EP0141329B1

EP0141329B1 - Druckgasschalter

Info

Publication number: EP0141329B1
Application number: EP84112381A
Authority: EP
Inventors: Sten Dipl.-Ing. Berneryd; Ralf Dipl.-Ing. Hartings
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1983-10-17
Filing date: 1984-10-13
Publication date: 1989-01-25
Also published as: SE448793B; SE8305684D0; DE3476490D1; EP0141329A1; SE8305684L

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Druckgasschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Es handelt sich hierbei um einen Blaskolbenschalter. Als Gas wird vorzugsweise SF₆ verwendet. Die zylindrische Hülse, welche den Gasstrom während des Ausschaltvorganges führt bzw. steuert, umgibt den festen Schaltkontakt vollständig, und zwar sowohl im eingeschalteten Zustand als auch während des Ausschaltvorganges. Ein solcher Schalter ist in erster Linie für den sogenannten Mittelspannungsbereich bestimmt, d. h. für den Bereich von 6 bis 36 kV. Er kann grundsätzlich jedoch auch für höhere Spannungen eingesetzt werden.
Aus der DE-B-1 207 473 ist bereits ein derartiger Schalter bekannt, bei welchem der gesamte feste Schaltkontakt gegenüber dem Lichtbogen exponiert angeordnet ist, so daß die Gefahr besteht, daß der eine Fußpunkt des Lichtbogens an der Endfläche des festen Schaltkontaktes stehenbleibt, wenn die Beblasung des Lichtbogens unzureichend ist. Bei einem anderen, aus der DE-A-1 815 723 bekannten Druckgasschalter mit Blaskolben besteht die zur Steuerung des Gasstromes durch die Schaltstelle beim Ausschaltvorgang vorgesehene Vorrichtung aus einer kompliziert geformten Hülse, die von dem festen oder beweglichen Schaltkontakt getragen wird.
Aus der US-A-4 112 276 ist ein Druckgasschalter bekannt, bei dem der feste Schaltkontakt eine unter Federspannung stehende, verschiebbare Hülse trägt, die mit einer den festen Schaltkontakt umgebenden Düsenwand den Raum umgibt, in dem Druckgas bei der Öffnungsbewegung des Schalters komprimiert wird. Sobald jedoch der Lichtbogen eine Länge erreicht hat, die ein Beblasen zum Zwecke der Löschung sinnvoll erscheinen läßt, wird der Verschluß dieses Raumes durch Blockierung der Gleitbewegung der verschiebbaren Hülse aufgehoben, so daß die Löschströmung einsetzt, die sich von der Seite des beweglichen Kontaktes kommend um den Lichtbogen herum erstreckt und an der Außenseite des hohlen feststehenden Kontaktes entlang abströmt. Der Lichtbogen steht dabei zwischen der Stirnseite des festen Kontaktes und dem beweglichen Kontakt. Der Aufbau dieses Schalters ist relativ kompliziert, da neben der genannten düsenförmig geformten beweglichen Wand und der beweglichen Anordnung der genannten Hülse eine weitere mit dem beweglichen Kontakt bewegte Wand erforderlich ist, die während des anfänglichen Schaltvorganges den festen Schaltkontakt umgibt und die auf dem festen Schaltkontakt vorhandenen, unter Federdruck stehenden Hülse abstützt.
Aus der US-A-3 852 551 ist ein Druckgasschalter bekannt, bei dem ebenfalls beim Ausschaltvorgang in einem Zylinder eine Komprimierung von Gas zwecks Kühlung des Lichtbogens stattfindet. Der Lichtbogen wird in einer in ihren Abmessungen unverändert bleibenden Kammer gezogen, die mit der Umgebung des festen Schaltkontakts in ständiger Verbindung steht. Das in diese Kammer einströmende komprimierende Kühlgas durchströmt den feststehenden und den beweglichen Kontakt. Am freien Ende des feststehenden Kontaktes ist ein scheibenförmiger Isolierring angebracht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckgasschalter der eingangs genannten Art zu entwickeln, dessen Aufbau einfacher und billiger als der der bekannten Druckgasschalter ist und der bessere Schalteigenschaften als die bekannten Druckgasschalter hat.
Zur Lösung dieser Aufgabe sin bei einem Druckgasschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale vorgesehen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen genannt.
Dadurch, daß man das freie Ende des festen Schaltkontaktes mit einem Ring versieht, der zwischen dem festen Schaltkontakt und der Hülse auf dem beweglichen Schaltkontakt abdichtet, vermeidet man einen Leckstrom des Gases, so daß der gesamte Gasstrom in den festen Schaltkontakt hineingeleitet wird. Um zu vermeiden, daß der Lichtbogen an der Endfläche des festen Schaltkontaktes brennt und um zu erreichen, daß er stattdessen in die Öffnung des festen Kontaktes hineingeleitet wird, wo sein Fußpunkt effektiver gekühlt wird, reicht eine Kante des Ringes über die Endfläche des festen Schaltkontaktes. Ferner kann man in dem festen Schaltkontakt eine dichte Hülse anbringen, um ein Herausströmen von heißem Gas durch die Seiten des festen Schaltkontaktes, der normalerweise zur Bildung von Kontaktfingern mit Längsschlitzen versehen ist, zu verhindern.
Anhand des in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines Druckgasschalters gemäß der Erfindung im eingeschalteten Zustand,
Figur 2 den Schalter gemäß Figur 1 in Ausschaltstellung,
Figur 3 ein Detail des Druckgasschalters gemäß den Figuren 1 und 2 in vergrößertem Maßstab.

Der Schalter nach den Figuren 1 und 2 ist mit Hauptkontakten, welche den Betriebsstrom führen, aber keine Schaltfunktion haben, und mit Schaltkontakten versehen, mit welchen der eigentliche Schaltvorgang ausgeführt wird. Die Erfindung betrifft im wesentlichen die Ausgestaltung der Schaltkontaktanordnung, welche auch för einen Schalter ohne separate Betriebsstromkontakte verwendet werden kann.
Der Schalter nach den Figuren 1 und 2 hat ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 22 mit einem oberen und einem unteren Deckel 24, 23. Das Gehäuse ist mit SF₆-Gas gefüllt, welches unter einem Überdruck von beispielsweise 0,2 MPa steht. An jede Anschlußschiene ist ein Kontaktflansch 3, 4 angeschlossen, der letztgenannte über ein Winkelstück 5. An jedem Flansch ist ein fester Hauptkontakt 6 bzw. 7 befestigt, der aus einem leitenden Zylinder besteht, welcher der Länge nach zur Bildung von Kontaktfingern aufgeschlitzt ist. Diese festen Hauptkontakte werden mit einem beweglichen Hauptkontakt in Form eines leitenden Zylinders 8 verbunden, der mittels eines leitenden Flansches 9 an einem Kontaktstab 10 befestigt ist. Der Kontaktstab ist axial beweglich und in einer festen Hülse 14 gelagert. An seinem unteren Ende ist der Kontaktstab mit einer Pleuelstange 11 aus Isoliermaterial verbunden, die an einen Kurbelarm 12 auf einer Welle 13 angeschlossen ist. Durch Drehen der Welle 13 kann man somit den Kontaktstab 10 nach oben und unten führen und auf diese Weise den Schalter ein- und ausschalten.
Zwischen den Flanschen 3 und 9 ist die Schaltstelle angeordnet. Diese besteht aus einem festen Schaltkontakt 18 und einem beweglichen Schaltkontakt 17. Der feste Schaltkontakt 18 besteht aus einem leitfähigen Zylinder, der an dem Flansch 3 befestigt ist, und zwar konzentrisch vor einem Loch 21 in diesem Flansch. Der zylindrische Schaltkontakt 18 ist in Längsrichtung mehrfach geschlitzt, so daß er Kontaktfinger bildet, die den beweglichen Schaltkontakt 17 umgreifen, der als Kopf auf dem Kontaktstab ausgebildet ist.
An dem oberen Ende der Hülse 14, welche den Kontaktstab 10 führt, ist ein Flansch 15 vorhanden, der so bemessen ist, daß er als Kolben in den Zylinder 8 hineinpaßt, so daß der Zylinder und der Kolben zusammen eine Pumpe bilden.
Beim Ausschalten des Schalters werden die beweglichen Teile 8, 9,10,17 des Schalters von der Pleuelstange 11 nach unten gezogen, wobei zunächst die Hauptkontaktstelle geöffnet wird, da der Zylinder 8 und der Flansch 9 aus dem festen Hauptkontakt 6 herausgleiten. Dabei kommutiert der Strom zu den Schaltkontakten 17, 18, die erst im weiteren Verlauf der Bewegung geöffnet werden. Gleichzeitig wird das Gas im Zylinder 8 komprimmiert und strömt mit großer Geschwindigkeit nach oben durch die Löcher 16 im Flansch 9, am beweglichen Schaltkontakt 17 entlang, durch den festen Schaltkontakt 18 und durch das Loch 21 im Flansch 3.
Um diesen Gasstrom zu führen, ist auf der Oberseite des Flansches 9 eine isolierende Hülse 19 derart angebracht, daß sie die Löcher 16 und den festen Schaltkontakt umgibt. Diese Hülse hat eine zylindrische Form mit geraden Wänden. An dem unteren Ende des festen Schaltkontaktes 18 ist ein Ring 20 angeordnet, welcher eine Dichtung zwischen dem festen Schaltkontakt 18 und der Hülse 19 herstellt. Dieser Ring überdeckt mit einer Kante die Endfläche des festen Schaltkontaktes 18, um zu verhindern, daß der Lichtbogen an dieser Endfläche brennt, und um den Fußpunkt des Lichtbogens stattdessen in das Innere des festen Schaltkontaktes 18 hineinzulenken. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß der Gasstrom von den Löchern 16 nach oben um den Schaltkontakt 17 herum und in den Schaltkontakt 18 hineinströmt. Um zu vermeiden, daß das heiße Gas durch die Schlitze des Schaltkontaktes 18 herausströmt, kann dieser auf der Innenseite mit einer Hülse 30 versehen werden, wie es in Figur 3 gezeigt ist. Diese Hülse kann aus einem leitenden Material, beispielsweise Kupfer, bestehen.
Beim Ausschalten strömen, wie bereits erwähnt, heiße Gase von der Schaltstelle nach oben durch den Schaltkontakt 18 und das Loch 21 gegen den oberen Deckel 24. Dies kann dazu führen, daß von dem Deckel 24 eine Druckwelle reflektiert wird, die durch das Loch 21 zur Schaltstelle wandert und den Ausschaltvorgang stört. Um dies zu verhindern, ist an der Innenseite des Deckels eine Erhöhung oder Warze 25 angebracht, welche den Gasstrom radial nach außen zur Wand des Gehäuses umlenkt, wo er nach unten in Längsrichtung des Gehäuses umgelenkt wird und allmählich abkühlt. Diese Wirkung kann dadurch verstärkt werden, daß der Deckel nahe seiner Peripherie auf der Innenseite einen Wulst 28 hat, so daß die Innenseite des Deckels eine ringförmige Mulde bildet, die den Gasstrom nach außen und dann nach unten umlenkt.
Um zu vermeiden, daß der Gasstrom von den Seiten des Gehäuses zur Schaltstelle hin reflektiert wird, wird diese mit einer oberen isolierenden Wand 26 umgeben, die die Schaltstelle nach unten hin überragt. Eine ähnliche isolierende Wand 27 ist im unteren Teil des Gehäuses angeordnet, um den Hauptkontakt 7 gegen die heißen Gase zu schützen.
Die Erfindung kann auch bei Schaltern mit Löschgasbeblasung sowohl durch den festen wie durch den beweglichen Schaltkontakt angewendet werden.

Claims

1. Druckgasschalter mit einem hülsenförmigen festen Schaltkontakt (18) und einem entsprechenden stab- oder rohrförmigen, axial beweglichen Schaltkontakt (17) sowie einer aus Kolben (15) und Zylinder (8,9) bestehenden Pumpvorrichhung (8, 9,15,16), die während des Ausschaltvorganges Druckgas um den beweglichen Schaltkontakt herum und durch den festen Schaltkontakt hindurch bläst, wobei der bewegliche Schaltkontakt zur Führung des Gasstroms mit einer isolierenden, zylindrischen Hülse (19) versehen ist, die den festen Schalhtkontakt in der Einschaltstellung und während des Ausschaltvorganges umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Hülse (19) das freie Ende des beweglichen Schaltkontaktes (17) überragt, daß ihr Innendurchmesser nur geringfügig größer als der Außendurchmesser des feststehenden Schaltkontaktes (18) ist und daß das an dem zum beweglichen Schaltkontakt (17) hin gerichteten freien Ende des festen Schaltkontaktes (18) ein Ring (20) fest angebracht ist, der in der Einschaltstellung der Schaltkontakte (17,18) und während des Ausschaltvorganges zwischen der isolierenden Hülse (19) und dem festen Schaltkontakt (18) dichtet und dessen Endfläche lichtbogenabweisend bedeckt.

2. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Innenseite des festen Schaltkontaktes (18) eine Hülse (30) vorhanden ist.

3. Druckgasschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein eines isolierenden Gehäuses (22) mit oberem und unterem Deckel (23, 24) der Deckel (24) an seiner Innenseite über dem hülsenförmigen festen Schaltkontakt mit einer derart geformten Erhöhung oder Warze (25) versehen ist, daß der Gasstrom während des Ausschaltvorganges von dem festen Schaltkontakt fortgeleitet wird.

4. Druckgasschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Schaltkontakt (18) von einer feststehenden isolierenden Wand (26) umgeben ist.

5. Druckgasschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine feststehende isolierende Wand (27) das von dem festen Schaltkontakt (18) abgewandte Ende des beweglichen Schaltkontaktes (17) umgibt.

6. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Deckel (24) auf der Innnenseite mit einem nach innen gerichteten Wulst (28) versehen ist, der so geformt ist, daß die Innenseite des Deckels die Form einer ringförmigen Mulde annimmt.