EP0118414A2 - Horn switch - Google Patents

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EP0118414A2
EP0118414A2 EP84890020A EP84890020A EP0118414A2 EP 0118414 A2 EP0118414 A2 EP 0118414A2 EP 84890020 A EP84890020 A EP 84890020A EP 84890020 A EP84890020 A EP 84890020A EP 0118414 A2 EP0118414 A2 EP 0118414A2
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arc
switch
short
circuit
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Alfred Farkas
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Siemens AG Oesterreich
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Siemens AG Oesterreich
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
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    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/12—Auxiliary contacts on to which the arc is transferred from the main contacts
    • H01H33/121—Load break switches

Definitions

  • the invention relates to a horn switch for use in electrical networks with short-circuit or earth-fault disconnection by circuit breakers, with two mutually V-shaped horn electrodes provided as base points for the switching arc.
  • Horn switches of the type described have been used in particular in power supply systems for electrical railways for many years. They are used as disconnectors or switch disconnectors for the electrical connection and disconnection of catenary sections with or from the power supply system. They are usually arranged as outdoor switches on masts or portals. Their advantage lies in the simple open construction and the almost negligible maintenance effort, in the relative independence from atmospheric influences given by the use of an air separation section and in the clear recognition of their switching status. They regularly require the presence of an additional circuit breaker.
  • Horn switches each have a fixed and a pivotable isolator, which can be actuated manually or by means of a motor by means of a switch rod, to which the specially shaped horns are connected at the top.
  • the arc that arises when the contacts disconnect when switched off is picked up by the horns above, rises up there and extinguishes. This is the simplest quenching principle for a switching arc.
  • the ASEA company specified a device in which a phototransistor responds to the light from arcing faults and triggers a circuit breaker that cuts off the power supply via a downstream amplifier.
  • this device is not only relatively complex but also expediently remains limited to use in indoor switchgear.
  • Another device, which can also only be used in indoor switchgear, has a pressure switch which reacts to the increase in internal cell pressure due to the thermal effects of the electric arc and which, bypassing normal system protection, triggers the energy feed switch.
  • the object of the invention is to provide a simple device for horn switches with which the escape of the switching arc from an allowed into an unauthorized burning area and associated damage to adjacent system parts can be prevented and it solves this problem in that with a horn switch at the defined boundary between an allowed and an illegal firing range for the switching arc, an earthed third electrode for the switching arc is arranged.
  • the advantage of the device according to the invention is that by means of an inexpensive, easy-to-install and maintenance-free element, it triggers the desired function of triggering the upstream Energy feed-in switch is brought about by causing a short circuit due to the arcing fault occurring over the limit of the permitted firing range and thus triggering the so-called short interruption.
  • This device works equally well in both indoor and outdoor installation of the handset switch.
  • a switch drive element not shown here, is used in a known manner, which is connected to the lever 3 via a linkage. It can be operated by hand or by means of an electric motor, electromagnetic or pneumatic drive.
  • two-wing contact elements 8, 9 are arranged, the first wings of which are designed correspondingly as contact springs and contact blades and the second wings of which are pierced terminal lugs for cable lugs (not shown here) of flexible connecting lines.
  • the horns 10 , 11 are arranged directly on the contact elements 8, 9, which advantageously consist of electrolytic copper with a round cross section and whose shape is the result of long attempts at optimization.
  • an inclination of 45 ° to the vertical has proven to be optimal for the ends of the horns 10 , 11 which are advantageously straight.
  • the third elec- L rode 12 for the arc can advantageously be designed very simply as a U-shaped metallic bracket which is mechanically connected to the console 1 at ground potential at the free ends of its parallel legs, for example by screwing, welding or riveting. As a result, the bracket 12 is also fully incorporated into the operational grounding.
  • the short crossbar of the bracket 12 is the part of the third electrode according to the invention that actually interacts with the arc. Its vertical distance from an imaginary connecting line of the ends of the swung out horns 1 0 , 11, by which the position of the defined boundary between the permitted and unauthorized burning range of the switching arc is represented in an area, is to be individually determined depending on the design and installation conditions of the switch.
  • the short crossbar of the bracket 12 need not be arranged perpendicular to the plane spanned by the horns 10 , 11. It is obvious that when designing the bracket 12 all regulations for the minimum distances to be observed between live and earthed parts must be observed.
  • the pivotable insulator 5 When the horn switch is opened, which is done by pulling the actuating member onto the end of the pivot lever 3, the pivotable insulator 5 is pivoted about the axis 4 in the opposite direction of the clockwise rotation. First, the corresponding contact parts of the contact elements 8, 9 come out of engagement. If the switch opens when a load current flows, a switching arc arises between the contact elements 8, 9 due to the evaporation of the last metal bridge as a result of the current heat, which initially maintains the switch contacts as the base point and therefore lengthens as the contacts widen further.
  • the arc In normal switch operation, the arc should extinguish at the latest when its base points get in the immediate vicinity of the ends of the horns 1 0 , 11 or at these ends themselves. But, for whatever reason, if the power pending exceeds the nominal switch-off power of the switch, the switching arc at foot points that come to a standstill at the ends of the horns will try to lengthen by arching its arch shape and thereby reach an area in which other equipment is located: either thermal damage to this equipment or an unauthorized jumping of the arc onto this equipment could occur.
  • the remedy proposed according to the invention is that the third fully grounded electrode, to which the arc is transferred, is arranged at the border of the above-mentioned area in which other operating resources are located, so that a so-called arc earth fault or in the case of traction current supply as a rule existing single-phase networks an arc short circuit occurs.
  • this is one of the unavoidable malfunctions for which the operation must be prepared and which can actually be routinely eliminated by triggering the circuit breaker responsible for the area concerned.

Abstract

In horn switches, which have two horn electrodes, arranged in a V- shape with respect to one another, and arranged as the base for the switching arc, in the event of unavoidable shut-downs under overload, the switching arc can move out of a defined permissible burning region, can transfer itself onto other adjacent parts and damage them. To avoid such damage, in the case of horn switches for use in electrical networks with short-circuit or earth-protection shut-down by circuit breakers, an earthed third electrode for the switching arc is arranged on the defined boundary between a permissible and an impermissible burning region for the switching arc. When the switching arc moves out of the permissible burning region, it is transferred onto the third electrode where it causes an earth-short or a short- circuit, which is switched onto the higher-level circuit breaker in operation. <IMAGE>

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Hörnerschalter zur Anwendung in elektrischen Netzen mit Kurzschluß- bzw. Erdschlußabschaltung durch Leistungsschalter, mit zwei zueinander V-förmig angeordneten, als Fußpunkte für den Schaltlichtbogen vorgesehenen Hörnerelektroden.The invention relates to a horn switch for use in electrical networks with short-circuit or earth-fault disconnection by circuit breakers, with two mutually V-shaped horn electrodes provided as base points for the switching arc.

Hörnerschalter der beschriebenen Art werden insbesondere in Stromversorgungsanlagen für elektrische Bahnen seit vielen Jahren verwendet. Sie werden als Trennschalter oder Lasttrennschalter zur galvanischen Verbindung und Trennung von Fahrleitungsabschnitten mit oder von der Stromversorgungsanlage verwendet. Sie sind meist als Freiluftschalter auf Masten oder Portalen angeordnet. Ihr Vorteil liegt in der einfachen offenen Bauweise und dem dadurch fast vernachlässigbaren Wartungsaufwand, in der durch die Verwendung einer Lufttrennstrecke gegebenen relativen Unabhängigkeit von atmosphärischen Einflüssen und in der deutlichen Erkennbarkeit ihres Schaltzustandes. Sie bedingen regelmäßig das Vorhandensein eines zusätzlichen Leistungsschalters.Horn switches of the type described have been used in particular in power supply systems for electrical railways for many years. They are used as disconnectors or switch disconnectors for the electrical connection and disconnection of catenary sections with or from the power supply system. They are usually arranged as outdoor switches on masts or portals. Their advantage lies in the simple open construction and the almost negligible maintenance effort, in the relative independence from atmospheric influences given by the use of an air separation section and in the clear recognition of their switching status. They regularly require the presence of an additional circuit breaker.

Hörnerschalter weisen an je einem feststehenden und einem schwenkbaren, mittels einer Schaltstange händisch oder motorisch betätigbaren Isolator, Kontakte auf, an die sich nach oben die speziell geformten Hörner anschließen. Der Lichtbogen, der beim Abschalten zwischen den sich trennenden Kontakten entsteht, wird von den darüber befindlichen Hörnern aufgenommen, steigt an denselben hoch und verlischt. Es ist dies das einfachste Löschprinzip für einen Schaltlichtbogen.Horn switches each have a fixed and a pivotable isolator, which can be actuated manually or by means of a motor by means of a switch rod, to which the specially shaped horns are connected at the top. The arc that arises when the contacts disconnect when switched off is picked up by the horns above, rises up there and extinguishes. This is the simplest quenching principle for a switching arc.

Das Kernstück fast aller Schalter ist der Schaltlichtbogen, der zwischen den elektrischen Kontakten durch das Verdampfen der letzten Metallbrücke infolge der Stromwärme unvermeidbar entsteht. Der Lichtbogen hält zunächst den Stromfluß zwischen den Kontakten aufrecht, da er aus einem sehr heißen elektrisch leitfähigen Plasma besteht. Dabei entwickelt er in räumlich eng begrenzten Bereichen sehr hohe thermische Leistungen. Die Hauptaufgabe des Schalters besteht nun darin, dieses heiße Schaltlichtbogenplasma unter Kontrolle zu bringen und so stark abzukühlen, daß es innerhalb weniger hundertstel Sekunden seine elektrische Leitfähigkeit verliert und damit den Strom zwischen den Kontakten unterbricht. Bei Wechselstromschaltern geht der Strom periodisch durch Null und die Aufgabe des Schalters ist es, das Wiederzünden nach dem natürlichen Nulldurchgang zu verhindern. Infolge der noch vorhandenen Leitfähigkeit der Plasmasäule fließt allerdings unter Einwirkung der wiederkehrenden Spannung ein kleiner sogenannter Nachstrom, der die Schaltstrecke wieder aufzuheizen trachtet. Dies erschwert die endgültige Verfestigung der Lichtbogenstrecke vor allem dann, wenn die Steilheit des Spannungsanstieges nach dem Stromnulldurchgang sehr groß ist. Bei Wechselstrom handelt es sich also um die wirksame Verringerung der Ladungsträger in der kurzen Zeit zwischen Stromnulldurchgang und dem Aufschwingen der wiederkehrenden Spannung. Je nach Schalterart erfolgt dabei die endgültige Unterbrechung nach einem oder mehreren Stromnulldurchgängen. Immer ist eine wirksame Kühlung der Lichtbogenstrecke von maßgebendem Einfluß. Diese wird dadurch erreicht, daß der Lichtbogen durch seine eigene thermische Wirkung aufsteigt und dabei durch die Form der Hörner verlängert wird. Es besteht hier ein Zusammenhang zwischen Schaltleistung und Lichtbogenlänge. Letztere muß aber aus Gründen der Gefährdung benachbarter Einrichtungen begrenzt bleiben, weshalb der betriebsmäßige Energieumsatz im gezündeten Lichtbogen begrenzt werden muß. Es ist also ein Lastschalter nur für eine begrenzte, dem normalen Betrieb entsprechende Abschaltleistung geeignet.The heart of almost all switches is the switching arc, which inevitably arises between the electrical contacts due to the evaporation of the last metal bridge as a result of the current heat. The arc initially maintains the current flow between the contacts, since it consists of a very hot, electrically conductive plasma. In doing so, he develops very high thermal outputs in confined spaces. The main task of the switch is to bring this hot switching arc plasma under control and to cool it down so much that it loses its electrical conductivity within a few hundredths of a second and thus interrupts the current between the contacts. With AC switches, the current periodically goes through zero and the job of the switch is to prevent re-ignition after the natural zero crossing. As a result of the still existing conductivity of the plasma column, a small so-called aftercurrent flows under the influence of the recurring voltage, which tries to heat the switching path again. This complicates the final hardening of the arc gap, especially when the steepness of the voltage rise after the current zero crossing is very large. Alternating current is therefore the effective reduction of the charge carriers in the short time between zero current crossing and the oscillation of the recurring voltage. Depending on the type of switch, the final interruption occurs after one or more current zero crossings. Effective cooling of the arc gap is always of decisive influence. This is achieved in that the arc rises due to its own thermal effect and is extended by the shape of the horns. There is a connection between switching capacity and arc length. However, the latter must remain limited for reasons of danger to neighboring facilities, which is why the operational energy consumption in the ignited arc must be limited. A load switch is therefore only suitable for a limited breaking capacity corresponding to normal operation.

Nun werden etwa in Mittelspannungs-Schaltanlagen nachweisbar mehr als die Hälfte aller durch Lichtbögen verursachten Störungen durch Fehlbetätigung von Trennern unter Last oder von Lastschaltern unter überlast verursacht. Überlaststöße und kurzdauernde kurzschlußähnliche Zustände treten aber gerade im Bahnbetrieb häufig auf.Now, for example, in medium-voltage switchgear, more than half of all malfunctions caused by arcs are demonstrably caused by incorrect operation of isolators under load or by load switches below load caused. However, overload surges and short-term, short-circuit-like conditions frequently occur, especially in railway operations.

Angesichts der immer höheren Leistungen in elektrischen Anlagen oder der an und für sich hohen Kurzschlußströme sowie der gedrängten Bauweise in Mittelspannungsanlagen müssen die Einrichtungen gegen die schädliche Wärmestrahlung von Störlichtbögen immer besser geschützt werden. Da sich die Störlichtbögen selbst, wie bekannt, kaum verhindern lassen, muß man ihre Energieentwicklung durch möglichst schnelles Unterbrechen der Energiezufuhr mittels Leistungsschaltern begrenzen.In view of the ever increasing power in electrical systems or the inherently high short-circuit currents as well as the crowded construction in medium-voltage systems, the devices must be protected better and better against the harmful heat radiation from arcing faults. Since, as is known, the arcing faults themselves can hardly be prevented, their energy development must be limited by interrupting the energy supply as quickly as possible by means of circuit breakers.

Von der Fa. ASEA wurde dazu eine Einrichtung angegeben, bei der ein Fototransistor auf das Licht von Störlichtbögen anspricht und über einen nachgeschalteten Verstärker die Auslösung eines die Energiezufuhr unterbrechenden Leistungsschalters bewirkt. Diese Einrichtung ist jedoch nicht nur relativ aufwendig sondern bleibt auch zweckmäßig auf die Anwendung in Innenraumschaltanlagen beschränkt. Eine andere, ebenfalls nur in Innenraumschaltanlagen verwendbare Einrichtung, weist einen Druckschalter auf, der auf das Ansteigen des Zelleninnendruckes durch die thermischen Effekte des Lichtbogens reagiert und unter Umgehung des normalen Anlagenschutzes den Energieeinspeiseschalter auslöst.For this purpose, the ASEA company specified a device in which a phototransistor responds to the light from arcing faults and triggers a circuit breaker that cuts off the power supply via a downstream amplifier. However, this device is not only relatively complex but also expediently remains limited to use in indoor switchgear. Another device, which can also only be used in indoor switchgear, has a pressure switch which reacts to the increase in internal cell pressure due to the thermal effects of the electric arc and which, bypassing normal system protection, triggers the energy feed switch.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei Hörnerschaltern eine einfache Einrichtung zu schaffen, mit der das Austreten des Schaltlichtbogens aus einem erlaubten in einen unerlaubten Brennbereich und eine damit verbundene Beschädigung benachbarter Anlageteile verhindert werden kann und sie löst diese Aufgabe dadurch, daß bei einem Hörnerschalter an der definierten Grenze zwischen einem erlaubten und einem unerlaubten Brennbereich für den Schaltlichtbogen eine geerdete dritte Elektrode für den Schaltlichtbogen angeordnet ist.The object of the invention is to provide a simple device for horn switches with which the escape of the switching arc from an allowed into an unauthorized burning area and associated damage to adjacent system parts can be prevented and it solves this problem in that with a horn switch at the defined boundary between an allowed and an illegal firing range for the switching arc, an earthed third electrode for the switching arc is arranged.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung liegt darin, daß durch sie mittels eines billigen, einfach anzubringenden und wartungsfreien Elementes die gewünschte Funktion der Auslösung des vorgeschalteten Energieeinspeiseschalters durch Herbeiführung eines Kurzschlusses durch den über die Grenze des erlaubten Brennbereiches tretenden Störlichtbogen und damit die Anregung der sogenannten Kurzunterbrechung bewirkt wird. Diese Einrichtung funktioniert sowohl bei Innenraum- als auch bei Freiluftaufstellung des Hörnerschalters gleich zufriedenstellend.The advantage of the device according to the invention is that by means of an inexpensive, easy-to-install and maintenance-free element, it triggers the desired function of triggering the upstream Energy feed-in switch is brought about by causing a short circuit due to the arcing fault occurring over the limit of the permitted firing range and thus triggering the so-called short interruption. This device works equally well in both indoor and outdoor installation of the handset switch.

Anhand einer Zeichnung soll nachfolgend ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung näher beschrieben werden.

  • Fig. 1 zeigt den erfindungsgemäß ausgestatteten Hörnerschalter in geschlossenem Zustand,
  • Fig. 2 zeigt den Hörnerschalter in geöffnetem Zustand mit einem schematisch angedeuteten Lichtbogen etwa an der Grenze des üblichen erlaubten Brennbereiches.
An exemplary embodiment of a device according to the invention will be described in more detail below with reference to a drawing.
  • 1 shows the horn switch equipped according to the invention in the closed state,
  • Fig. 2 shows the horn switch in the open state with a schematically indicated arc approximately at the limit of the usual permitted firing range.

Die Fig. 1 zeigt den auf einer auf einem Abspannmast oder einem Portal angeordneten Konsole 1 aufgebrachten Hörnerschalter. Er weist einen starr angeordneten Isolator 2 sowie einen mittels eines Hebels 3 um eine Achse 4 schwenkbaren Isolator 5 auf. Zur Aufbringung der Schwenkkraft wird in bekannter Weise ein hier nicht gezeigtes Schalterantriebselement verwendet, das über ein Gestänge mit dem Hebel 3 verbunden ist. Die Betätigung kann von Hand oder mittels eines elektromotorischen, elektromagnetischen oder pneumatischen Antriebes erfolgen. An den Kappen 6, 7 der Isolatoren sind zweiflügelige Kontaktelemente 8, 9 angeordnet, deren erste Flügel korrespondierend als Kontaktfeder und Kontaktmesser und deren zweite Flügel als durchbohrte Anschlußfahnen für hier nicht gezeigte Kabelschuhe flexibler Anschlußleitungen ausgebildet sind. Direkt an den Kontaktelementen 8, 9 sind die Hörner 10, 11 angeordnet, die vorteilhaft aus Elektrolytkupfer mit rundem Querschnitt bestehen und deren Form das Ergebnis langer Optimierungsversuche ist. In geöffnetem Zustand des Schalters hat sich eine Neigung von 45° zur Lotrechten für die vorteilhaft gerade ausgeführten Enden der Hörner 10, 11 als optimal erwiesen. Die erfindungsgemäß vorgesehene dritte Elek- Lrode 12 für den Lichtbogen kann vorteilhaft sehr einfach als U-förmiz r metallischer Bügel ausgebildet sein, der an den freien Enden seiner parallelen Schenkel mechanisch, etwa durch Schraubung, Schweißung oder Nietung mit der auf Erdpotential befindlichen Konsole 1 verbunden ist. Dadurch ist auch eine satte Einbeziehung des Bügels 12 in die Betriebserdung gegeben. Der kurze Querbalken des Bügels 12 ist der eigentlich mit dem Lichtbogen in Wirkverbindung tretende Teil der erfindungsgemäßen dritten Elektrode. Sein vertikaler Abstand von einer gedachten Verbindungslinie der Enden der ausgeschwenkten Hörner 10, 11, durch den in einem Bereich die Lage der definierten Grenze zwischen erlaubtem und unerlaubtem Brennbereich des Schaltlichtbogens repräsentiert ist, ist je nach Bauart und Einbauverhältnissen des Schalters individuell festzulegen. Selbstverständlich muß der kurze Querbalken des Bügels 12 nicht senkrecht zu der durch die Hörner 10, 11 aufgespannten Ebene angeordnet sein. Es liegt auf der Hand, daß bei der Ausgestaltung des Bügels 12 alle Vorschriften für die einzuhaltenden Mindestabstände zwischen spannungsführenden und geerdeten Teilen zu beachten sind.1 shows the horn switch mounted on a bracket 1 arranged on a guy mast or a portal. It has a rigidly arranged insulator 2 and an insulator 5 which can be pivoted about an axis 4 by means of a lever 3. To apply the pivoting force, a switch drive element, not shown here, is used in a known manner, which is connected to the lever 3 via a linkage. It can be operated by hand or by means of an electric motor, electromagnetic or pneumatic drive. On the caps 6, 7 of the insulators, two-wing contact elements 8, 9 are arranged, the first wings of which are designed correspondingly as contact springs and contact blades and the second wings of which are pierced terminal lugs for cable lugs (not shown here) of flexible connecting lines. The horns 10 , 11 are arranged directly on the contact elements 8, 9, which advantageously consist of electrolytic copper with a round cross section and whose shape is the result of long attempts at optimization. When the switch is open, an inclination of 45 ° to the vertical has proven to be optimal for the ends of the horns 10 , 11 which are advantageously straight. The third elec- L rode 12 for the arc can advantageously be designed very simply as a U-shaped metallic bracket which is mechanically connected to the console 1 at ground potential at the free ends of its parallel legs, for example by screwing, welding or riveting. As a result, the bracket 12 is also fully incorporated into the operational grounding. The short crossbar of the bracket 12 is the part of the third electrode according to the invention that actually interacts with the arc. Its vertical distance from an imaginary connecting line of the ends of the swung out horns 1 0 , 11, by which the position of the defined boundary between the permitted and unauthorized burning range of the switching arc is represented in an area, is to be individually determined depending on the design and installation conditions of the switch. Of course, the short crossbar of the bracket 12 need not be arranged perpendicular to the plane spanned by the horns 10 , 11. It is obvious that when designing the bracket 12 all regulations for the minimum distances to be observed between live and earthed parts must be observed.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Einrichtung sowie die Lichtbogenverhältnisse sollen anhand der Fig. 2 skizziert werden.The function of the device according to the invention and the arcing conditions are to be outlined using FIG. 2.

Bei der Öffnung des Hörnerschalters, die durch Zug des Betätigungsorganes auf das Ende des Schwenkhebels 3 erfolgt, wird der schwenkbare Isolator 5 um die Achse 4 entgegen der Drehrichtung des Uhrzeigers verschwenkt. Dabei kommen zuerst die korrespondierenden Kontaktteile der Kontaktelemente 8, 9 außer Eingriff. Erfolgt die Schalteröffnung bei Fließen eines Laststromes, entsteht zwischen den Kontaktelementen 8, 9 durch das Verdampfen der letzten Metallbrücke infolge der Stromwärme ein Schaltlichtbogen, der vorerst die Schalterkontakte als Fußpunkt beibehält und sich daher beim weiteren Auseinandergehen der Kontakte verlängert. Dabei tritt sehr rasch der Zustand ein, daß der Abstand zwischen den Kontaktelementen 8, 9 größer wird als der Abstand zwischen den unteren Abschnitten der Hörner 10, 11 die durch geeignete Formgebung die bei einigen Schalterausführungen in geschlossenem Zustand des Schalters sogar antiparallel vorgesehen ist, noch während eines Teiles der Schalteröffnungsbewegung äquidistant bleiben. Die Fußpunkte des zu diesem Zeitpunkt noch kurzen Schaltlichtbogens gehen daher mit Sicherheit auf diese unteren Abschnitte der Hörner 10, 11 über. Im weiteren Verlauf der öffnungsbewegung des Schalters wandern die Lichtbogenfußpunkte über die Knickstellen der Hörner 10, 11 hinaus, sodaß ab diesem Zeitpunkt der Lichtbogen die zu seiner erforderlichen Kühlung nötige Verlängerung erfährt. Im normalen Schalterbetriebsfall sollte der Lichtbogen spätestens dann verlöschen, wenn seine Fußpunkte in die unmittelbare Nähe der Enden der Hörner 10, 11 oder an diese Enden selbst gelangen. Überschreitet aber, aus welchen Gründen immer, die anstehende Leistung die Nennabschaltleistung des Schalters, so wird der Schaltlichtbogen bei an den Hörnerenden zum Stillstand kommenden Fußpunkten sich durch Aufwölbung seiner Bogenform zu verlängern trachten und dabeiin einen Bereich gelangen, in dem sich andere Betriebsmittel befinden: Dabei könnte entweder eine thermische Beschädigung dieser Betriebsmittel oder ein unerlaubtes überspringen des Lichtbogens auf diese Betriebsmittel erfolgen.When the horn switch is opened, which is done by pulling the actuating member onto the end of the pivot lever 3, the pivotable insulator 5 is pivoted about the axis 4 in the opposite direction of the clockwise rotation. First, the corresponding contact parts of the contact elements 8, 9 come out of engagement. If the switch opens when a load current flows, a switching arc arises between the contact elements 8, 9 due to the evaporation of the last metal bridge as a result of the current heat, which initially maintains the switch contacts as the base point and therefore lengthens as the contacts widen further. The condition occurs very quickly that the distance between the contact elements 8, 9 becomes greater than the distance between the lower sections of the horns 1 0 , 11, which is even provided in an antiparallel manner by suitable shaping in some switch designs when the switch is closed, still while of part of the switch opening movement remain equidistant. The base points of the switching arc, which at this point in time is still short, therefore certainly pass to these lower sections of the horns 10 , 11. In the course of the opening movement of the switch, the arc roots move through the kinks of the horns 1 0, 11 beyond the arc so from that point finds the necessary for its required cooling extension. In normal switch operation, the arc should extinguish at the latest when its base points get in the immediate vicinity of the ends of the horns 1 0 , 11 or at these ends themselves. But, for whatever reason, if the power pending exceeds the nominal switch-off power of the switch, the switching arc at foot points that come to a standstill at the ends of the horns will try to lengthen by arching its arch shape and thereby reach an area in which other equipment is located: either thermal damage to this equipment or an unauthorized jumping of the arc onto this equipment could occur.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Abhilfe besteht darin, daß an der Grenze des oben erwähnten Bereiches, in dem sich andere Betriebsmittel befinden, die dritte satt geerdete Elektrode angeordnet ist, auf die der Lichtbogen übergeht, sodaß ein sogenannter Lichtbogenerdschluß bzw. bei den für Bahnstromversorgung in der Regel vorhandenen einphasigen Netzen ein Lichtbogenkurzschluß eintritt. Dieser zählt im Gegensatz zu den durch Fehlbedienung oder Fehlsteuerung verursachten Schalter- überlastungen zu jenen unvermeidbaren Störungsfällen, auf die der Betrieb vorbereitet sein muß und die auch tatsächlich durch Auslösung des für den betroffenen Bereich zuständigen Leistungsschalters routinemäßig eliminiert werden können.The remedy proposed according to the invention is that the third fully grounded electrode, to which the arc is transferred, is arranged at the border of the above-mentioned area in which other operating resources are located, so that a so-called arc earth fault or in the case of traction current supply as a rule existing single-phase networks an arc short circuit occurs. In contrast to the switch overloads caused by incorrect operation or incorrect control, this is one of the unavoidable malfunctions for which the operation must be prepared and which can actually be routinely eliminated by triggering the circuit breaker responsible for the area concerned.

Claims (1)

Hörnerschalter zur Anwendung in elektrischen Netzen mit Kurzschluß- bzw. Erdschlußabschaltung durch Leistungsschalter, mit zwei zueinander V-förmig angeordneten, als Fußpunkte für den Schaltlichtbogen vorgesehenen Hörnerelektroden, dadurch gekennzeichnet, daß an der definierten Grenze zwischen einem erlaubten und einem unerlaubten Brennbereich für den Schaltlichtbogen eine geerdete dritte Elektrode für den Schaltlichtbogen angeordnet ist.Horn switch for use in electrical networks with short-circuit or earth-fault shutdown by circuit breaker, with two mutually V-shaped horn electrodes provided as base points for the switching arc, characterized in that at the defined boundary between an allowed and an unauthorized burning range for the switching arc grounded third electrode for the switching arc is arranged.
EP84890020A 1983-02-03 1984-01-24 Horn switch Withdrawn EP0118414A3 (en)

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EP84890020A Withdrawn EP0118414A3 (en) 1983-02-03 1984-01-24 Horn switch

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