EP0168568A2 - Trennschalter, insbesondere Einsäulen-Scherentrennschalter - Google Patents

Trennschalter, insbesondere Einsäulen-Scherentrennschalter Download PDF

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EP0168568A2
EP0168568A2 EP85105397A EP85105397A EP0168568A2 EP 0168568 A2 EP0168568 A2 EP 0168568A2 EP 85105397 A EP85105397 A EP 85105397A EP 85105397 A EP85105397 A EP 85105397A EP 0168568 A2 EP0168568 A2 EP 0168568A2
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isolating
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auxiliary
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Ruhrtal Elektrizitatsgesellschaft Hartig GmbH and Co
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H31/00—Air-break switches for high tension without arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H31/34—Air-break switches for high tension without arc-extinguishing or arc-preventing means with movable contact adapted to engage an overhead transmission line, e.g. for branching
    • H01H31/36—Contact moved by pantograph

Definitions

  • the invention relates to an isolating switch, in particular a single-column scissor-type isolating switch, with a main contact system and an auxiliary contact system, the main contact system consisting of at least one main contact piece provided on isolating scissors or the like and at least one mating contact piece provided on a busbar or the like the auxiliary contact system has at least one auxiliary contact piece assigned to the counter contact piece, preferably running parallel to the counter contact piece, insulated from the counter contact piece and interacting with the main contact piece, and an isolating contact system with two isolating contact pieces arranged electrically between the counter contact piece and the auxiliary contact piece, the first isolating contact piece further comprising the counter contact piece and the second isolating contact piece is insulated from the mating contact piece and is assigned to the auxiliary contact piece, furthermore initially after opening the main contact system the isolating contact system and only then opens the auxiliary contact system, and finally a potential equalization resistor is effective between the mating contact piece and the auxiliary
  • Disconnectors are designed based on their principle and in accordance with the regulations applicable to their use for almost de-energized switching; Visible isolating paths are to be implemented with isolating switches. Disconnectors are disconnected by assigned circuit breakers. Disconnectors are also used when, for example, different busbars have to be switched among themselves. In principle, such switching operations are de-energized, but so-called commutation currents flow at relatively low voltages. In addition, the occurrence of displacement currents cannot be avoided in many cases when switching is basically de-energized. As a result, system-related and unavoidable switch-on and switch-off arcs sometimes occur even with disconnectors that generally switch off.
  • disconnectors In the closed state, disconnectors must be able to carry very high currents, especially those that are short-term in the event of a short circuit, namely, up to the isolation by the assigned circuit breaker, occurring currents.
  • the main contact system of disconnectors consisting of at least one main contact piece and at least one counter contact piece must therefore always be in perfect condition.
  • the disconnector from which the invention is based has an auxiliary contact system in addition to the main contact system (cf. DE-PS 32 10 155, DE-OS 32 35 353 and the literature reference " Siemens Energytechnik "6/83, 5th year, November / December 1983, pages 350 to 353, especially page 353).
  • the isolating switch from which the teaching of the invention is based that the actual isolating distance of the auxiliary contact system, that is to say the area in which the on and off arcs are to occur, is realized in a special isolating contact system, the isolating contact system being the main contact piece or, as stated at the beginning, can be assigned to the mating contact piece.
  • the invention therefore also relates to an isolating switch in which the isolating contact system is assigned to the main contact piece, even if an isolating switch is described at the beginning in which the isolating contact system is assigned to the counter-contact piece.
  • the equipotential bonding resistor prevents the auxiliary contact piece from "hanging" in the air when the disconnector is open. If, in a first approximation, the auxiliary contact piece is functionally insulated from the counter contact piece, the auxiliary contact piece immediately assumes the potential of the counter contact piece via the equipotential bonding resistor when the disconnector is open.
  • the invention is based on the object of designing and developing the isolating switch described above so that even if considerable potential differences occur between the mating contact piece and the auxiliary contact piece and thus at the equipotential bonding resistor when switching on, the equipotential bonding resistor is not destroyed.
  • the circuit breaker according to the invention in which the previously derived and described object is achieved, is initially and essentially characterized in that a spark gap which limits its voltage stress is connected in parallel to the equipotential bonding resistor. This ensures that if there is a correspondingly high potential difference between the mating contact piece and the auxiliary contact piece and thus at the equipotential bonding resistor, there is a deliberate arcing over the spark gap, so that the equipotential bonding resistor is not overstressed in terms of voltage.
  • the spark gap in such a way that it has a small flashover delay. Since a spark gap has a larger flashover delay, the less the field strength that is set in it is constant - a peak-to-peak spark gap has a relatively large flashover delay - the goal of a small flashover delay can be achieved by designing the spark gap that there is a largely constant field strength in it.
  • the spark gap is created by two flashovers that cross the connection ends of the equipotential bonding resistor electrodes is formed. If the equipotential bonding resistor is cylindrical, it is advisable to make the flashover electrodes pot-shaped or bell-shaped. This "resistance encapsulation" means that the equipotential bonding resistor is provided with a shield, particularly in the area of its particularly endangered connection ends.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration and a detail of an isolating switch 1 with an isolating scissor 2, which is only half indicated for reasons of simplification.
  • a main contact system 3 and an auxiliary contact system 4 can be seen 6 provided mating contact piece 7.
  • the auxiliary contact system 4 has auxiliary contact pieces 8 assigned to the mating contact piece 7, running parallel to the mating contact piece 7, insulated from the mating contact piece 7 and interacting with the main contact pieces 5 and an isolating contact system 9, which is arranged electrically between the mating contact piece 7 and the auxiliary contact pieces 8, with two isolating contact pieces 10, 11.
  • the first isolating contact piece 10 is assigned to the mating contact piece 7, which is otherwise attached to the busbar 6 via support rings 12, while the second isolating contact piece 11 is insulated from the mating contact piece 7 and is assigned to the auxiliary contact pieces 8. Otherwise, the isolating contact pieces 10, 11 are each provided with a contact head 13 made of erosion-resistant material.
  • the isolating contact pieces 10, 11 are spring-loaded in the opening direction, for which purpose corresponding spring elements 14 are provided.
  • auxiliary contact pieces 8 and the isolating contact pieces 10, 11 are fastened to the mating contact piece 7 by means of two supports 15 made of electrically insulating material.
  • the auxiliary contact pieces 8 are articulated to the carrier 15 via pivot levers 16.
  • the pivot levers 16, like the isolating contact pieces 10, 11, are spring-loaded, namely provided with spring elements 17.
  • FIGS. 2 and 3 clearly show that the complete auxiliary contact system 4 can be removed from the mating contact piece 7 or placed on the mating contact piece 7.
  • the carriers 15 each consist of two half shells 19 connected to one another by screws 18.
  • a potential equalization resistor 20 is provided between the mating contact piece 7 and the auxiliary contact pieces 8.
  • the equipotential bonding resistor 20 is connected in parallel with a spark gap 21 that limits its voltage stress.
  • the spark gap 21 has a relatively small rollover delay.
  • the spark gap 21 is designed so that a largely constant field strength is established in it.
  • the spark gap 21 is formed by two flashover electrodes 24, 25 spanning the connection ends 22, 23 of the equipotential bonding resistor 20. Since the equipotential bonding resistor 20 is cylindrical, the flashover electrodes 24, 25 are adapted in a pot-shaped manner to the equipotential bonding resistor 20.

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  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)

Abstract

Dargestellt und beschrieben ist ein Trennschalter (1), nämlich ein Einsäulen-Scherentrennschalter, mit einem Hauptkontaktsystem (3) und einem Hilfskontaktsystem (4), wobei das Hauptkontaktsystem (3) aus an einer Trennschere (2) vorgesehenen Hauptkontaktstücken (5) und einem an einer Sammelschiene (6) vorgesehenen Gegenkontaktstück (7) besteht, wobei weiter das Hilfskontaktsystem (4) zwei dem Gegenkontaktstück (7) zugeordnete, parallel zum Gegenkontaktstück (7) verlaufende, gegenüber dem Gegenkontaktstück (7) isolierte und mit den Hauptkontaktstücken (5) zusammenwirkende Hilfskontaktstücke (8) und ein elektrisch zwischen dem Gegenkontaktstück (7) und den Hilfskontaktstücken (8) angeordnetes Trennkontaktsystem (9) mit zwei Trennkontaktstücken (10, 11) aufweist, wobei weiter das erste Trennkontaktstück (10) dem Gegenkontaktstück (7) und das zweite Trennkontaktstück (11) gegenüber dem Gegenkontaktstück (7) isoliert und den Hilfskontaktstücken (8) zugeordnet ist, wobei ferner nach dem Öffnen des Hauptkontaktsystems (3) zunächst das Trennkontaktsystem (9) und erst dann das Hilfskontaktsystem (4) öffnet und wobei schließlich zwischen dem Gegenkontaktstück (7) und den Hilfskontaktstücken (8) ein Potentialausgleichswiderstand wirksam ist.
Um eine Zerstörung des Potentialausgleichswiderstandes auch bei erheblichen Potentialdifferenzen am Potentialausgleichswiderstand zu verhindern, ist dem Potentialausgleichswiderstand eine seine Spannungsbeanspruchung begrenzende Funkenstrecke parallelgeschaltet.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Trennschalter, insbesondere einen Einsäulen-Scherentrennschalter, mit einem Hauptkontaktsystem und einem Hilfskontaktsystem, wobei das Hauptkontaktsystem aus mindestens einem an einer Trennschere od. dgl. vorgesehenen Hauptkontaktstück und mindestens einem an einer Sammelschiene od. dgl. vorgesehenen Gegenkontaktstück besteht, wobei weiter das Hilfskontaktsystem mindestens ein dem Gegenkontaktstück zugeordnetes, vorzugsweise parallel zum Gegenkontaktstück verlaufendes, gegenüber dem Gegenkontaktstück isoliertes und mit dem Hauptkontaktstück zusammen wirkendes Hilfskontaktstück und ein elektrisch zwischen dem Gegenkontaktstück und dem Hilfskontaktstück angeordnetes Trennkontaktsystem mit zwei Trennkontaktstücken aufweist, wobei weiter das erste Trennkontaktstück dem Gegenkontaktstück und das zweite Trennkontaktstück gegenüber dem Gegenkontaktstück isoliert und dem Hilfskontaktstück zugeordnet ist, wobei ferner nach dem öffnen des Hauptkontaktsystems zunächst das Trennkontaktsystem und erst dann das Hilfskontaktsystem öffnet und wobei schließlich zwischen dem Gegenkontaktstück und dem Hilfskontaktstück zumindest bei geöffnetem Trennkontaktsystem ein Potentialausgleichswiderstand wirksam ist.
  • Trennschalter sind von ihrem Prinzip her und nach den für ihren Einsatz geltenden Vorschriften zu annähernd stromlosem Schalten vorgesehen; mit Trennschaltern sollen sichtbare Trennstrecken realisiert werden. Das Freischalten von Trennschaltern erfolgt durch zugeordnete Leistungsschalter. Trennschalter werden im übrigen auch dann eingesetzt, wenn beispielsweise verschiedene Sammelschienen untereinander umgeschaltet werden müssen. Bei derartigen Umschaltvorgängen wird zwar im Prinzip stromlos geschaltet, jedoch fließen sogenannte Kommutierungsströme bei relativ geringen Spannungen. Auch ist bei grundsätzlich stromlosem Schalten vielfach das Auftreten von Verschiebungsströmen nicht zu vermeiden. Im Ergebnis treten also auch bei grundsätzlich stromlos schaltenden Trennschaltern mitunter systembedingte und nicht zu vermeidende Ein- und Ausschaltlichtbögen auf.
  • In geschlossenem Zustand müssen Trennschalter in der Lage sein, sehr hohe Ströme zu führen, insbesondere auch die bei einem Kurzschluß kurzzeitig, nämlich bis zum Freischalten durch den zugeordneten Leistungsschalter, auftretenden Ströme. Das aus mindestens einem Hauptkontaktstück und mindestens einem Gegenkontaktstück bestehende Hauptkontaktsystem von Trennschaltern muß also stets in einwandfreiem Zustand sein.
  • Um die zuvor erläuterten Forderungen an einen Trennschalter zu erfüllen, ist bei dem Trennschalter, von dem die Erfindung ausgeht, neben dem Hauptkontaktsystem ein Hilfskontaktsystem vorgesehen (vgl. die DE-PS 32 10 155, die DE-OS 32 35 353 und die Literaturstelle "Siemens Energietechnik" 6/83, 5. Jahrgang, November / Dezember 1983, Seiten 350 bis 353, insbesondere Seite 353). Wesentlich für den Trennschalter, von dem die Lehre der Erfindung ausgeht, ist, daß die eigentliche Trennstrecke des Hilfskontaktsystems, also der Bereich, in dem die Ein- und Ausschaltlichtbögen auftreten sollen, in einem besonderen Trennkontaktsystem verwirklicht ist, wobei das Trennkontaktsystem dem Hauptkontaktstück oder, wie eingangs ausgeführt, dem Gegenkontaktstück zugeordnet sein kann. (Die Erfindung betrifft also auch einen Trennschalter, bei dem das Trennkontaktsystem dem Hauptkontaktstück zugeordnet ist, auch wenn eingangs ein Trennschalter beschrieben ist, bei dem das Trennkontaktsystem dem Gegenkontaktstück zugeordnet ist.)
  • Bei Trennschaltern der Art, von der die Erfindung ausgeht, d. h. bei Trennschaltern mit "schaltenden Kommutierungskontakten", verhindert der Potentialausgleichswiderstand, daß das Hilfskontaktstück bei geöffnetem Trennschalter potentialmäßig "in der Luft hängt". Ist in erster Näherung das Hilfskontaktstück funktionsnotwendig gegenüber dem Gegenkontaktstück isoliert, so nimmt bei geöffnetem Trennschalter das Hilfskontaktstück alsbald über den Potentialausgleichswiderstand das Potential des Gegenkontaktstückes an.
  • Werden mit Hilfe von Trennschaltern z. B. spannungslose Sammelschienen zugeschaltet, so können erhebliche Potentialdifferenzen - bis zu nennenswerten Prozentsätzen der jeweiligen Leitererdspannung - auftreten.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den zuvor beschriebenen Trennschalter so auszugestalten und weiterzubilden, daß auch dann, wenn beim Einschalten erhebliche Potentialdifferenzen zwischen dem Gegenkontaktstück und dem Hilfskontaktstück und damit am Potentialausgleichswiderstand auftreten, der Potentialausgleichswiderstand nicht zerstört wird.
  • Der erfindungsgemäße Trennschalter, bei dem die zuvor hergeleitete und dargelegte Aufgabe gelöst ist, ist zunächst und im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß dem Potentialausgleichswiderstand eine seine Spannungsbeanspruchung begrenzende Funkenstrecke parallel geschaltet ist. Dadurch wird erreicht, daß es bei einer entsprechend hohen Potentialdifferenz zwischen dem Gegenkontaktstück und dem Hilfskontaktstück und damit am Potentialausgleichswiderstand zu einem gewollten Überschlag über die Funkenstrecke kommt, der Potentialausgleichswiderstand also spannungsmäßig nicht überbeansprucht wird.
  • Im einzelnen gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der Erfindung auszugestalten und weiterzubilden, was im folgenden nur beispielhaft erläutert werden soll.
  • Um bei dem erfindungsgemäßen Trennschalter den Potentialausgleichswiderstand besonders wirksam zu schützen, empfiehlt es sich, die Funkenstrecke so zu realisieren, daß sie eine geringe überschlagsverzögerung hat. Da eine Funkenstrecke eine um so größere überschlagsverzögerung hat, je weniger die sich in ihr einstellende Feldstärke konstant ist - eine Spitze/Spitze-Funkenstrecke hat eine relativ große überschlagsverzögerung -, läßt sich das Ziel einer geringen überschlagsverzögerung dadurch erreichen, daß die Funkenstrecke so ausgebildet ist, daß sich in ihr eine weitgehend konstante Feldstärke einstellt.
  • Die zuvor mehr funktional erläuterte Lehre der Erfindung läßt sich nun konkret dadurch realisieren, daß die Funkenstrecke durch zwei die Anschlußenden des Potentialausgleichswiderstandes übergreifende Überschlagselektroden gebildet ist. Ist der Potentialausgleichswiderstand zylinderförmig ausgeführt, so empfiehlt es sich, die überschlagselektroden topfförmig oder glockenförmig auszuführen. Diese "Widerstandskapselung" führt dazu, daß der Potentialausgleichswiderstand insbesondere im Bereich seiner besonders gefährdeten Anschlußenden mit einer Abschirmung versehen ist.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigt
    • Fig. 1 schematisch, in perspektivischer Ansicht, ein Ausführungsbeispiel eines Hauptkontaktsystems und eines Hilfskontaktsystems eines erfindungsgemäßen Trennschalters, hier eines Einsäulen-Scherentrennschalters,
    • Fig. 2 einen Ausschnitt aus dem Gegenstand nach Fig. 1,
    • Fig. 3 den Ausschnitt aus dem Gegenstand nach Fig. 1, den auch Fig. 2 zeigt, aus einem anderen Blickwinkel, und
    • Fig. 4 in gegenüber den Fig. 1 bis 3 wesentlich vergrößerter Darstellung, den bei dem erfindungsgemäßen Trennschalter verwirklichten Potentialausgleichswiderstand.
  • Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung und ausschnittsweise einen Trennschalter 1 mit einer aus Vereinfachungsgründen nur zur Hälfte angedeuteten Trennschere 2. Erkennbar sind ein Hauptkontaktsystem 3 und ein Hilfskontaktsystem 4. Das Hauptkontaktsystem 3 besteht aus an der Trennschere 2 vorgesehenen Hauptkontaktstücken 5 und einem an einer Sammelschiene 6 vorgesehenen Gegenkontaktstück 7. Das Hilfskontaktsystem 4 weist dem Gegenkontaktstück 7 zugeordnete, parallel zum Gegenkontaktstück 7 verlaufende, gegenüber dem Gegenkontaktstück 7 isolierte und mit den Hauptkontaktstücken 5 zusammen wirkende Hilfskontaktstücke 8 und ein elektrisch zwischen dem Gegenkontaktstück 7 und den Hilfskontaktstücken 8 angeordnetes Trennkontaktsystem 9 mit zwei Trennkontaktstücken 10, 11 auf. Das erste Trennkontaktstück 10 ist dem Gegenkontaktstück 7, das im übrigen über Tragringe 12 an der Sammelschiene 6 befestigt ist, zugeordnet, während das zweite Trennkontaktstück 11 gegenüber dem Gegenkontaktstück 7 isoliert und den Hilfskontaktstücken 8 zugeordnet ist. Im übrigen sind die Trennkontaktstücke 10, 11 jeweils mit einem Kontaktkopf 13 aus abbrandfestem Material versehen.
  • Für den dargestellten und bisher beschriebenen Trennschalter 1 gilt, daß nach dem öffnen des Hauptkontaktsystems 3 zunächst das Trennkontaktsystem 9 und erst dann das Hilfskontaktsystem 4 öffnet.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Trennkontaktstücke 10, 11 in Öffnungsrichtung federbelastet, wozu entsprechende Federelemente 14 vorgesehen sind.
  • Wie die Figuren zeigen, sind die Hilfskontaktstücke 8 und die Trennkontaktstücke 10, 11 mittels zweier Träger 15 aus elektrisch isolierendem Material am Gegenkontaktstück 7 befestigt. Dabei sind die Hilfskontaktstücke 8 über Schwenkhebel 16 an die Träger 15 angelenkt. Die Schwenkhebel 16 sind, wie die Trennkontaktstücke 10, 11, federbelastet, nämlich mit Federelementen 17 versehen.
  • Die Figuren, insbesondere die Fig. 2 und 3, lassen deutlich erkennen, daß das komplette Hilfskontaktsystem 4 vom Gegenkontaktstück 7 abnehmbar bzw. auf das Gegenkontaktstück 7 aufsetzbar ist. Dazu bestehen die Träger 15 jeweils aus zwei über Schrauben 18 miteinander verbundenen Halbschalen 19.
  • In Fig. 3 ist nur angedeutet, daß zwischen dem Gegenkontaktstück 7 und den Hilfskontaktstücken 8 ein Potentialausgleichswiderstand 20 vorgesehen ist.
  • Wie nun die Fig. 4 zeigt, ist dem Potentialausgleichswiderstand 20 eine seine Spannungsbeanspruchung begrenzende Funkenstrecke 21 parallelgeschaltet. Die Funkenstrecke 21 hat eine relativ geringe Überschlagsverzögerung. Dazu ist die Funkenstrecke 21 so ausgebildet, daß sich in ihr eine weitgehend konstante Feldstärke einstellt. Im einzelnen ist die Funkenstrecke 21 durch zwei die Anschlußenden 22, 23 des Potentialausgleichswiderstandes 20 übergreifende überschlagselektroden 24, 25 gebildet. Da der Potentialausgleichswiderstand 20 zylinderförmig ausgeführt ist, sind die überschlagselektroden 24, 25 topfförmig dem Potentialausgleichswiderstand 20 angepaßt.

Claims (5)

1. Trennschalter, insbesondere Einsäulen-Scherentrennschalter, mit einem Hauptkontaktsystem und einem Hilfskontaktsystem, wobei das Hauptkontaktsystem aus mindestens einem an einer Trennschere od. dgl. vorgesehenen Hauptkontaktstück und mindestens einem an einer Sammelschiene od. dgl. vorgesehenen Gegenkontaktstück besteht, wobei weiter das Hilfskontaktsystem mindestens ein dem Gegenkontaktstück zugeordnetes, vorzugsweise parallel zum Gegenkontaktstück verlaufendes, gegenüber dem Gegenkontaktstück isoliertes und mit dem Hauptkontaktstück zusammen wirkendes Hilfskontaktstück und ein elektrisch zwischen dem Gegenkontaktstück und dem Hilfskontaktstück angeordnetes Trennkontaktsystem mit zwei Trennkontaktstücken aufweist, wobei weiter das erste Trennkontaktstück dem Gegenkontaktstück und das zweite Trennkontaktstück gegenüber dem Gegenkontaktstück isoliert und dem Hilfskontaktstück zugeordnet ist, wobei ferner nach dem Öffnen des Hauptkontaktsystems zunächst das Trennkontaktsystem und erst dann das Hilfskontaktsystem öffnet und wobei schließlich zwischen dem Gegenkontaktstück und dem Hilfskontaktstück zumindest bei geöffnetem Trennkontaktsystem ein Potentialausgleichswiderstand wirksam ist, da- durch gekennzeichnet, daß dem Potentialausgleichswiderstand (20) eine seine Spannungsbeanspruchung begrenzende Funkenstrecke (21) parallelgeschaltet ist.
2. Trennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkenstrecke (21) eine geringe überschlagsverzögerung hat.
3. Trennschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkenstrecke (21) so ausgebildet ist, daß sich in ihr eine weitgehend konstante Feldstärke einstellt.
4. Trennschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkenstrecke (21) durch zwei die Anschlußenden (22, 23) des Potentialausgleichswiderstandes (20) übergreifende Überschlagselektroden (24, 25) gebildet ist.
5. Trennschalter nach Anspruch 4, wobei der Potentialausgleichswiderstand zylinderförmig ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Überschlagselektroden (24, 25) topfförmig oder glockenförmig ausgeführt sind.
EP85105397A 1984-05-21 1985-05-03 Trennschalter, insbesondere Einsäulen-Scherentrennschalter Expired EP0168568B1 (de)

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EP0168568A3 EP0168568A3 (en) 1986-11-05
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