontakte auch durch die Eigenkapazität des Schalters beeinflußt, welche eine ungleichmäßige Potentialverteilung an sieh zur Folge hat. Eine gute Steuerwirkung ist daher nur vorhanden, wenn der Widerstands wert der Steuerwiderstände

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um mindestens eine Größenordnung kleiner ist al der der kapazitiven Widerstände. Dies ist aber bei hohen Überspannungen bei den bekannten Ausführungen nicht der Fall. Ferner hat die bekannte Anordnung den Nachteil, daß die Widerstände so lange Strom führen müssen, bis der Trennschalter ausschaltet. Wenn diese Ausschaltung unabhängig von der Schaltung des Leistungsschalters erfolgt, muß aus Sicherheitsgründen der Widerstand so bemessen werden, daß er den Reststrom praktisch dauernd aushalten können muß. Baut man einen Trennschalter unmittelbar am Leistungsschalter an und kuppelt sein Ausschaltgestänge mit dem des Leistungsschalters, so braucht der Widerstand nicht für dauernden Stromdurchgang ausgelegt zu werden. Außerdem muß der Trennschalter immer für den Nennstrom des ganzen Leistungsschalters ausgelegt werden.

Es ist ferner bekannt, den den Leistungsunterbrechungsstellen parallel geschalteten Widerständen Hilfsschaltstellen zuzuordnen, und zwar derart, daß die Widerstände jeweils mit einem Ende an den Hauptunterbrechungskontakt und mit dem anderen Ende an einen im Wege des beweglichen Kontakt-Stückes liegenden, festen Hilfskontakt angeschlossen sind; bei dem Ausschaltvorgang bleiben die Widerstände so lange eingeschaltet, bis das bewegliche Kontaktstück den Hilfskontakt verlassen hat; sie überbrücken also während der Ausschaltbewegung den Lichtbogen. Die Widerstände sind so groß zu bemessen, daß die Leitfähigkeit des von ihnen gebildeten, zur Leistungsunterbrechungsstelle parallelen Strompfades gering ist; sie steuern die Spannungsverteilung längs der Lichtbogenwege und die Teilung der Gesamtspannung unter die Leistungsunterbrechungsstellen durch den in dem Parallelwiderstand fließenden Strom. Diese Einrichtung hat den Nachteil, daß das bewegliche Kontaktstück das zusätzliche feste Hilfskontaktstück in einer Stellung verläßt, in welcher die Ausschaltung noch nicht mit Sicherheit beendet zu sein braucht. In solchen Fällen werden also die Widerstände in verschiedener Weise durch den Lichtbogen überbrückt. Bei den Unterbrechungsstellen, wo der Lichtbogen bereits abgerissen ist, wirken die Widerstände mit ihrem ganzen Wert. Dort aber, wo der Lichtbogen noch brennt, sind sie zum Teil überbrückt. Daher können die Widerstände keine Potentialsteuerung über mehrere Unterbrechungsstellen in genügender Weise hervorrufen. Konstruktiv gesehen besteht noch der weitere Nachteil, daß das zusätzliche Hilfskontaktstück mit dem Hauptkontakt in derselben Löschkammer untergebracht sein muß und daher der an den Kontakt angebaute Widerstand den Einflüssen des Lichtbogens ausgesetzt ist.

Ferner ist die Gefahr von Rückzündungen vorhanden. Wenn nämlich der Lichtbogen, umgekehrt wie vorher, bereits während der Schaltbewegung gelöscht wird, dann ist der notwendige Abstand noch nicht vorhanden. Es besteht aber bereits praktisch die volle Spannung zwischen beiden Kontaktstücken, so daß dort leichte Rückschläge auftreten können. Diese bei allen Schaltern vorhandene Erscheinung wird dadurch gefördert, daß die Entfernung zu den Widerständen selbst wegen der Spannungssteuerung klein gehalten sein muß.

Ferner ist für Vakuumschalter bekannt, zur Vermeidung hoher Überspannungen bei schnellen Unterbrechungen einen hochohmigen Widerstand der einzigen Kontaktstelle parallel zu schalten. Dieser wird mit Hilfe eines Hilfskontaktes nach dem Abschalten des Hauptkontaktes abgetrennt. Das öffnen des Hilfskontaktes wird durch die Ausschaltbewegung des Hauptkontaktes mechanisch gesteuert. Er ist zusammen mit dem Hauptkontakt im geschlossenen Zustand, besitzt also den bereits erwähnten Nachteil, daß der Widerstand für den Reststrom ausgelegt werden muß, den er praktisch dauernd aushalten kann.

Zur Vermeidung dieser Nachteile wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, in an sich bekannter Weise Hilfsschaltstellen vorzusehen, die jedoch mit dem beweglichen Kontakt der Leistungsunterbrechungsstelle in keiner formschlüssigen mechanischen Verbindung stehen und zusammen mit den Impedanzen in von den Räumen der Leistungsunterbrechungsstelle getrennten Räumen des Schalters untergebracht sind.

Diese Anordnung hat den Vorteil, daß beim ausgeschalteten Leistungsschalter kein Strom mehr über die Widerstände fließt. Die Hilfsschaltstellen sind von der Hauptschaltstelle konstruktiv getrennt untergebracht, so daß der Lichtbogen keinen unmittelbaren unerwünschten Einfluß auf die Hilfsschaltstelle haben kann. Die Hilfsschaltstelle kann mit dem Widerstand baulich vereint werden, die Löschkammer der Hauptschaltstelle kann konstruktiv in gleicher Weise ausgeführt werden wie ohne Potentialsteuerungswiderstand. Die Anordnung gemaß der Erfindung kann auch so gestaltet werden, daß die Widerstände nur so lange eingeschaltet sind, wie sie zur Spannungssteuerung gebraucht werden. Im letzteren Falle werden sie erst eingeschaltet, wenn der Ausschaltvorgang beginnt, und nach Beendigung des Ausschaltvorganges sofort wieder abgeschaltet. Auf den dem Leistungsschalter vorgeschalteten Trennschalter braucht also keine Rücksicht mehr genommen zu werden. Er schaltet in jedem Falle stromlos. Ein besonderer Vorteil in diesem vorgenannten Falle ist, daß die Widerstände nur für einen sehr kurzzeitigen Strom ausgelegt zu werden brauchen und dadurch klein gehalten werden können. Die Schaltstellen selbst sind ebenfalls klein, da sie keinen Betriebsstrom 1x5 führen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen Fig. ι und 2 Schaltungsschemata, während Fig. 3 bis 7 in schematischer Form Möglich- iao keiten der Durchbildung von Schaltern mit Steuerwiderständen angeben.

In allen Figuren sind mit a_t bis a_e die Unterbrechungsstellen eines Druckgasschalters mit Mehrfachunterbrechung bezeichnet, die in Reihe liegen. Mit If₁ bis gf. sind die Steuerwiderstände für die

Spannungsverteilung über die Unterbrechungsstellen bezeichnet, welche mit Hilfe der Schalter C₁ bis c₆ den Unterbrechungsstellen parallel geschaltet werden. Als Widerstand kann ein Draht oder keramisches Material dienen. Dabei kann, wie Fig. ι zeigt, jeder Unterbrechungsstelle ein Teil widerstand parallel geschaltet werden, oder es können gemäß Fig. 2 die Impedanzen mehrerer Unterbrechungsstellen zu einer gemeinsam schaltbaren ίο Gruppe zusammengefaßt werden.

Bei den in Fig. 3 bis 7 dargestellten Beispielen sind die Unterbrechungsstellen a_x usw. mit selbstschließenden Kontakten ausgerüstet, von welchen der eine ein abgefederter Kontaktstift ist, der gegen einen düsenförmigen Hohlkontakt sich anlegt. Die Kontakte der Unterbrechungsstellen sind von Hohlisolatoren Ci₁ usw. mit metallischen Boden- und Deckelteilen umschlossen. Die Boden- und Deckelteile tragen die Kontakte, sie sind mit Durchströmöffnungen für das Druckgas zu den Kontakten und mit Abströmöffnungen versehen, durch die die Schaltgase von den Kontakten abgeleitet werden können. Die Unterbrechungsstellen C₁ usw. sind mit Hilfe eines ein- oder mehrteiligen' hohlen Stützisolators e auf dem Gestell / aufgebaut, das als Druckgasbehälter benutzt ist und gegebenenfalls fahrbar sein kann. Parallel zu den Unterbrechungsstellen liegen die Steuerwiderstände g_t usw. mit ihren Schaltmitteln. Die Widerstände g_t usw. mit ihren Schaltmitteln sind in Hohlisolatoren I₁ usw. mit metallischen Boden- und Deckelteilen eingebaut, welche neben den Löschkammerisolatoren der Unterbrechungsstellen in Säulenform angeordnet sind. Der Aufbau der Löschkammern und der Widerstände ist also gleich. Zweckmäßig ist es dabei, die Hohlisolatoren mit den Widerständen und ihren Schaltmitteln sowie die Löschkammern mit den Unterbrechungsstellen durch gemeinsame Boden- und Deckelteile k₁ usw. zu verbinden, welche die Kontaktteile enthalten, wie beispielsweise in Fig. 3 gezeigt. Die auf diese Weise gebildeten Anreihbauelemente können in beliebiger Zahl in Säulenform aufgebaut werden.

Als Schaltmittel für die Widerstände können sowohl Funkenstrecken mit festen oder einstellbaren Elektroden als auch Schalter mit mindestens einem beweglichen Schaltglied benutzt werden. Die Schaltmittel werden zweckmäßig mit Druckgas beblasen und auch betätigt. Im letzteren Fall werden die Kontakte der Schalter für die Widerstände gleich ausgebildet wie die Kontakte der Unterbrechungsstellen, d. h., sie werden vom Druckgas geöffnet und schließen sich selbsttätig durch eine Feder als Schließkraft. Das Betätigungs- und Blasgas für die Schaltmittel der Widerstände kann den Löschkammern mit den Unterbrechungsstellen entnommen sein. Es kann aber auch das Betätigungsund Blasgas für die Widerstände getrennt von den Unterbrechungsstellen geführt sein. Bei den dargestellten Beispielen ist das Betätigungs- und Blasgas zu den Unterbrechungsstellen und den Schaltmitteln der Widerstände durch die Anreihbauelemente selbst geführt, wobei die Schaltgase über die metallischen Boden- und Deckelteile abgeleitet sind.

Bei Druckgasschaltern gemäß Fig. 3 wird durch Betätigen des Hauptventils m Druckgas in die Löschkammern d_v d₂ geleitet, die Unterbrechungsstellen a_v a₂ werden geöffnet, und die Abschaltlichtbögen an ihnen werden beblasen. Das Druckgas gelangt dabei mit einer kleinen Zeitverzögerung zu den Schaltern für die Steuerwiderstände g_v g₂. Die Schalter C₁, C₂ werden geöffnet, und die Widerstände werden einzeln für sich abgeschaltet. Das Betätigungs- und Blasgas dient dabei gleichzeitig als Isolations- und Kühlmittel für die Widerstände. Druckgasschalter gemäß Fig. 3 können ohne Serientrennmesser für die Spannungsisolation verwendet werden, wenn in an sich bekannter Weise dafür gesorgt wird, daß der Druck in den Löschkammern der Unterbrechungsstellen und in den die Widerstände und ihre Schalter enthaltenden Hohlisolatoren nach der Lichtbogenlöschung an den Kontakten beider aufrechterhalten und die Kontakte selbst am Schließen verhindert sind.

Dies ist ermöglicht, wenn an den Abströmstellen M₁, M₂ der Schaltgase von den Unterbrechungsstellen und M₄ von den Widerständen Auspuffventile oder vom Druckgas gesteuerte Absperrschieber vorgesehen sind, welche erst bei Wegnähme des Druckgases die Abströmöffnungen freigeben. Bei Verwendung des in Fig. 3 gestrichelt angedeuteten Trennmessers b für die Spannungsisolation, das sofort nach dem Betätigen der Unterbrechungsstellen und der Widerstandsschalter geöffnet wird und die Spannungsisolation übernimmt, kommen Ventile oder Schieber an den Abströmstellen des Druckgases in Wegfall, die Schaltgase können frei abströmen. Die Kontakte des Trenners für die Spannungsisolation können mit Druckgas beblasen werden. Der Trenner kann auch mit Mehrfachunterbrechung versehen sein, und die Unterbrechungsstellen können in ähnlicher Weise wie die Unterbrechungsstellen a_v a₂, C₁, C₂ ausgebildet sein, wobei das Druckgas für die Spannungsisolation ausgenutzt wird.

An Stelle der getrennten Ableitung der Schaltgase durch die Abströmöffnungen n_v M₂, W₄ nach Fig. 3 können gemäß Fig. 4 die Schaltgase von den Schaltmitteln der Widerstände mit denjenigen von den Unterbrechungsstellen gemeinsam abgeführt werden.

Die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 5 bis 7 unterscheiden sich von denen nach Fig. 3 und 4 dadurch, daß als Schaltmittel für die Widerstände g_i bis g₃ Funkenstrecken P₁ bis p_% an Stelle der Schalter verwendet sind und diese Funkenstrecken durch ihr Leitendwerden erst bei dem durch die Öffnung der Hauptunterbrechungsstellen beginnenden Abschaltvorgang die Widerstände zur Spannungssteuerung einschalten; nach Beendigung des Abschaltvorganges schalten die Funkenstrecken die Widerstände wieder ab. Die Funkenstrecken können Stiftelektroden besitzen oder mit einer Stift- und einer Hohlelektrode ausgerüstet sein. Die Funkenstrecken können dabei vom Druckgas

quer oder längs beblasen sein. Es ist auch möglich, die Elektroden der Funkenstrecken beidseitig von Isolierdüsen anzuordnen.

In Fig. 6 ist ein Druckgasschalter mit Funkenstrecken zum Schalten der Widerstände gezeigt, bei welchem die Schaltgase von Unterbrechungsstellen O₁ bis a₃ über die Funkenstrecken P₁ bis p₃ abgeleitet werden. Dies ergibt den Vorteil, daß das Ansprechen der Funkenstrecke durch die vorbeistreichenden Gase beschleunigt wird, was besonders bei hohen Leistungen von Bedeutung ist.

Beim Beispiel nach Fig. J sind die Teile des Steuerwiderstandes übereinander auf einem Isolierrohr q befestigt in den Isolator r eingebaut. Die Funkenstrecken liegen innerhalb des Isolierrohres q. Das Druckgas wird dem Isolierrohr q über die Verbindung s von den Löschkammern CU₁ bis ^₃ her zugeführt. Nach Vorbeistreichen an den Funkenstrecken P₁ bis p₃ strömt das Druckgas zwischen

dem Isolierrohr q und dem Isolator r über die Widerstände g_x bis g₃ bei n₅ ins Freie. Der Aufbau der Löschkammern entspricht Fig. 5.

Die Schalter nach Fig. 4 bis 7 können genau wie der Schalter nach Fig. 3 ohne und mit Trennmesser in Reihe verwendet werden.

Die erwähnten Nachteile der bekannten Anordnungen können nun durch die Anordnung nach der Erfindung vermieden werden. Die Hilfskontakte und die Hauptkontakte sind voneinander mechanisch getrennt. Daher kann der Hauptkontakt unabhängig vom Hilfskontakt sich bewegen. Selbst wenn eine Leistungsschaltstelle später den Lichtbogen löschen sollte als die anderen, so muß der Lichtbogen auch dort sofort verschwinden, da der über die Widerstände fließende Strom so klein ist, daß der Lichtbogen nicht mehr aufrechtgehalten werden kann. Die Widerstände können daher praktisch immer gleichzeitig den Reststrom aufnehmen, so daß eine einwandfreie Potentialsteuerung möglieh ist. Rückzündungen beim zu frühen Löschen der Lichtbogen sind weniger wahrscheinlich, weil alle Schaltstellen gleichzeitig verlöschen und sofort die Potentialsteuerung dafür sorgt, daß keine Schaltstelle zuviel Spannung bekommt.

Die Widerstände selbst können mindestens bei der Anordnung zu Fig. 5 und 7 nicht überlastet werden, da der Widerstandskreis erst durch die im Lichtbogen entstehenden Gase gezündet wird.

Da die Widerstände für sich in besonderen Kammern liegen, ist eine Zerstörungsgefahr durch die Lichtbogenhitze praktisch nicht vorhanden.

Claims (23)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Druckgasschalter mit mehreren in Reihe liegenden Leistungsunterbrechungsstellen, denen zur gleichmäßigen Spannungsverteilung Impedanzen parallel geschaltet sind, die nach dem Öffnen der Leistungsunterbrechungsstellen abgeschaltet werden, dadurch gekennzeichnet, daß für die einzelnen Impedanzen in an sich bekannter Weise Hilfsschaltstellen vorgesehen sind, die jedoch mit den beweglichen Kontakten der Leistungsunterbrechungsstellen in keiner formschlüssigen mechanischen Verbindung stehen und zusammen mit den Impedanzen in von den Räumen der Leistungsunterbrechungsstellen getrennten Räumen des Schalters untergebracht sind.
2. 2. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere gemeinsam schaltbare Gruppen von Impedanzen vorgesehen sind.
3. 3. Druckgasschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanzen mit ihren Schaltstellen in Isolierteile eingebaut sind, die seitlich neben den Löschkammern mit den Leistungsunterbrechungsstellen angeordnet sind.
4. 4. Druckgasschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierteile mit den Impedanzen zu einer Säule aneinandergereiht sind.
5. 5. Druckgasschalter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltmittel für die Impedanzen Funkenstrecken dienen.
6. 6. Druckgasschalter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel für die Impedanzen mindestens ein bewegliches Schaltglied besitzen.
7. 7. Druckgasschalter nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel für die Impedanzen mit Druckgas betätigt und auch beblasen werden.
8. 8. Druckgasschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel so ausgebildet sind, daß sie sich selbsttätig wieder schließen.
9. 9. Druckgasschalter nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierteile mit den Impedanzen und ihren Schaltmitteln sowie die Löschkammern mit den Leistungsunterbrechungsstellen durch die Kontaktteile enthaltende metallische Boden- und Deckelteile zu Anreih-Bauelementen vereinigt sind.
10. 10. Druckgasschalter nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsund Blasgas für die Schaltmittel der Impedanzen den Löschkammern mit den Unterbrechungsstellen entnommen ist.
11. 11. Druckgasschalter nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsund Blasgas für die Schaltmittel der Impedanzen von dem Gas zu den Löschkammern getrennt geführt ist.
12. 12. Druckgasschalter nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungs- und Blasgas zu den Schaltmitteln der Impedanzen sowie die Abgase von diesen durch die Anreih-Bauelemente hindurch abgeführt sind.
13. 13. Druckgasschalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase von den Schaltmitteln der Impedanzen mit denjenigen der Unterbrechungsstellen gemeinsam abgeführt werden.
14. 14· Druckgasschalter nach Anspruch 5 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase von den Unterbrechungsstellen über die Funkenstrecken abgeleitet werden.
15. 15. Druckgasschalter nach Anspruch 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungs- und Blasgas für die Schaltmittel gleichzeitig Isolations- und Kühlmittel für die Impedanzen ist.
16. 16. Druckgasschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Elektrode der Funkenstrecke eine Hohlelektrode ist.
17. 17. Druckgasschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden der Funkenstrecke beidseitig einer Isolierdüse angeordnet sind.
18. 18. Druckgasschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkenstrecke quer beblasen wird.
19. 19. Druckgasschalter nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Schalter mit Mehrfachunterbrechung ein Trenner für die Spannungsisolation geschaltet ist.
20. 20. Druckgasschalter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Trenner für die Spannungsisolation mehrere Unterbrechungsstellen besitzt.
21. 21. Druckgasschalter nach Anspruch 19 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte des Trenners für die Spannungsisolation mit Druckgas beblasen sind.
22. 22. Druckgasschalter nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgas für die Spannungsisolation ausgenutzt ist.
23. 23. Druckgasschalter nach Anspruch 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Widerstand als Steuerimpedanz sein Widerstandswert so bemessen ist, daß Überspannungen abgeleitet werden können.

    In Betracht gezogene Druckschriften:
    Deutsche Patentschriften Nr. 579464, 618455,

    707433. 726441;

    schwedische Patentschrift Nr. 29881;

    britische Patentschrift Nr. 430 452; USA.-Patentschrift Nr. 2 089 286.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

    © 009 645/19 11.60