DEP0003251BA - Elektrischer Stromunterbrecher für hohe Spannung und hohe Leistung - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein elektrischer Stromunterbrecher für hohe Spannung und hohe Leistung, insbesondere für Gleichstrom, mit einer Beblasung des Lichtbogens mit einem gasförmigen oder flüssigen Löschmittel in einer den Lichtbogen umschliessenden Hülle. Bei diesen bekannten Schaltern ist die Lichtbogenbeblasung und Bespülung stets eine in Richtung der Lichtbogensäule umgelenkte Längsströmung. Diese Längsbespülung des Lichtbogens ist eine verhältnismässig sanfte Bearbeitung der Lichtbogensäule, die nicht mit der grösstmöglichen Intensität erfolgt, die wohl ausreicht, eine endgültige Löschung im Stromnulldurchgang eines normalen Wechselstromes herbeizuführen. Eine solche Längsbespülung des Lichtbogens verbürgt aber keine zuverlässige Löschung bei Strömen hoher Spannung und bei grossen Stromstärken, insbesondere bei hochgespannten Gleichströmen.

Weiterhin ist bekannt, einen Lichtbogen durch eine Beblasung zu löschen, die quer durch den Lichtbogen hindurchzutreten gezwungen ist. Diese Querströmung hat sich als ausserordentlich scharf erwiesen, sie zerreisst den Lichtbogen augenblicklich und hat zu hohen Überspannungen Veranlassung gegeben. Dieser Nachteil wird auch nicht dadurch gemildert, dass man den

Lichtbogen teils durch Längsbeblasung und teils durch Querbeblasung angreift, also beide Strömungsarten für das Löschmittel gleichzeitig verwendet. Es wurde daher auch in der Praxis von einer scharfen Querbeblasung Abstand genommen.

Durch die Erfindung soll das Prinzip der Querbeblasung des Lichtbogens gefahrlos verwenbar gemacht werden, um dadurch eine Steigerung der Abschaltleistung und eine höhere Zuverlässigkeit der Löschung zu erreichen. Zu diesem Zweck wird bei einem elektrischen Stromunterbrecher für hohe Spannung und hohe Leistung, insbesondere für Gleichstrom, der Lichtbogen dadurch zum Erlöschen gebracht, dass erfindungsgemäss Teilabschnitte des Lichtbogens durch eine kräftige, den Lichtbogenteil zerreissende Querbeblasung gelöscht werden, jedoch ein Stromfluss durch einen, dem Lichtbogenteil parallelgeschalteten Schutzwiderstand aufrechterhalten bleibt. Die Löschung der Teilabschnitte des Lichtbogens erfolgt hierbei augenblicklich, sobald der Löschkanal für die Querbeblasung freigelegt ist, also noch bevor ein weiterer Lichtbogenteil gezogen wird. Dadurch wird die Brenndauer des Lichtbogens und damit die im Lichtbogen freiwerdende Wärmemenge verringert, was gleichbedeutend mit einer Steigerungsmöglichkeit der Abschaltleistung ist. Gefahrbringende Überspannungen treten nicht auf, da ein Teilstromfluss durch den dem Lichtbogen parallelliegenden Widerstand bestehen bleibt.

Es ist an sich auch bereits bekannt, einen Lichtbogen in mehreren in Reihe liegenden Teilabschnitten nacheinander zu löschen, wobei die Teilabschnitte des Lichtbogens durch Schutzwiderstände überbrückt sind. Aber erst dadurch, dass bei der Erfindung einem Lichtbogen, der durch eine Querbeblasung gelöscht wird, ein parallelliegender Widerstand zugeordnet ist, werden die geschilderten Vorteile erzielt, also erst hierdurch die zugrunde liegende Aufgabe gelöst. Der übrigbleibende geringe Reststrom ist schliesslich leicht zu löschen und es ist gleichgültig, welche Löschungsart hierbei Verwendung findet. Ist der Erfindungsgegenstand ein Schalter, bei dem die Löschströmung durch einen in der Löschkammer befindlichen Differentialpumpkolben erzeugt wird, so entweicht gemäss der Erfindung die Löschströmung nach Durchquerung des Lichtbogens mitsamt den Lichtbogengasen entweder zum Kolbenantriebsraum oder zum druckfreien Aussenraum der Löschkammer oder aber auch für die verschiedenen Lichtbogenabschnitte nach Räumen mit voneinander abweichenden Drücken.

Auch bei Schaltern mit einem gasförmigen Löschmittel aus einer fremden Druckgasvorratskammer ist es in manchen Fällen wertvoll, den Druckgasstrom nach Durchquerung des Lichtbogens zum Schalterraum übertreten zu lassen. Von hieraus kann alsdann der Schalterinhalt durch vorgesehene Hohlkontakte unter günstiger Bespülung der Lichtbogenfusspunkte aus dem Schalter austreten.

In der Zeichnung ist ein mit einer Flüssigkeitsströmung betriebener Stromunterbrecher als Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In einer Löschkammer 1 ist ein Differentialpumpkolben 2 zur Erzeugung der Flüssigkeitsströmung zum Löschen des Lichtbogens enthalten. Das äussere Schaltergehäuse wurde als unwesentlich fortgelassen. Der ruhende Schalterkontakt ist mit 3 und der bewegliche Schalterstift mit 4 bezeichnet. Die Stromzufuhr erfolgt bei 5 und die Stromentnahme vom Schaltstift aus am Deckel des nicht gezeichneten äusseren Schaltergehäuses. Der

Schaltstift 4 gleitet bei seiner Bewegung durch einige Zwischenkontakte 6 und 7. Unterhalb und oberhalb dieser Zwischenkontakte sind je ein Lichtbogenbespülungskanal 8, 9 und 10 vorgesehen. Ausserdem stehen die Zwischenkontakte 6 und 7 über die Schutzwiderstände 11 und 12 mit der Stromanschlussklemme 5 in Verbindung.

Wird eine Stromunterbrechung eingeleitet, so bewegt sich bei dem Ausführungsbeispiel der Schaltstift 4 nach oben. Der zwischen den Kontakten 3 und 4 entstehende Lichtbogen verdampft einen Teil des Flüssigkeitsinhaltes der Löschkammer. Durch die entstehenden Dämpfe wird der Druck im Lichtbogenraum und damit auch auf der Antriebsseite 13 des Differentialkolbens 2 erhöht. Der Kolben will sich unter dieser Druckbelastung nach unten bewegen. Er kann diese Bewegung aber erst ausführen, sobald der Kontaktstift 4 den Bespülungskanal 8 freigelegt hat. In diesem Augenblick verdrängt der Differentialkolben Flüssigkeit aus dem Pumpraum 14 durch die Kanäle 15 und 8 und durch die Lichtbogensäule hindurch. Die Lichtbogengassäule wird augenblicklich an der Bespülungsstelle zerrissen und das Gasflüssigkeitsgemisch aus der Löschkammer zum druckfreien Raum ausserhalb der Löschkammer ausgetrieben. Der Lichtbogen erlischt unter der Einwirkung des scharfen Flüssigkeitsstrahles sofort nach Freilegung des Bespülungskanales 8 durch den Schaltstift 4, während durch den Umgehungswiderstand 12 ein Teilstrom aufrechterhalten bleibt. Der Schaltstift hat sich inzwischen weiterbewegt und beim Verlassen des Zwischenkontaktes 6 einen neuen Lichtbogen gezogen, der ebenfalls wie bei dem ersten Teillichtbogen durch eine Querbespülung hoher Intensität zerrissen und gelöscht wird, sobald der Schaltstift den Bespülungskanal 9 freigelegt hat.

Ein sehr schwacher Reststrom fliesst nunmehr von der Klemme 5 durch die Widerstände 12 und 11 über den Zwischenkontakt 7 zur Schaltspindel. Dieser schwache Reststrom verursacht einen schwachen Lichtbogen, wenn der Schaltstift den Zwischenkontakt 7 verlassen hat. Dieser Lichtbogen ist leicht und sicher zu löschen, sobald der Schaltstift 4 den Bespülungskanal 10 freigelegt hat. Im Gegensatz zu den beiden Bespülungskanälen 8 und 9 strömt bei dem Bespülungskanal 10 ein Teil der Löschflüssigkeit nach der Querbeblasung des Lichtbogens mitsamt den Lichtbogengasen zum Löschkammerraum und der restliche Teil zum Raum ausserhalb der Löschkammer über.

Claims (3)

1.) Elektrischer Stromunterbrecher für hohe Spannung und hohe Leistung, insbesondere für Gleichstrom, bei dem die Lichtbogenbeblasung in mehreren Teilabschnitten in einer den Lichtbogen oder einen Lichtbogenteil umschliessenden Hülle erfolgt, d a d u r c h gekennzeichnet, dass mindestens dem ersten Teilabschnitt des Lichtbogens ein Widerstand parallelgeschaltet ist und dieser Teilabschnitt durch eine die Lichtbogensäule zerreissende Querbeblasung gelöscht wird.

2.) Elektrischer Stromunterbrecher nach Anspruch 1, bei dem die Lichtbogenlöschung durch eine durch einen Pumpkolben erzeugte Flüssigkeitsströmung erfolgt, d a d u r c h gekennzeichnet, dass die Löschströmungen mitsamt den Lichtbogengasen nach Durchquerung der Lichtbogensäule entweder zum Kolbenantriebsraum oder zum druckfreien Aussenraum übertreten oder aber auch für die verschiedenen Lichtbogenabschnitte nach verschiedenen Räumen niederen Druckes entweichen.

3.) Elektrischer Stromunterbrecher nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h gekennzeichnet, dass die Kontakte des Unterbrechers als Hohlkontakte ausgebildet sind, die als Auslässe des Lichtbogenraumes bzw. der Löschkammer dienen.