DEP0050976DA

DEP0050976DA - Liquid switches, especially low-oil flow switches

Info

Publication number: DEP0050976DA
Authority: DE
Original assignee: LICENTIA Patent-Verwaltungs-GmbH, Hamburg
Publication date: 1951-03-15

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Stromunterbrecher, insbesondere für grosse Abschaltleistungen und hohe Betriebsspannungen, bei dem der beim Abschaltvorgang auftretende Lichtbogen mit Hilfe einer Schaltflüssigkeit gelöscht wird. Zu dieser Gruppe von Stromunterbrechern gehören die bekannten Oelschalter mit und ohne Lösch<Nicht lesbar> , die ölarmen Strömungs-oder Topfschalter, gegebenenfalls mit zusätzlichen -Einrichtungen zur Erzeugung einer Löschströmung wie z.B. einem Differential-Kolben, die Druckölschalter mit Erzeugung der Löschströmung durch eigen- oder fremdbestätigte Druckpumpe, ferner die sogenannten Expansionsschalter und schliesslich in gewissem Umfange die Widerstandsschalter.The invention relates to an electrical circuit breaker, in particular for large disconnection capacities and high operating voltages, in which the arc that occurs during the disconnection process is extinguished with the aid of a switching fluid. This group of circuit breakers includes the well-known oil switches with and without extinguishing <not readable>, the low-oil flow or pot switches, possibly with additional devices for generating an extinguishing flow such as a differential piston, the pressure oil switches with generation of the extinguishing flow by their own or externally confirmed pressure pump, also the so-called expansion switches and finally, to a certain extent, the resistance switches.

Bei allen diesen Schaltern werden als Schaltflüssigkeit vorzugsweise Mineralöle verwendet. Diese besitzen zwei Eigenschaften, die sie für den vorgenannten Verwendungszweck besonders geeignet machen. Einerseits weisen sie eine hohe Durchschlagsfestigkeit auf und verhindern dadurch als Isoliermittel eine Rückzündung zwischen den geöffneten Schaltkontak- menden Oelschichten der Schaltflüssigkeit sehr rasch und erzeugen dadurch in dem flüssigkeitsgefüllten Schaltgefäss eine Gasblase von hohem Druck. Diese wird durch geeignete konstruktive Massnahmen zur Ausbildung einer entsprechend gelenkten Druckmittelströmung benutzt, die ihrerseits den Abschaltlichtbogen beim Strom-Null-0-Durchgang zum Erlöschen bringt. Die neuzeitlichen Schalter machen in der Hauptsache von der zweiten Eigenschaft Gebrauch und übertragen die dauernde Spannungstrennung des Schalters in ausgeschaltetem Zustand einem besonderen, vorzugsweise mit dem Leistungsschalter zusammengebauten Trennschalter.In all of these switches, mineral oils are preferably used as the switching fluid. These have two properties that make them particularly suitable for the aforementioned purpose. On the one hand, they have a high dielectric strength and, as an insulating means, prevent backfire between the open switching contacts. Mending oil layers of the switching fluid very quickly and thereby generate a gas bubble of high pressure in the fluid-filled switching vessel. This is used by means of suitable constructive measures to create a correspondingly directed pressure medium flow, which in turn extinguishes the cut-off arc when the current passes through zero to zero. Modern switches mainly make use of the second property and transfer the permanent voltage separation of the switch in the switched-off state to a special disconnector, preferably assembled with the circuit breaker.

Die Verwendung von Isolierölen, insbesondere Mineralölen für Schaltzwecke birgt jedoch insofern eine Gefahr in sich, als diese Oele brennbar sind und ferner die beim Abschaltvorgang entstehenden heissen Oelgase beim Zusammentreffen mit der Umgebungsluft unter bestimmten Voraussetzungen ein explosives Gemisch ergeben können. Es treten dann die gefürchteten Oelschalter-Brände und starken Verqualmungen der Schaltanlagen auf, di zu erheblichen Schäden in der Anlage und zu langandauernden Betriebsstörungen führen. Nachteilig ist ferner bei den bekannten Schalterölen der Umstand, dass die Viskosität der Schalterflüssigkeit sich mit der Umgebungstemperatur des Schalters verändert. Man muss daher den Schaltflüssigkeiten für die kalte Jahreszeit besondere Gefrierschutzmittel zusetzen, wodurch aber deren Löscheigenschaften herabsetzen werden, oder aber man muss entsprechend der Jahreszeit Oele verschiedener Zusammensetzung benutzen, d.h. also einen Oelwechsel vornehmen, was betriebsmässig sehr lästig und bisweilen überhaupt nicht durchführbar ist, weil die Hochleistungsschalter für diesen Zweck spannungslos gemacht werden müssen.The use of insulating oils, especially mineral oils for switching purposes, however, harbors a risk insofar as these oils are flammable and, under certain conditions, the hot oil gases produced during the shutdown process can result in an explosive mixture when they come into contact with the ambient air. The dreaded oil switch fires and heavy smoke build-up in the switchgear then occur, which leads to considerable damage to the system and long-term operational disruptions. Another disadvantage of the known switch oils is the fact that the viscosity of the switch fluid changes with the ambient temperature of the switch. It is therefore necessary to add special anti-freeze agents to the switching fluids for the cold season, but this will reduce their extinguishing properties, or you have to use oils of different compositions depending on the season, i.e. change the oil, which is very operational is annoying and sometimes not feasible at all, because the high-performance switch must be de-energized for this purpose.

Es hat deshalb nicht an Versuchen gefehlt, die brennbaren Mineralöle durch unbrennbare Oele bzw. ölartige chemische Verbindungen zu ersetzen. So hat man z.B. chlorierte Kohlenwasserstoffe, insbesondere ein Gemisch aus Dyphenilchlorid mit Trichlorbenzol hierfür in Vorschlag gebracht, die sich aber in der Praxis aus verschiedenen Gründen nicht durchgesetzt haben. Auch andere unbrennbare Stoffe sind in Betracht gezogen worden, jedoch ist man insgesamt gesehen, mit dem Problem der Entwicklung einer unbrennbaren Schaltflüssigkeit nicht recht weiter gekommen.There has therefore been no lack of attempts to replace the combustible mineral oils with non-combustible oils or oily chemical compounds. For example, chlorinated hydrocarbons, in particular a mixture of dyphenil chloride with trichlorobenzene, have been proposed for this purpose, but these have not been accepted in practice for various reasons. Other non-flammable materials have also been considered, but overall, the problem of developing a non-flammable switching fluid has not progressed very well.

Dem gegenüber wird nach der Erfindung ein erheblicher Fortschritt dadurch erzielt, da als Schaltflüssigkeit eine flüssige Silicon-Verbindung verwendet wird. Diese flüssigen Silicone, von denen insbesonders das Dimethylsiloxanpolymer in Betracht kommt, zeichnen sich durch eine hohe Temperaturbeständigkeit aus. Ferner besitzen sie einen niedrigen Dampfdruck, geringe Flüchtigkeit, niedrigen Stockpunkt, hohen Siedepunkt, sehr geringe Temperaturabhängigkeit der Viskosität und damit der hauptsächlich auf Ionenleitfähigkeit zurückzuführenden dielektrischen Verluste. Hinzu treten noch starkes Wasserabweisungsvermögen, hohe Beständigkeit gegen Oxydation, Mineralsäuren und aggresive Salzlösungen, sowie schliesslich ein hoher Entzündungs- und Brennpunkt. Die elektrische Durchschlagsfestigkeit ist zwar nicht so hoch wir bei gutem Trans- formatorenöl, sie reicht jedoch für den vorliegenden Verwendungszweck vollkommen aus.In contrast, according to the invention, a considerable advance is achieved because a liquid silicone compound is used as the switching fluid. These liquid silicones, of which the dimethylsiloxane polymer in particular comes into consideration, are distinguished by a high temperature resistance. Furthermore, they have a low vapor pressure, low volatility, low pour point, high boiling point, very low temperature dependence of the viscosity and thus the dielectric losses which are mainly due to ionic conductivity. In addition, there is a strong water repellency, high resistance to oxidation, mineral acids and aggressive salt solutions, and finally a high ignition and fire point. The dielectric strength is not as high as with good trans- formator oil, but it is completely sufficient for the purpose at hand.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, dass die flüssigen Silicone allein oder auch in Mischung zusammen mit anderen geeigneten Stoffen der Erfüllung aller an eine unbrennbare Schaltflüssigkeit zu <Nicht lesbar> Anforderungen sehr nahe kommen. Neben der Unbrennbarkeit in dem praktisch bei Schaltern in Betracht kommenden Anwendungsbereiche ist insbesondere die Unabhängigkeit der Viskosität in einem sehr grossen Temperatur-Intervall von grosser Bedeutung, da damit die Notwendigkeit des jahreszeitlich bedingtem Oelwechsels bei Hochleistungsschaltern entfällt.From the above it follows that the liquid silicones alone or in a mixture together with other suitable substances come very close to fulfilling all of the <non-readable> requirements of a non-flammable switching fluid. In addition to the non-flammability in the areas of application which are practically considered for switches, the independence of the viscosity in a very large temperature range is of great importance, since it eliminates the need for the seasonal oil change in high-performance switches.

Neben den vorstehend besonders erwähnten Siliconölen in Form von Dimethylsiloxanpolymere, bei denen als Kohlenwasserstoffradikal eine <Nicht lesbar> - Gruppe dient, können <Nicht lesbar> den vorliegenden Verwendungszweck mit Vorteil auch solche Silicon-Verbindungen benutzt werden, bei denen die organischen Kohlenwasserstoffradikale aus Aethyl- oder Phenyl-Gruppen bestehen. Auch ist es natürlich möglich, die flüssigen Silicon-Verbindungen mit geeigneten Zusätzen aus anderen Stoffen zu versehen.In addition to the above-mentioned silicone oils in the form of dimethylsiloxane polymers, in which a <Illegible> group serves as the hydrocarbon radical, those silicone compounds can also advantageously be used for the present purpose in which the organic hydrocarbon radicals from ethyl or phenyl groups. It is of course also possible to add suitable additives from other substances to the liquid silicone compounds.

Claims

1.) Electrical circuit breaker, in which the arc occurring during the shutdown process is extinguished with the help of a practically non-flammable switching fluid, in particular low-oil flow high-performance switch, characterized by the use of liquid silicone compounds as switching fluid.

2.) Circuit breaker according to claim 1, characterized in that a silicone compound of the type of dimethylsiloxane polymer is used as the switching fluid.

3.) Circuit breaker according to claim 1, characterized in that the silicone compound serving as the switching fluid is provided with suitable additives made from other substances.