DK169157B1 - Strømafbryder, der aktiveres med dielektrisk gas under tryk - Google Patents

Description

i DK 169157 B1

Opfindelsen angår en strømafbryder med dielektrisk trykgas og af den art, der er angivet i indledningen til de selvstændige krav, og som omfatter et termisk rum.

Ved udtrykket "termisk rum" forstås et rum, hvori 5 gassen opvarmes under påvirkningen fra den ved brydning forekommende bue, hvorved gastrykket stiger.

Den således opnåede varmeenergi benyttes til komprimering af gasmængden i blæsekammeret, hvorved den til aktivering af afbryderen fornødne energi reduceres.

10 En strømafbryder af denne art kendes fra beskrivel sen til US patent nr. 4 486 632. I en sådan afbryder blandes den varme gas i det termiske rum imidlertid med frisk gas i blæsekammeret, hvorved gassens slukkeevne reduceres.

15 FR-A- 2 356 258 beskriver en strømafbryder, hvor et blæsestempel omgiver det termiske rum. For at virke, må den varme gas tilbagelægge en ret lang strækning inden den når frem til blæsecylinderen, hvilket bevirker at virkningen af den varme gas mindskes og forsinkes.

20 Opfindelsen giver anvisning på en strømafbryder, hvor disse ulemper er afhjulpet.

Med henblik herpå er strømafbryderen ifølge opfindelsen udformet som angivet i den karakteriserende del af de selvstændige krav, der definerer forskellige 25 udførelsesformer for opfindelsen.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til den skematiske tegning, hvor DK 169157 B1 2 fig. 1 viser et aksialt snit gennem den ene halvdel af slukkekammeret i en strømafbryder i henhold til opfindelsen, set i sluttet stilling, fig. 2 et snit langs snitlinien II-II i fig. 1, 5 fig. 3 et snitbillede af dette kammer under akti veringen til brydning, fig. 4 et snitbillede af dette kammer efter afsluttet brydning, fig. 5 et aksialt snit gennem slukkekammeret i en 10 strømafbryder i en anden udførelsesform, fig. 6, i større målestok, en anden udførelsesform for det termiske rum, fig. 7 et aksialt snit gennem slukkekammeret i en yderligere udførelsesform for strømafbryderen, set i 15 sluttet stilling, fig. 8 et snitbillede langs snitlinien VIII-VIII i fig. 7, fig. 9 et billede af slukkekammeret under aktiveringen til brydning, 20 fig. 10 et aksialt snit gennem slukkekammeret i en strømafbryder i henhold til en yderligere udførelsesform, set i sluttet stilling, fig. 11 et snit langs snitlinien XI-XI i fig. 10, og 25 fig. 12 et billede af slukkekammeret under aktive ringen til brydning.

Den i fig. 1 viste strømafbryder, hvis akse betegnes 1, omfatter et isolerende, tætlukket hus 2, der er fyldt med dielektrisk gas, f.eks. svovlhexafluorid, un-30 der et tryk på nogle få 10^ Pa.

I det indre af huset findes der et fast arrangement bestående af en metallisk, i hovedsagen rørformet enhed 3, der er forbundet med en fast blok 4, som er i elektrisk forbindelse med et ikke vist strømudtag. Enden af 35 røret 3 er udformet med en tynd væg 6, der afsluttes af et organ 7 af isolerende materiale eller af metal, DK 169157 B1 3 der kan tåle buen. Et rør 8 bærer hovedkontaktarme 8a og afgrænser sammen med røret 6 og det isolerende eller metalliske organ 7 et termisk rum 9.

Ved enden af røret 3 findes der også et metal-5 lisk organ 11, der udgør afbryderens faste hovedkontakt, samt en isolerende blæsedyse 12.

Afbryderens slukkekammer 15 er afgrænset af yderfladen 3A på røret 3, en halvbevægelig cylinder 16 og en ring 3B, der omgiver røret 3 og danner et stem-10 pel. Ringen 3B og røret 3 er fortrinsvis maskinfremstillede i ét stykke. Pakninger 17 og 18 tjener til tætning af kammeret 15 og til styring af cylinderen 16.

Stemplet 3B deler cylinderen 16's indre op i 15 to kamre, hvoraf det ene 15 danner blæsekammeret, medens det andet kammer vises ved 35. Dette kammer 35 er afgrænset af cylinderen 16, stemplet 3B, røret 3 og bunden af cylinderen 16A. I forlængelse af cylinderen 16 findes der en isolerende cylindrisk del 16B, 20 der, når afbryderen er sluttet, ligger an mod et hylster 20, der udgør en del af det bevægelige arrangement.

Dette arrangement omfatter også hovedkontaktarme 21 og et rør 22, hvis ende 22A udgør afbryderens bevægelige buekontakt.

25 Hylsteret 20 og kontaktarmene 21 er fastgjort til en krans 22B, der er maskinfremstillet i ét stykke med røret 22.

Røret 22 er forbundet med ikke viste aktiveringsmidler. I sluttet stilling for afbryderen trykker hylste-30 ret 20 på cylinderen 16 under sammenpresning af en fjeder 25.

Blæsekammeret 15 har forbindelse med buedannelseszonen gennem kanaler 30, der er tilvejebragt i væggen af røret 3, og som i den ene ende munder ud i det 35 rundtgående rum 31 mellem de isolerende dele 7 og 12, og i den anden ende munder ud i kammeret 15 gennem DK 169157 B1 4 åbninger 32, der er tilvejebragt i stemplet 3B.

Passager 36 i væggen af røret 3 skaber forbindelse mellem kammeret 35 og det termiske rum 9. Det bemærkes, at der ikke er nogen forbindelse mellem kana-5 lerne 30 og passagerne 36, således at den varme gas i det termiske rum 9 og den friske gas i blæsekammeret 15 ikke kan sammenblandes.

Stemplet 3B er udstyret med en ventil 3D, der kun tillader passage af gas udefra til det indre af kam-10 mer et 15.

Virkemåden for strømafbryderen forklares herefter: I sluttet stilling som vist i fig. 1 går strømmen igennem blokken 4, røret 3, kontakterne 11 og 21 og røret 22.

15 Når strømafbryderen aktiveres til brydning, flyt ter det bevægelige arrangement sig i retning mod højre i fig. 1. Hovedkontakterne 11 og 21 adskiller sig først fra hinanden, og strømmen går nu gennem hovedkontakterne 8A og 22A. Når disse kontakter adskiller sig 20 fra hinanden som vist i fig. 3, opstår der en bue A mellem disse kontakter. Hylsteret 20 er ikke lamgere i anlæg mod røret 16A, og det halvbevægelige arrangement, nemlig cylinderen 16, flytter sig til højre i fig. 3 under påvirkningen fra fjederen 25. Volumenet i 25 kammeret 15 reduceres, og der sendes frisk gas til buen A gennem kanalerne 30 og rummet 31.

Samtidigt opvarmer buen A gasmængden i rummet 9. Gastrykket stiger, og gassen gennem passagerne 36 og kammeret 35 presser på bunden af cylinderen 6A, hvil-30 ket bidrager til trykstigningen i slukkekammeret 15.

Ved enden af aktiveringen til brydning (fig. 4) er volumenet i kammeret 15 reduceret til nul. Gassen siver ud gennem åbninger 3C og 22C. Når strømafbryderen igen kobles til, åbner ventilen 3D sig, hvorved blæse-35 kammeret 15 fyldes.

DK 169157 B1 5

De ovenfor beskrevne foranstaltninger giver strømafbryderen store fordele: a) Den gas, der blæses imod buen, forbliver frisk, og dens dielektriske slukkeevne forringes ikke ved sammen- 5 blanding med varm gas.

b) Hvis buen er svag (afbrydelse af nominel strøm), har fjederen tilstrækkelig energi til sammenpresning af slukkekammeret.

Hvis buen er kraftig (afbrydelse af kortslutnings-10 strøm), bidrager energien i buen til med større kraft at presse det halvbevægelige arrangement med henblik på sammenpresning af slukkekammeret. Jo større strømstyrke, der skal afbrydes, desto større varmeenergi og blæsetryk.

c) Den til aktivering af det bevægelige arrangement 15 fornødne energi forbliver uafhængig af den strømstyrke,· der skal brydes.

Fig. 5 viser, at det halvbevægelige arrangement kan opstilles over det bevægelige arrangement. Der er i fig. 5 for de samme bestanddele anvendt de samme henvis-20 ningsbetegnelser som i de foregående figurer, bortset fra tilføjelsen af mærke ('), og at der er byttet om på henvisningsbetegnelserne for det faste arrangement og det bevægelige arrangement.

Til røret 3' er der føjet et fast rør 41, der 25 danner stop for det halvbevægelige arrangement. Fjederen 25 ligger nu an mod en flange 22', der er ud i ét med røret 22. Åbninger 3E, 41A og 3C tillader gasudsivning efter aktiveringen af afbryderen til brydning.

Fig. 6 viser en yderligere udførelsesform, hvor 30 passagerne 36 lukkes af ventiler 36A, der kun åbner sig i retningen fra rummet 9 til kammeret 35. Herved opnås, at den varmeenergi, der findes i den af buen opvarmede gas, forbliver i det indre af kammeret 35 og udnyttes fuldtud som bidrag til sammenpresning af kamme-35 ret 15. Desuden virker den varme gas ikke forstyrrende på udblæsningen af frisk gas.

DK 169157 B1 6

Fig. 7-9 viser en yderligere udførelsesform, hvor de samme bestanddele, som også findes i fig. 1-4, betegnes med de samme henvisningsbetegnelser.

Brydekammeret omfatter en rørformet, halvbevægelig 5 buekontakt 41. Udtrykket "halvbevægelig" betyder, at røret kun kan udføre en mindre forskydning i forhold til røret 3. I sluttet stilling for strømafbryderen presser den bevægelige kontakt 22 kontakten 41 imod fjederkraften fra en fjeder 42.

10 Kontakten 41 lukker det termiske rum 9 til.

I dette rum findes der, opstillet i en krans, kontaktarme 43, der med let tryk ligger an mod røret 41.

Disse arme er mekanisk og elektrisk forbundet med det faste rør 3. I bunden af cylinderen 16A findes der 15 en ventil 16C, hvis funktion forklares nærmere senere.

Denne strømafbryder fungerer på følgende måde; a) Afbrydelse af svag strømstyrke: Når det bevægelige arrangement ved aktiveringen til brydning bevæger sig, forbliver armene 43 i kon-20 takt med røret 41 under let tryk.

Der dannes ingen bue mellem disse arme 43 og røret 41, og alene energien i fjederen 25 opretter trykket til udblæsning af den bue, der dannes mellem røret 41 og røret 22.

25 b) Afbrydelse af kraftig strøm: På grund af de store elektrodynamiske kræfter, der udøves på armene 43, fjerner disse sig lidt fra røret 41. Som vist i fig. 9 opstår der en primær bue A’ mellem armene og røret, og den fremkalder et meget 30 stort tryk i rummet 9. Passagerne 36 overfører trykket til kammeret 35, og dette tryk bidrager til sammenpresning af blæsekammeret 15 med henblik på slukning af buen A.

Jo større strømstyrke, der skal afbrydes, desto 35 større er varmeenergien i den primære bue A', og desto større er det aktive tryk.

DK 169157 B1 7

Ved enden af aktiveringen til brydning fjernes overtrykket i rummet 9 gennem kalibrerede huller 45.

Når afbryderen igen aktiveres til slutning, åbner ventilen 3D sig til fyldning af kammeret 15. Ventilen 5 16C åbner sig og giver mulighed for ved afbrydelse af svag strømstyrke at undgå udtømning af det rum, der tilvejebringes ved bevægelsen af røret 16. Hvis der er tale om kraftig strøm, vil det af buen fremkaldte overtryk bevirke lukning af denne ventil.

10 Fig. 10-12 viser en yderligere udførelsesform.

Brydekammeret omfatter et fast rør 50, som en blok 51 forbinder med et ikke vist strømudtag. I den bort fra blokken 51 vendende ende er røret udformet med en fast hovedkontakt 52 og en blæsedyse 53. Til 15 røret 50 er der fastgjort et rør 54, som afsluttes af buekontaktarme 55.

Rørene 50 og 54 afgrænser et termisk rum 56.

Dette rum eller kammer er lukket til ved hjælp af en isolerende del 57, der sammen med dysen definerer en 20 rundtgående blæsekanal 60.

En halvbevlgelig cylinder 61 udformet med en bund 62 omgiver røret 50. Røret 61 glider tætsluttende på en flange 50A, der kan være støbt i ét eller smedet sammen med røret 50.

25 En fjeder 63 er anbragt mellem flangen 50A og bunden 62. Ved 64 betegnes det kammer, der afgrænses af delene 50, 50A, 61 og 62.

Cylinderen 61 er forlænget af et rørformet, isolerende hylster 65, der med bunden 62, røret 50 og 30 en anden flange 5QB afgrænser et blæsekammer 66.

Passager 67 i røret 50 bringer kammeret 64 i forbindelse med det termiske rum 56. Passager 68 bringer blæsekammeret 66 i forbindelse med den rundtgående blæsekanal.

35 Det bevægelige arrangement omfatter et rør 70, hvis ende 70A udgør den bevægelige buekontakt, samt DK 169157 B1 8 kontaktarme 71, som beskyttes af et hylster 72.

Hylsteret 72 tjener til ved slutning af afbryderen sammen med hylsteret 65 at komprimere fjederen 63.

Virkemåden for denne strømafbryder er identisk med 5 den virkemåde, der er beskrevet under henvisning til fig. 1-4.

Til afbrydelse af svag strømstyrke har fjederen 63 tilstrækkelig fjederkraft.

Til afbrydelse af kraftig strøm (fig. 12) skaber 10 varmeenergien fra buen et overtryk i det termiske rum 56, hvilket overtryk overføres fra kammeret 56 til kammeret 64 og føjes til fjederens trykpåvirkning med henblik på komprimering af gasmængden i blæsekarameret 66.

15 Når strømafbryderen igen kobles ind, åbner venti len 62A sig til fyldning af kammeret 66.

Opfindelsen kan finde anvendelse i strømafbrydere til høj spænding (> 45 kV) eller middelstor spænding.

Claims (5)

1. Strømafbryder med dielektrisk trykgas og omfattende faste hovedkontakter (11), faste lysbuekontakter (8A) ved den frie ende af et rør (8) i en fast, 5 rørformet enhed (3), hvor rørets (8) ydre sideflade ikke er i kontakt med den rørformede enhed (3), og hvor røret (8) er beliggende inden i og koaksialt med den rørformede enhed (3), et bevægeligt arrangement af hovedkontakter (21) og buekontakter (22A), et blæsearrangement 10 bestående af en halvbevægelig cylinder (16), som et stempel (3B) deler op i to kamre (15, 35), hvoraf det ene kammer (15) har forbindelse med en blæsedyse (12), et termisk rum (9), der munder ud i den zone, hvori det bevægelige arrangements buekontakter (22A) adskiller sig 15 fra de faste buekontakter (8A), og hvor det termiske rum (9) via radiale passager (36) i den faste, rørformede enhed har forbindelse med det andet kammer (35), hvorved den gas, som buen opvarmer i det termiske rum, udviser trykstigning og bidrager til bevægelse af cylinderen 20 (16) og komprimering af gassen i det første kammer (15), og hvor det termiske rum (9) er afgrænset af røret (8) og inderfladen i den frie ende af den rørformede enhed, der er udformet med en tyndvægget ende (6), som er forlænget med en del (7), der med en dyse udgør en 25 blæsekanal, kendetegnet ved, at blæsearrange-mentets kamre (15, 35) er afgrænset af en halvbevægelig cylinder (16), af stemplet (3B), som er fast, og af den faste, rørformede enheds (3) yderflade, at den halvbevægelig cylinder (16) er koaksial med og glidbar over 30 den faste rørformede enhed (3), at stemplet udgøres af en ring (3B), der er fast forbundet med den faste, rørformede enhed (3), at det første kammer (15) har forbindelse med dysen gennem kanaler (30), der er tilvejebragt i den faste, rørformede enheds (3) vægtyk- DK 169157 B1 10 kelse, og som er parallelle med enhedens akse, og at de radiale passager (36) er beliggende mellem disse kanaler.

2. Strømafbryder med dielektrisk trykgas og 5 omfattende faste hovedkontakter (21' ), faste buekontakter (22A') ved den frie ende af et fast rør (22'), en bevægelig enhed med hovedkontakter (11') og buekontakter (8A'), et blæsearrangement bestående af en halvbevægelig cylinder (16), som et stempel (3B) deler op i to kamre 10 (15, 35), hvoraf det ene kammer (15) har forbindelse med den blæsedyse (12'), et termisk rum (9), der munder ud i den zone, hvori den bevægelige enheds buekontakter (8A) adskiller sig fra de faste buekontakter (22A'), og hvor der er en forbindelse (36) mellem det termiske rum 15 (9) og det andet kammer (35), hvorved den gas, som buen opvarmer i det termiske rum udviser trykstigning og bidrager til bevægelse af cylinderen (16) og komprimering af gassen i det første kammer, kendetegnet ved, at det bevægelige element indbefatter en 20 rørformet enhed, der også indeholder det termiske rum (9), at blæsearrangementets kamre (15, 35) er afgrænset af en halvbevægelig cylinder (16), af et stempel (3B), der er fast forbundet med den bevægelige, rørformede enhed (3' ) og af denne enheds yder flade, at den halvbe-25 vægelige cylinder (16) glider over den bevægelige rørformede enhed, der udgør en del af den bevægelige enhed, at de bevægelige kontakter (8A', 11') er be liggende ved enden af den rørformede enhed (3' ), at sidefladen på et rør (8' ), der bærer de bevægelige 30 buekontakter, ikke er i kontakt med den rørformede enhed (3' ), at røret (8') er beliggende inden i og koaksialt med den bevægelige, rørformede enhed (3' ), at det første kammer (15) har forbindelse med dysen via kanaler (30), der er tilvejebragt i den rørformede enheds vægtykkelse 35 og er parallelle med denne enheds akse, at det termiske DK 169157 B1 11 rum er afgrænset af røret (8' ) og af inderfladen i den frie ende af den bevægelige, rørformede enhed (3' ), der har en tyndvægget ende (6' ) og sammen med dysen udgør blæsekanalen, og at forbindelsen mellem det termiske rum 5 (9) og det andet kammer (35) indbefatter radiale passager (36), der er tilvejebragt i den bevægelige rørformede enhed (3').

3. Strømafbryder ifølge krav 1 eller 2, k ende-tegnet ved en spærreventil (36A) til afspærring 10 af de radiale passager (36) på en sådan måde, at trykgassen kun kan føres i retning fra det termiske rum til det andet kammer.

4. Strømafbryder med dielektrisk trykgas og omfattende faste hovedkontakter (11), faste lysbuekon- 15 takter (8A) ved den frie ende af et rør (8) i en fast, rørformet enhed (3), hvor rørets (8) ydre sideflade ikke er i kontakt med den rørformede enhed (3), og hvor røret (8) er beliggende inden i og koaksialt med den rørformede enhed, et bevægeligt arrangement af hovedkontakter 20 (21) og buekontakter (22A), et blæsearrangement bestående af en halvbevægelig cylinder (16), som et stempel deler op i to kamre (15, 35), hvoraf det ene kammer (15) har forbindelse med en blæsedyse (12), et termisk rum (9), der munder ud i den zone, hvori det 25 bevægelige arrangements buekontakter (22A) adskiller sig fra de faste buekontakter (8A), og hvor det termiske rum (9) via radiale passager (36) i den faste, rørformede enhed har forbindelse med det andet kammer (35), hvorved den gas, som buen opvarmer i det termiske rum, udviser 30 trykstigning og bidrager til bevægelse af cylinderen (16) og komprimering af gassen i det første kammer (15), kendetegnet ved, at den halvbevægelige cylinder (16) glider koaksialt om den faste, rørformede enhed (3), at de faste hovedkontakter (11) er beliggende 35 ved den ene ende af den faste, rørformede enhed, at DK 169157 B1 12 stemplet udgøres af en ring (3B), der har fast forbindelse med den faste, rørformede enhed, at det første kammer (15) har forbindelse med dysen via kanaler (30), der er tilvejebragt i rørets tykkelse og strækker sig 5 parallelt med den rørformede enheds akse, at det termiske rum (9) er afgrænset dels af yderfladen på et halvbevægeligt rør (41), der udgør en buekontakt, og som er monteret koaksialt i den frie ende af den faste, rørformede enhed (3), dels af inderfladen i enden af den 10 cylindriske inderside af den faste, rørformede enhed, dels af en med det halvbevægelige rør (41) koaksial krans af kontakter (48), at disse kontakter mekanisk og elektrisk har fast forbindelse med den frie ende af den faste, rørformede enhed (3) og ligger an mod det 15 halvbevægelige rør (41), og at de radiale passager (36) er beliggende mellem kanalerne (30).

5. Strømafbryder med dielektrisk trykgas og omfattende faste hovedkontakter (52), faste lysbuekontakter (55) ved den frie ende af et rør (54) i en fast, 20 rørformet enhed (50), hvor rørets (54) ydre sideflade ikke er i kontakt med den rørformede enhed (50), og hvor røret (54) er fastholdt inden i og koaksialt med den rørformede enhed (50), et bevægeligt arrangement af hovedkontakter (71) og buekontakter (70A), et blæsear-25 rangement bestående af en halvbevægelig cylinder (65), som et stempel (62) deler op i to kamre (66, 64), hvoraf det ene kammer (66) har forbindelse med en blæsedyse (12), og et termisk rum (56), der munder ud i den zone, hvori det bevægelige arrangememts buekontakter (70A) 30 adskiller sig fra de faste buekontakter (55), og hvor det termiske rum (9) via passager (67) i den faste rørformede enhed har forbindelse med det andet kammer (64), hvorved den gas, som buen opvarmer i det termiske rum, udviser trykstigning og bidrager til bevægelse af 35 cylinderen (65) og komprimering af gassen i det første DK 169157 B1 13 kammer (66), og hvor det termiske rum er afgrænset af røret (54) og inderfladen i den frie ende af den faste rørformede enhed, der er forlænget med en del (57), der ved dysen udgør blæsekanalen, kendetegnet 5 ved, at blæsearrangementets kamre (66, 64) er afgrænset af en halvbevægelig cylinder, to faste flader (50A, 50B), der er beliggende på hver sin side af stemplet (62) og har fast forbindelse med den faste, rørformede enhed (50), og den faste, rørformede enheds yderflade, 10 som befinder sig mellem nævnte faste flader (50A, 50B), at den halvbevægelige cylinder (65) glider koaksialt om den faste, rørformede enhed (50), og at det første kammer (66) har forbindelse med dysen (60) via passager (68), der er tilvejebragt i den faste, rørformede enheds 15 (50) tykkelse.