DE976757C - Hochspannungs-Hochleistungsschalter mit isolierender Loeschfluessigkeit, insbesondere Expansionsschalter - Google Patents

Description

(WiGBL S. 175)

AUSGEGEBEN AM 16. APRIL 1964

S 26430 VIII d121 c

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungs-Hochleistungsschalter mit isolierender Löschflüssigkeit, insbesondere Expansionschalter. Schalter dieser Art sind mit einer das Kontaktsystem umschließenden Löschkammer ausgestattet, die im Löschmittel angeordnet und mit diesem gefüllt ist. Im Löschkammerraum wird nach der Trennung der Schaltstücke ein Abschaltlichtbogen gezogen, durch den mindestens ein Teil der in diesem Raum befindlichen Flüssigkeit verdampft. Der Dampfdruck des Löschmittels ist für die sichere Löschung des Lichtbogens, d. h. für die Isolationsfestigkeit der Lichtbogenbahn nach einem Nulldurchgang des Stromes, von großer Bedeutung. Bei starken Strömen schafft sich der Lichtbogen den erforderlichen Löschmitteldruck selbst. Voraussetzung für die sichere Löschung des Lichtbogens, d. h. für den Nichteintritt einer Wiederzündung, ist ferner, daß der Abstand der Schaltstücke einen Mindestwert, den sogenannten Löschabstand, überschritten hat. Der Löschabstand ist also der Mindestabstand, bei dem nach Eintritt eines Nulldurchganges der Lichtbogen nicht wieder gezündet wird. Das bedeutet, daß der Lichtbogen je nach dem Schaltzeitpunkt noch bis zur Dauer einer Halbwelle über das Erreichen des Löschabstandes hinaus weiter brennen kann.

Gegenüber diesem normalen Verhalten des Schalters können sich jedoch beim Abschalten kleiner Ströme Schwierigkeiten daraus ergeben, daß ein Lichtbogen kleiner Leistung keinen ausreichenden Löschmitteldruck erzeugt. Dieser Mangel kann sich

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dadurch verstärkt auswirken, daß der Schaltstift beim Ausschalten einen Unterdruckhohlraum im Löschmittel hinterläßt, so daß der in diesem Hohlraum brennende Bogen zu wenig mit der Löschflüssigkeit in Berührung kommt. Es ist bekannt, zur Vermeidung dieses Unterdruckhohlraumes eine Volumenvergrößerung innerhalb des Schaltraumes bei der Kontaktbewegung zu verhindern. Man kann hierzu beispielsweise den Schaltstift hohl ausführen, also als Rohr, und in seinem Innern einen ruhenden oder gegenläufig zum Schaltstift bewegten Kolben vorsehen. Weiterhin ist es bekannt, bei Beginn der Schaltbewegung einen Überdruck im Löschmittel zu erzeugen, der ebenfalls die Entstehung eines Hohlraumes verhindert. Hierzu hat man in der Schaltkammer eine Pumpe mit einem unter Federdruck stehenden Kolben vorgesehen, der bei geschlossenem Schalter durch den Schaltstift selbst arretiert ist und bei Beginn der Schaltbewegung ausgelöst wird. Der Überdruck hält hierbei an, bis der Schaltstift die Öffnung einer Zwischenwand freigibt, worauf der Druck abfällt und eine Löschmittelströmung zur Bespülung der Schaltstiftspitze einsetzt.

Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls ein Hochspannungs-Hochleistungsschalter mit isolierender Löschflüssigkeit, einer darin angeordneten, die Trennstelle umgebenden Löschkammer und mit Mitteln, die beim Ausschalten der Entstehung eines Unterdruckhohlraumes an der vom Schaltstift verlassenden Stelle entgegenwirken und außerdem beim Abschalten insbesondere schwacher Ströme einen Löschmittelüberdruck erzeugen, wobei der Löschmitteldruck in Abhängigkeit vom Schaltstiftweg gesteuert wird. Gemäß der Erfindung ist eine solche Steuerung des Löschmitteldruckes vorgesehen, daß der Überdruck erst beim Erreichen des Löschabstandes an der Trennstelle schlagartig auftritt. Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, daß es unzweckmäßig, ja schädlich ist, den Lichtbogen durch einen Überdruck des Löschmittels zu beeinflussen, bevor der Schalter den Löschabstand erreicht hat, d. h. :während eines Zeit- -: Intervalls, in dem der Lichtbogen bei Eintritt eines Nulldurchganges noch nicht die Möglichkeit hat,-wiederzündungsfrei zu erlöschen. Eine derartige zusätzliche Beeinflussung des Lichtbogens vor Erreichen des Löschabstandes erhöht nämlich die Brennspannung des Lichtbogens, wodurch der Leistungsumsatz im Schalter unnötig erhöht wird. Außerdem kann sich dadurch eine Instabilität des Schaltlichtbogens ergeben, die dazu führt, daß der Lichtbogen vor dem Stromnulldurchgang erlischt, was wiederum erhebliche Überspannungen zur Folge haben kann. Dagegen ist es wesentlich für die Erfindung, daß der Löschmittelüberdruck erst beim Erreichen des Löschabstandes und dann schlagartig auftritt, so daß bei Eintritt eines Nulldurchganges die wiederkehrende Festigkeit der Trennstrecke nach Erlöschen des Lichtbogens schnell aufgebaut und eine Rückzündung auch bei steil ansteigender wiederkehrender Spannung verhindert wird. Der Schalter nach der Erfindung unterscheidet "sich ^demnach grundsätzlich von anderen bekannten Schaltern, bei denen zunächst der. Lichtbogen unter Druck steht und nach einem bestimmten -Schaltstiftweg durch Freigabe einer Öffnung eine Löschmittelströmung einsetzt und damit der Druck verringert wird. Durch diese Strömung, die den Lichtbogen umspült, soll er zum Erlöschen gebracht werden. Der Druck sinkt dann aber weiterhin ab und begünstigt eine Wiederzündung.

In der Fachliteratur wurde bereits darauf hingewiesen, daß es an sich zur Erzielung einer geringen Schaltarbeit vorteilhaft wäre, dem Lichtbogen bis zum Beginn des Löschvorganges möglichst wenig Wärme zu entziehen und die Kühlung schlagartig bei. Beginn des eigentlichen Löschvorganges,d. h. einige Millisekunden vor dem letzten Nullwerden des Stromes, einsetzen zu lassen. Es heißt jedoch in diesem Zusammenhang ausdrücklich, daß ein derartiger Schalter, bei dem der Eintritt der Kühlung an den Nulldurchgang gebunden ist, sich praktisch nicht verwirklichen lasse. Demgegenüber ermöglicht es die vorliegende Erfindung, nach der der Eintritt des "Überdruckes an den Löschabstand gebunden und in Abhängigkeit vom Schaltstiftweg ausgelöst wird, die an sich.be-. kannte Forderung, den noch brennenden Lichtbogen möglichst wenig zu kühlen, in praktisch durchführbarer Weise weitgehend zu erfüllen.

Bei Ausführung der Erfindung kann man zur Erzeugung des Überdruckes unter an sich bekannter Verwendung einer Pumpe, deren Kolben unter _dem Druck einer Feder steht und bei geschlossenem Schalter gesperrt ist, eine Sperrvorrichtung für den Kolben vorsehen, die beim Erreichen des Löschabstandes durch einen am Schaltstift befindlichen Nocken ausgelöst wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

In der Figur ist eine mit Öl gefüllte, federbelastete Vielfachkammer 13 vorgesehen. Mit 11 ist der bewegliche Sehältstift bezeichnet, der mit einem ruhenden, .lameliierten Schaltstück 12 in der gestrichelt dargestellten Einschaltstellung im Eingriff steht. Die Halterung des feststehenden Schaltstückes ist nicht dargestellt. Der Raum um die Vielfachkammer ist von einem rohrförmigen Iso- no liergehäuse 14 umschlossen, das ebenfalls mit öl gefüllt ist. Beim Ausschaltvorgang bewegt sich der Schaltstift 11 mit großer. Geschwindigkeit in Pfeilrichtung. Die Antriebsvorrichtung mit einer Ausschaltfeder 15 und einem Getriebe oder Gestänge 16, das in bekannter Weise für eine Führung des Schaltstiftes sorgt, sind schematisch angedeutet.

Unterhalb des feststehenden Schaltstückes 12 ist in an sich bekannter Weise eine Pumpe vorgesehen, die aus einem zylindrischen Raum 20 und einem sich darin bewegenden Kolben 21 besteht. Der Kolben wird durch eine Feder 25 angetrieben, die in der Bereitschaftstellung des Kolbens gespannt ist. In dieser Stellung wird der Kolben 21 durch eine Sperrvorrichtung 26 festgehalten. Beim Ausschaltvorgang erfolgt die Auslösung der Bewegung

des Kolbens in Abhängigkeit vom Schaltstiftweg derart, daß der von der Pumpe erzeugte Überdruck beim Erreichen des Löschabstandes schlagartig an der Trennstrecke auftritt. Dazu ist im Ausftihrungsbeispiel ein Auslösestift 27 vorgesehen, der von einem am Schaltstift 11 befindlichen Nocken 28 gesteuert wird. Die Übertragung des Steuervorganges auf die Sperrvorrichtung 26 kann auf mechanischem oder elektrischem Wege erfolgen. In der Figur ist die Übertragungseinrichtung durch eine strichpunktierte Wirkungslinie angedeutet. Der Kolben 21 wird beim Einschaltvorgang durch den Schaltstift 11 selbst wieder in seine Bereitschaftsstellung gebracht. Der Kolben 21 ist zu diesem Zweck mit einem Ansatz 29 versehen, und der Schaltstift 11 kann über seine normale Einschaltlage hinaus bewegt werden. Diese äußerste Stellung des Schaltstiftes ist in der Figur ebenfalls gestrichelt eingezeichnet. Sie wird vom

ao Schaltstift während des Einschaltvorganges nur vorübergehend eingenommen. Am Ende des Einschaltvorganges bewegt sich der Schaltstift 11 in seine normale Einschaltlage zurück.

Im Ausführungsbeispiel ist der Schaltstift hohl, also als Rohr ausgeführt. In ihm befindet sich ein Kolben 17, der bei der Ausschaltbewegung des Schaltstiftes seine Lage beibehält. Dadurch wird in an sich bekannter Weise erreicht, daß auch die im Einschaltzustand im Innern des Schaltstiftes befindliche ölsäule ihre ursprüngliche Lage im wesentlichen beibehält und nur so viel Hohlraum entstehen kann, wie es der Wandstärke des Hohlschaltstiftes entspricht. Bohrungen 30 in der Rohrwandung des Schaltstiftes 11, die sich in der Einschaltstellung unterhalb des Flüssigkeitsspiegels befinden, sichern die selbsttätige Erneuerung seiner Füllung.

Die Wirkungsweise ist folgende: Bei einem Ausschaltvorgang wird der Schaltstift mit großer Geschwindigkeit nach oben gezogen. Durch den feststehenden Kolben 17 wird erreicht, daß eine schädliche Hohlraumbildung verhindert wird. Sobald der Löschabstand erreicht ist, wird der Stift 26 zurückgezogen, und der Kolben 21 erzeugt durch seine Vorwärtsbewegung schlagartig einen hohen Druck an der Schaltstelle, wodurch nach Erlöschen des Lichtbogens im Nulldurchgang die wiederkehrende Festigkeit sofort sehr hoch wird. Es wird dadurch erreicht, daß auch bei einem steilen Anstieg der wiederkehrenden Spannung keine Rückzündung stattfinden kann.

Bei größeren Abschaltleistungen, bei denen der Lichtbogen stark genug ist, um selbst eine kräftige In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 676354, 651 421,
808, 535 661, 529 949;

USA.-Patentschrift Nr. 2 095 729.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsche Patente Nr. 850 184, 838 916, 869 095.

Löschmittelverdampfung und dadurch den erforderlichen Überdruck an der Trennstelle hervorzurufen, wirkt sich der durch die Feder 25 und den Kolben 21 erzeugte Überdruck gegenüber dem durch den Bogen selbst erzeugten Druck nur wenig oder gar nicht aus, was durchaus erwünscht ist. Man kann jedoch die vorgesehenen Einrichtungen zur Erzeugung des Überdruckes auch zusätzlich derart stromabhängig steuern, daß sie oberhalb einer gegebenen Stromstärke unwirksam sind.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   ι. Hochspannungs-Hochleistungsschalter mit isolierender Löschflüssigkeit, einer darin angeordneten, die Trennstelle umgebenden Löschkammer und mit Mitteln, die beim Ausschalten der Entstehung eines Unterdruckhohlraumes an der vom Schaltstift verlassenen Stelle entgegenwirken und außerdem beim Abschalten insbesondere schwacher Ströme einen Löschmittelüberdruck erzeugen, wobei der Löschmitteldruck in Abhängigkeit vom Schaltstiftweg gesteuert wird, gekennzeichnet durch eine solche Steuerung des Löschmitteldruckes, daß der Überdruck erst beim Erreichen des Löschabstandes an der Trennstelle schlagartig auftritt.
2. 2. Hochspannungs-Hochleistungsschalter nach Anspruch 1, bei dem der Überdruck durch eine Pumpe erzeugt wird, deren Kolben unter dem Druck einer Feder steht und bei geschlossenem Schalter gesperrt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrvorrichtung (22, 26) für den Kolben (21) beim Erreichen des Löschabstandes durch einen am Schaltstift (11) befindlichen Nocken (28) ausgelöst wird.
3. 3. Hochspannungs-Hochleistungsschalter nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine zusätzliche stromabhängige Steuerung der Sperr- und Auslösevorrichtung (22, 26, 2,"], 28) derart, daß die Auslösung oberhalb einer gegebenen Stromstärke unterbleibt.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen

   O 409 565/15 4.64