EP0281817A1 - Lichtbogenlöscheinrichtung für Lastschalter - Google Patents

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Publication number
EP0281817A1
EP0281817A1 EP88102410A EP88102410A EP0281817A1 EP 0281817 A1 EP0281817 A1 EP 0281817A1 EP 88102410 A EP88102410 A EP 88102410A EP 88102410 A EP88102410 A EP 88102410A EP 0281817 A1 EP0281817 A1 EP 0281817A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
switching element
arc
quenching device
load switch
main switching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP88102410A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Karl Dipl.-Ing. Stegmüller (FH)
Peter Ing. Illmann (Grad.)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schneider Electric Sachsenwerk GmbH
Original Assignee
Sachsenwerk Licht und Kraft AG
Sachsenwerk AG
AEG Sachsenwerk GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sachsenwerk Licht und Kraft AG, Sachsenwerk AG, AEG Sachsenwerk GmbH filed Critical Sachsenwerk Licht und Kraft AG
Publication of EP0281817A1 publication Critical patent/EP0281817A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/88—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts
    • H01H33/90—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism
    • H01H33/91—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism the arc-extinguishing fluid being air or gas

Definitions

  • the invention relates to an arc extinguishing device according to the preamble of patent claim 1.
  • An arc quenching device of the type mentioned is specified in DE-AS 11 32 622.
  • the compressed air switch described there consists of a pair of main cutting blades and a double-leg auxiliary cutting blade, both of which are mounted in a common pivot point.
  • the auxiliary disconnecting knife carries a quenching chamber and is connected to a bellows in such a way that the air compressed in the latter during the switch-off movement flows into the quenching chamber and there causes the arc current to be interrupted.
  • the bellows is held by a longitudinally displaceable guide part provided with an inner bore, which has its first abutment in a point eccentrically arranged to the pivot point of the cutting knife and its second abutment in a swivel joint belonging to the arcing chamber.
  • the main separating knife In the event of a switch-off movement, the main separating knife first cuts and then takes the auxiliary separating knife with the quenching chamber with it, with both separating knives being pivoted at the same angular velocity.
  • the compressed air by pushing the bellows together flows into the quenching chamber for blowing the auxiliary switching point.
  • the extinguishing device is intended to work with the high-quality insulating gas, for example SF6, present in the completely encapsulated switchgear. Since, due to the electronegative properties of the gas, the deionization properties at the zero crossing of the arc to be interrupted are several times better than with air, a comparatively low flow rate in the nozzle is sufficient. For this reason, the invention provides for the generation of the gas flow during the burning time of the arc, at least in the first section, the dynamic pressure which arises in an open storage space which is moved with the auxiliary switching element. Additional compression is only effective in the case of arches that burn longer, for example in the last extinguishing phases of a three-phase system.
  • the high-quality insulating gas for example SF6, present in the completely encapsulated switchgear. Since, due to the electronegative properties of the gas, the deionization properties at the zero crossing of the arc to be interrupted are several times better than with air, a comparatively low flow rate in the nozzle is sufficient. For this
  • the accumulation and compression pressure is generated in an energy-saving manner by the following sequence in the movement sequence of an opening process: - Currentless opening of the main switching element at any low speed , simultaneous charging of a spring accumulator provided between the two switching elements; - releasing the auxiliary switching element from its latching, formation of the arc; - lagging movement of the auxiliary switching element under the action of the spring accumulator acting between the two switching elements, use of the gas flow against the arc by means of dynamic pressure, - Increasing the gas flow through compression in the second part of the lagging movement, intensive blowing with longer arcs.
  • the specified sequence of movements enables the use of an advantageous drive with comparatively low energy, since the movement of the main switching element, which is more or less mass-dependent depending on the current intensity, and the charging of the spring accumulator is fundamentally without influence on the arc interruption process and therefore need not be limited in time the operating current only has to carry a few milliseconds, it can be of low mass and can therefore be brought up to high speed quickly.
  • FIG. 1 shows a load switch pole installed in a closed housing 31 filled with insulating gas.
  • the current flows in position I from the busbar 32 via the connection 12 to the main contact 11, via the main switching element 1 to the fulcrum 8 at the fixed contact 4 and to the connection 13, which is built on the high-voltage plug 33.
  • the load switch is actuated by the shaft 2 which is tightly guided in the housing 31 and the isolating switch rod 48.
  • the main switching element 1 consists of two parallel knives that absorb the nominal current and, in the event of a fault, the short-circuit load. (Fig.4).
  • the two knives contact the main contact 11 in the usual way in position I.
  • the extinguishing device according to the invention with the auxiliary switching element 3, the nozzle body 16 and the storage space 7 is arranged between the knives of the main switching element 1 and also around the pivot point 8 swiveling.
  • a piston 62 which cooperates with the opening 61 in the second part of the pivoting movement of the auxiliary switching element 3 and is fastened on the main switching element 1, completes this embodiment of the arc extinguishing device according to the invention.
  • the spring 14 is articulated on both switching elements 1, 3, accelerates the lagging auxiliary switching element 3 during the interruption and pulls it as far as the stop 5. In this position, the piston 62 fully immersed in storage space 7.
  • FIG. 4 shows a sectional view of two different phases of blowing the arc.
  • the arrows show how the gas flows into the storage space 7, is stowed there and because of the pressure difference p1-p0 formed by the nozzle 6 at high speed to Arc 34 is steered.
  • the main switching element On the right side, the main switching element has reached the open position 0; the piston 62 is already in the opening 61 and now compresses the gas in the storage space 7 to the pressure p2 and increases the gas flow through the nozzle 6, since p2> p1.
  • the auxiliary switching element 3 is arranged between the knives of the main switching element 1. As a low-mass component, it can best be made from a light metal.
  • the driver 9 is rotatably arranged between the two knives of the main switching element 1 so that it does not protrude significantly from the profile of the two switching elements 1, 3 in the rest position.
  • the stop 5 limits the movement of the auxiliary switching element 3 in the rest position and ensures that it is carried along when the ice is switched off. ( Figures 1 and 2).
  • the lagging auxiliary switching element is itself designed as an elastic part in the form of a spiral spring 15 (FIG. 3).
  • the spiral spring 15 is fastened or clamped in the vicinity of the fulcrum 8, for example on a crossbar 35 connecting the two knives of the main switching element 1; it can expediently be carried out layered from several layers of spring steel.
  • the brief current load during the interruption process can be taken over by the spring cross section or by one or more layers of a strip of high conductivity (eg Cu), which can be provided in addition to the spiral spring 15.
  • the total energy required to achieve the speed V2 is stored in the spiral spring 15 when switched off until the lagging auxiliary switching element 3 is carried along.
  • a variant of the driver is also shown, which consists of a lever joint 36.
  • the auxiliary switching element 3 is taken along at the start of the extinguishing process, while at the end of the switch-off movement (dashed line) the joint folds between the two knives of the main switching element 1 and the insulation distances from other live or earthed parts are not reduced by protruding parts.
  • FIGS. 5a, b and c show schematically how the arc quenching device according to the invention can also be used with drawer switches.
  • both switching elements 41, 42 can be designed as cylindrical or tubular parts.
  • the stationary contact comprises a tulip contact 51 which, when switched on, transmits the current to the main switching element 41, from which the stationary contact 47 leads it to the lower switch connection.
  • the auxiliary contact 17 is, as in the embodiments already described, locked with the nozzle body 16.
  • the nozzle body 16 is fastened to the low-mass tubular auxiliary switching element 42, which simultaneously forms the storage space for the gas and can be moved parallel to the main switching element 1.
  • There is a current transmission between the switching elements 41 and 42 for example provided as a simple sliding contact (not shown).
  • a piston 62 is connected to the main switching element 41 and cooperates with the auxiliary switching element 42, which acts as a cylinder in its interior.
  • FIG. 5a shows the entire arc quenching device in the switched-on position, the piston 62 being in the auxiliary switching element 42.
  • the driver 43 attached to the main switching element 41 strikes the collar 44 of the auxiliary switching element 42 and releases the latching between the nozzle body 16 and the auxiliary contact 17.
  • the spring 45 has previously been tensioned by the relative movement between the two switching elements. It now pulls the nozzle body 16 and the auxiliary switching element 42 at high speed V2 in the switch-off direction, the gas in the storage space being blown through the nozzle 6 against the arc 34.
  • FIG. 5b it can be seen how the spring 45 has already pulled the auxiliary switching element 42 so far that the piston 62 is immersed in the auxiliary switching element 42 again and conveys further gas into the arc 34 with the aid of the compression pressure which now arises.
  • the auxiliary switching element 42 bears on the ring 46, which is connected to the main switching element 1 via the driver 43.
  • the piston 62 is again in the interior of the auxiliary switching element 42, as in FIG. 5 a.
  • FIGS. 6 and 7 show the arc extinguishing device according to the invention using a bellows 63 for displacing insulating gas.
  • the auxiliary switching element 3 with the storage space 3 is shown shortly after the locking between the auxiliary contact 17 and the nozzle body 16 has been released.
  • a gas flow already acts on the arc 34, which is similar to that of FIG. 4, left side, due to the pressure difference p1-p0.
  • the storage space 7 touches the bellows 63 in an almost sealing manner along an edge or surface lying on all sides.
  • the bellows 63 is held in position by inherent stability or by built-in springs, in which it comes into contact with the storage space during the opening movement.
  • the arc extinguishing device according to the invention can also advantageously be used to improve the load switching function of three-position switches, as indicated in FIG. 8. Parts with the same function are given the same reference numerals with reference to FIG. 1.
  • the power supply unit connected to the high-voltage plug 33 is grounded via the ground contact 19.
  • FIG. 9 schematically shows an arrangement which is possible in principle, parts with the same function again being given the same reference numerals.
  • the main switching element 101 is designed with two arms and is actuated by an insulating shaft 49 common to all 3 phases of a switch. Both ends of the main switching element 101 are each provided with an auxiliary switching element 103 with a nozzle body 16, storage space 7 and spring 14. In the In position I, the switching elements 101, 103 each connect the busbar 32 to the high-voltage connector 33.
  • FIG. 7 shows the extinguishing position of the double-arm load switch.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lichtbogenlöscheinrichtung für Lastschalter, die in gekapselten, mit Isoliergas gefüllten Mittelspannungsschaltanlagen angeordnet sind und die Stromunterbrechung mittels eines durch eine Düse gerichteten Gasstrahles herbeiführen. Die Düse ( 6) steht dabei mit einem Stauraum (7) in Verbindung, wobei beide Teile (6, 7) auf dem Hilfsschaltglied (3) angebracht sind. Das Hilfsschaltglied (3) eilt infolge der Kraft der Feder (14) beim Unterbrechungsvorgang dem Hauptschaltglied (1) mit großer Geschwindigkeit (v2) nach und der dabei entstehende Druck im Stauraum (7) erzeugt eine Gasströmung in Richtung auf die Lichtbogenachse (34). Um auch längerbrennende Schaltlichtbögen noch wirksam löschen zu können, wirkt der Stauraum (7) im letzten Teil der Bewegung vom Hilfsschaltglied (3) mit einem am Hauptschaltglied (1) befestigten Kolben (62) zusammen, wodurch mit einer verstärkten Gasströmung durch die Düse (6) der Lichtbogen (34) endgültig zum Erlöschen gebracht wird. Ein Vorteil der Erfindung wird in der Verteilung der mechanischen Antriebsenergie bei der Durchführung eines Öffnungsvorganges gesehen, demnach zunächst in beliebig langer Zeit das Hauptschaltglied (1) bewegt und dabei die Feder (14) gespannt wird, während im zweiten Teil unabhängig davon das die Gasströmung erzeugende Hilfsschaltglied (3) den eigentlichen Unterbrechungsvorgang durchführt.

Description



  • Die Erfindung betrifft eine Lichtbogenlöscheinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Eine Lichtbogenlöscheinrichtung der genannten Art ist in DE-AS 11 32 622 angegeben. Der dort beschriebene Druck­luftschalter besteht aus einem Haupttrennmesserpaar und einem doppelschenkligen Hilfstrennmesser, beide sind in einem gemeinsamen Drehpunkt gelagert. Das Hilfstrenn­messer trägt eine Löschkammer und ist mit einem Faltenbalg so verbunden, daß die in letzterem während der Ausschalt­bewegung komprimierte Luft in die Löschkammer strömt und dort die Unterbrechung des Lichtbogenstromes herbeiführt. Der Faltenbalg ist dabei durch ein längsverschiebliches, mit einer Innenbohrung versehenes Führungsteil gehalten, das sein erstes Widerlager in einem zum Drehpunkt der Trennmesser exzentrisch angeordneten Punkt und sein zwei­tes Widerlager in einem zur Löschkammer gehörenden Dreh­gelenk hat. Bei einer Ausschaltbewegung trennt zuerst das Haupttrennmesser und nimmt im weiteren Verlauf das Hilfs­trennmesser mit der Löschkammer mit, wobei beide Trenn­messer mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit geschwenkt werden. Dabei strömt die durch das Zusammenschieben des Faltenbalges komprimierte Luft in die Löschkammer zur Be­blasung der Hilfsschaltstelle.
  • In dem bekannten Druckluftschalter wird Luft als Lösch­mittel eingesetzt. Im Vergleich zu einem hochwertigen Isoliergas, z.B. SF6, verlangt dies für die erfolgreiche Unterbrechung von Strömen in Mittelspannungsnetzen, eine große Strömungsgeschwindigkeit der Luft, die über eine ent­sprechende Verdichtung während der Ausschaltbewegung er­zeugt werden muß. In dem bekannten Schalter wird die Ver­dichtung durch die Zusammendrückung eines Faltenbalgs er­reicht. Die Höhe des Kompressionsdruckes wird dabei durch die Geschwindigkeit bestimmt, mit der der Faltenbalg zu­sammengedrückt wird. Da während der Kompressionsphase auch beide Trennmesserpaare bewegt werden müssen, ist zur Durch­führung von erfolgreichen Ausschaltungen eine verhältnis­mäßig große Antriebsenergie notwendig.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die Lichtbogenlöschein­richtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu ver­bessern, daß sie in mit Isoliergas gefüllten Schaltanlagen in vereinfachter Ausführung bei vergleichsweise geringer mechanischer Antriebsenergie in Lastschaltern eingesetzt werden kann. Die gestellte Aufgabe wird durch eine Licht­bogenlöscheinrichtung der genannten Art mit folgenden Merk­malen gelöst:
    • a) Das Hilfsschaltglied (3) ist während des ersten Teiles des Öffnungsvorganges verrastet und eilt dem Haupt­schaltglied (1) nach Aufhebung der Verrastung mittels einer zwischen den Schaltgliedern (1, 3) angeordneten, während des ersten Teils des Öffnungsvorgangs spann­baren Feder (14) mit großer Geschwindigkeit (v₂) nach,
    • b) das Hilfsschaltglied (3) ist mit einem einseitig in Richtung der Öffnungsbewegung mit einer Öffnung (61) für das Isoliergas versehenen Stauraum (7) bestückt, der mit der Düse (6) in Strömungsverbindung steht, und
    • c) das Hauptschaltglied (1) ist mit einem Teil verbunden, das mit dem Stauraum (7) zeitweise zusammenwirkt und mit dem mittels Volumenveränderung Gas durch die Düse 6 in den Lichtbogen (34) verdrängt wird.
  • Die erfindungsgemäße Löscheinrichtung soll mit dem in der vollständig gekapselten Schaltanlage vorhandenen hochwer­tigen Isoliergas, z.B. SF6 arbeiten. Da auf Grund der elek­tronegativen Eigenschaften des Gases auch die Entionisie­rungseigenschaften im Nulldurchgang des zu unterbrechenden Lichtbogens mehrfach besser als bei Luft sind, genügt eine vergleichsweise geringe Stromungsgeschwindigkeit in der Düse. Aus diesem Grund sieht die Erfindung für die Erzeugung der Gasströmung während der Brenndauer des Lichtbogens zumindest im ersten Abschnitt den in einem mit dem Hilfsschaltglied bewegten, offenen Stauraum entstehenden Staudruck vor. Ledig­lich bei länger brennenden Bögen, z.B. in den letztlöschen­den Phasen eines Drehstromsystems wird eine zusätzliche Kom­pression wirksam. Die Erzeugung des Stau- und Kompressions­druckes erfolgt in energiesparender Weise durch folgende Reihenfolge im Bewegungsablauf eines Öffnungsvorgangs:
    - stromloses Öffnen des Hauptschaltgliedes bei beliebig niedriger Geschwindigkeit, gleichzeitiges Aufladen eines zwischen den beiden Schaltgliedern vorgesehenen Feder­speichers;
    - Lösen des Hilfsschaltgliedes aus seiner Verrastung, Entstehung desLichtbogens;
    - nacheilende Bewegung des Hilfsschaltgliedes unter der Wirkung des zwischen den beiden Schaltgliedern wirkenden Federspeichers, Einsatz der Gasströmung gegen den Lichtbogen mittels Staudruck,
    - Verstärkung der Gasströmung durch Kompression im zweiten Teil der Nacheilbewegung, intensive Blasung bei längeren Lichtbögen.
  • Der angegebene Bewegungsablauf ermöglicht die Verwendung eines vorteilhaften Antriebs mit vergleichsweise geringer Energie, da die Bewegung des je nach Stromstärke mehr oder weniger massebehafteten Hauptschaltgliedes und die Aufladung des Federspeichers grundsätzlich ohne Einfluß auf den Lichtbogenunterbrechungsvorgang ist und daher zeit­lich nicht eng begrenzt sein muß.Da das Hilfsschaltglied den Betriebsstrom nur einige Millisekunden führen muß, kann es massearm ausgeführt sein und läßt sich daher schnell auf eine große Geschwindigkeit bringen.
  • Zweckmäßige Aus- und Weiterbildungen des Erfindungs­gedankens sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Zum besseren Verständnis wird die Erfindung im folgenden an Hand von Zeichnungen erläutert.
  • So stellen dar:
    • Figur 1 Ansicht eines Lastschalterpoles mit schwenk­baren Schaltgliedern mit der erfindungsge­mäßen Lichtbogenlöscheinrichtung in Stellung EIN (I).
    • Figur 2 Teilansicht von Figur 1 während der Licht­bogenunterbrechung.
    • Figur 3 wie Figur 2, jedoch mit einer Variante für das Hilfsschaltglied.
    • Figur 4 Schnitt A-B nach Figur 2 durch Düsenkörper und Stauraum.
    • Figur 5a,b,c Schematische Ansicht eines Lastschalterpoles mit längsverschiebbaren Schaltgliedern, in den Stellungen "Eingeschaltet" (5a), während der Unterbrechung (5b), und "Ausgeschaltet" (5c).
    • Figur 6 Teilansicht von Figur 1 während der Licht­bogenunterbrechung mit Blasebalg.
    • Figur 7 Schnitt A-B nach Figur 6 durch Düsenkörper und Blasebalg.
    • Figur 8 Ansicht eines Poles eines Dreistellungs­schalters mit der erfindungsgemäßen Licht­bogenlöscheinrichtung.
    • Figur 9 Schematische Darstellung eines Lastschalters mit Doppelunterbrechung.
  • In Figur 1 ist ein in einem geschlossenen, mit Isoliergas gefülltem Gehäuse 31 eingebauter Lastschalterpol darge­stellt. Der Strom fließt in Stellung I von der Sammel­schiene 32 über den Anschluß 12 zum Hauptkontakt 11, über das Hauptschaltglied 1 zum Drehpunkt 8 am ortsfesten Kon­takt 4 und zum Anschluß 13, der auf dem Hochspannungs­stecker 33 aufgebaut ist. Die Betätigung des Lastschalters erfolgt durch die im Gehäuse 31 dicht geführte Welle 2 und die Isolierschaltstange 48.
  • Das Hauptschaltglied 1 besteht aus zwei parallelen Messern, die den Nennstrom und im Störungsfall auch die Kurzschlußbe­lastung aufnehmen. (Fig.4). Die beiden Messer kontaktieren in üblicher Weise in Stellung I den Hauptkontakt 11. In dem dargestellten Beispiel ist nach Fig.2 die erfindungsgemäße Löscheinrichtung mit dem Hilfsschaltglied 3, dem Düsenkör­per 16 und dem Stauraum 7 zwischen den Messern des Haupt­schaltgliedes 1 angeordnet und ebenfalls um den Drehpunkt 8 schwenkbar. Ein mit der Öffnung 61 im zweiten Teil der Schwenkbewegung des Hilfsschaltgliedes 3 zusammenwirkender, auf dem Hauptschaltglied 1 befestigter Kolben 62 vervoll­ständigt diese Ausführung der erfindungsgemäßen Lichtbogen­löscheinrichtung. Die Feder 14 ist an beiden Schaltglie­dern 1, 3 angelenkt, sie beschleunigt während der Unter­brechung das nacheilende Hilfsschaltglied 3 und zieht es bis zum Anschlag 5. In dieser Stellung ist der Kolben 62 voll in den Stauraum 7 eingetaucht.
  • In Figur 2 hat das Hauptschaltglied 1 bei einer Aus­schaltung nahezu die Stellung 0 erreicht. Das Hilfsschalt­glied 3 war kurz davor durch den Mitnehmer 9 aus der in Stellung I wirkenden Verrastung zwischen dem Düsenkörper 16 und den am ortsfesten Kontakt befestigten Hilfskontakt 17 gelöst worden und eilt nun unter der Wirkung der Feder 14 mit der Geschwindigkeit v₂ dem mit der deutlich kleineren Geschwindigkeit v₁ bewegten Hauptschaltglied 1 nach. Die Pfeile zeigen die Richtung der Gasströmung an.
  • Die Figur 4 zeigt in Schnittdarstellung zwei verschiedene Phasen der Beblasung des Lichtbogens. Auf der linken Seite wirkt der durch die Bewegung des Hilfsschaltgliedes 3 her­vorgerufene Staudruck p₁, die Pfeile zeigen dabei wie das Gas in den Stauraum 7 strömt, dort gestaut wird und wegen der sich dabei bildenden Druckdifferenz p₁-p₀ durch die Düse 6 mit großer Geschwindigkeit zum Lichtbogen 34 gelenkt wird.
  • Auf der rechten Seite hat das Hauptschaltglied die Offen­stellung 0 erreicht; der Kolben 62 befindet sich bereits in der Öffnung 61 und komprimiert nun das im Stauraum 7 befindliche Gas auf den Druck p₂ und verstärkt die Gas­strömung durch die Düse 6, da p₂ > p₁.
  • Das Hilfsschaltglied 3 ist zwischen den Messern des Haupt­schaltgliedes 1 angeordnet. Es kann als massearmes Bauteil am besten aus einem Leichtmetall hergestellt werden. Der Mitnehmer 9 ist zwischen den beiden Messern des Haupt­schaltgliedes 1 drehbar so angeordnet, daß er in der Ruhe­lage der beiden Schaltglieder 1, 3 nicht wesentlich aus deren Profil herausragt. Der Anschlag 5 begrenzt die Bewegung des Hilfsschaltgliedes 3 in der Ruhelage und besorgt dessen Mit­nahme bei Eisnchaltbewegungen. (Figur 1 und 2).
  • Bei einer anderen Ausführung der Erfindung ist das nach­eilende Hilfsschaltglied selbst als elastisches Teil in Form einer Biegefeder 15 ausgeführt (Figur 3). Die Biege­feder 15 ist dabei in der Nähe des Drehpunktes 8 beispiels­weise an einer die beiden Messer des Hauptschaltglieds 1 ver­bindenden Traverse 35 befestigt bzw. eingespannt; sie kann zweckmäßig aus mehreren Lagen eines Federbandstahls ge­schichtet ausgeführt werden. Die kurzzeitige Strombelastung bei dem Unterbrechungsvorgang kann von dem Federquerschnitt oder von einer oder mehreren Lagen eines Bandes von hoher Leitfähigkeit (z.B.Cu) übernommen werden, die zusätzlich zur Biegefeder 15 vorgesehen sein können. Die gesamte zur Erzielung der Geschwindigkeit V₂ erforderliche Energie wird in der Biegefeder 15 bei der Ausschaltung bis zur Mit­nahme des nacheilenden Hilfsschaltgliedes 3 gespeichert.
  • In Figur 3 ist außerdem eine Variante des Mitnehmers dar­gestellt, der aus einem Hebelgelenkt 36 besteht. In der Strecklage des Gelenkes erfolgt dabei die Mitnahme des Hilfs­schaltgliedes 3 bei Beginn des Löschvorganges, während am Ende der Ausschaltbewegung (gestrichelt) das Gelenk zwischen die beiden Messer des Hauptschaltgliedes 1 klappt und nicht durch hervorstehende Teile die Isolationsabstände zu anderen spannungsführenden oder geerdeten Teilen verringert.
  • In den Figuren 5a, b und c ist schematisch dargestellt, wie die erfindungsgemäße Lichtbogenlöscheinrichtung auch bei Schublastschaltern eingesetzt werden kann. Hierbei können vorteilhafterweise beide Schaltglieder 41, 42, als zylin­drische oder rohrförmige Teile ausgebildet sein. Der orts­feste Kontakt umfaßt einen Tulpenkontakt 51, der im einge­schalteten Zustand den Strom auf das Hauptschaltglied 41 überträgt, von dem ihn der ortsfeste Kontakt 47 zum unteren Schalteranschluß ableitet. Der Hilfskontakt 17 ist, wie bei den bereits beschriebenen Ausführungen, mit dem Düsenkör­per 16 verrastet. Der Düsenkörper 16 ist an dem massearmen rohrförmigen Hilfsschaltglied 42 befestigt, das gleichzei­tig den Stauraum für das Gas bildet und sich parallel zum Hauptschaltglied 1 verschieben läßt. Zwischen den Schalt­gliedern 41 und 42 ist eine Stromübertragung, z.B. als einfacher Schleifkontakt vorgesehen (nicht darge­stellt). Mit dem Hauptschaltglied 41 ist ein Kolben 62 verbunden, der mit dem in seinem Inneren als Zylinder wir­eknden Hilfsschaltglied 42 zusammenwirkt.
  • Figur 5a zeigt die gesamte Lichtbogenlöscheinrichtung in der eingeschalteten Stellung, der Kolben 62 steht dabei im Hilfsschaltglied 42. Nach Öffnen des Hauptschaltglie­des 41 (Fig.5b) und Erreichen der der Mindestlöschdistanz entsprechenden Stellung schlägt der am Hauptschaltglied 41 befestigte Mitnehmer 43 am Bund 44 des Hilfsschaltglie­des 42 an und löst die Verrastung zwischen dem Düsenkör­per 16 und dem Hilfskontakt 17. (Linke Seite von Figur 5b). Durch die Relativbewegung zwischen den beiden Schaltglie­dern ist vorher die Feder 45 gespannt worden. Sie zieht nun den Düsenkörper 16 und das Hilfsschaltglied 42 mit der großen Geschwindigkeit V₂ in Ausschaltrichtung, wobei das im Stau­raum befindliche Gas durch die Düse 6 gegen den Licht­bogen 34 geblasen wird. Auf der rechten Seite der Figur 5b ist zu sehen, wie die Feder 45 das Hilfsschaltglied 42 be­reits soweit nachgezogen hat, daß der Kolben 62 wieder in das Hilfsschaltglied 42 eintaucht und mit Hilfe des nun ent­stehenden Kompressionsdruckes weiteres Gas in den Licht­bogen 34 fördert.
  • In der Ausschaltstellung Fig.5c liegt das Hilfsschalt­glied 42 am Ring 46 an, der über den Mitnehmer 43 mit dem Hauptschaltglied 1 verbunden ist. Der Kolben 62 steckt da­bei wieder wie in Fig.5a ganz im Inneren des Hilfsschalt­gliedes 42.
  • In Figur 6 und 7 ist die erfindungsgemäße Lichtbogen­löscheinrichtung unter Verwendung eines Blasebalgs 63 zur Verdrängung von Isoliergas dargestellt. Im linken Teil von Figur 7 ist dabei das Hilfsschaltglied 3 mit dem Stau­raum 3 kurz nach Aufhebung der Verrastung zwischen dem Hilfskontakt 17 und dem Düsenkörper 16 gezeigt. Auf dem Lichtbogen 34 wirkt bereits eine Gasströmung ein, die ähn­lich wie nach Figur 4, linke Seite, durch die Druckdifferenz p₁-p₀ zustande kommt. Auf der rechten Seite der Figur 7 berührt der Stauraum 7 den Balg 63 längs einer allseitig anliegenden Kante oder Fläche nahezu abdichtend. Im wei­teren Bewegungsablauf findet eine Gasverdrängung durch die Zusammendrückung des Balgs 63 statt, was auf Grund des größeren Druckes p₂ eine verstärkte Blaswirkung in der Düse zur Folge hat. In Figur 7 ist außerdem noch die Endlage des Hauptschaltglieds 1 mit dem Balg 63 eingezeichnet, die so­wohl in der eingeschalteten, als auch in der ausgeschalte­ten Stellung der Löscheinrichtung eintritt.
  • Der Balg 63 wird durch Eigenstabilität bzw. durch einge­baute Federn in der Lage gehalten, in der er während der Öffnungsbewegung mit dem Stauraum in Verbindung kommt.
  • Die erfindungsgemäße Lichtbogenlöscheinrichtung kann auch vorteilhaft zur Verbesserung der Lastschaltfunktion von Dreistellungsschaltern eingesetzt werden, wie dies in Fig. 8 angegeben ist. Funktionsgleiche Teile sind dabei unter Verweis auf Fig.1 mit denselben Bezugszeichen an­gegeben. In der dritten Stellung des Schaltgliedes 1 wird das mit dem Hochspannungsstecker 33 verbundene Netzteil über den Erdungskontakt 19 geerdet.
  • Auch für Lastschalter mit Doppelunterbrechung läßt sich die Erfindung mit Vorteil anwenden, besonders wenn deren Einsatz bei größeren Spannungen oder/und bei großen Last­strömen erfolgen soll. In Fig. 9 ist eine prinzipiell mög­liche Anordnung schematisch dargestellt, wobei wiederum funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen angegeben sind. Das Hauptschaltglied 101 ist hier zweiarmig ausgeführt und wird von einer für alle 3 Phasen eines Schalters gemein­samen Isolierwelle 49 betätigt. Beide Enden des Hauptschalt­gliedes 101 sind mit je einem Hilfsschaltglied 103 mit Dü­senkörper 16, Stauraum 7 und Feder 14 versehen. In der Stellung I verbinden dabei die Schaltglieder 101, 103 jeweils die Sammelschiene 32 mit dem Hochspannungsstek­ker 33. Figur 7 zeigt die Löschstellung des doppelarmi­gen Lastschalters.
    • Bezugszeichen:
    • Hauptschaltglied      1
    • Schalterwelle      2
    • Hilfsschaltglied      3
    • Ortsfester Kontakt      4
    • Anschlag      5
    • Düse      6
    • Stauraum      7
    • Drehpunkt      8
    • Mitnehmer      9

    • Hauptkontakt      11
    • Anschluß      12
    • Anschluß      13
    • Schraubenfeder      14
    • Biegefeder      15
    • Düsenkörper      16
    • Hilfskontakt      17

    • Erdungskontakt      19
    • Gehäuse      31
    • Sammelschiene      32
    • Hochspannungsstecker      33
    • Lichtbogen      34
    • Traverse      35
    • Hebelgelenk      36

    • Hauptschaltglied      41
    • Hilfsschaltglied      42
    • Mitnehmer      43
    • Bund      44
    • Schraubenfeder      45
    • Ring      46
    • ortsfester Kontakt      47
    • Isolierschaltstange      48
    • Isolierwelle      49
    • Tulpenkontakt      51

    • Öffnung im Stauraum      61
    • Kolben      62
    • Balg      63
    • Hauptschaltglied      101
    • Hilfsschaltglied      103

Claims (17)

1. Lichtbogenlöscheinrichtung für in gekapselten, mit einem Isoliergas gefüllten Mittelspannungsschaltan­lagen angeordnete Lastschalter, die aus einem Haupt­schaltglied und einem Hilfsschaltglied besteht, das während des Öffnungsvorganges des Lastschalters dem Hauptschaltglied folgt und dabei eine durch eine Düse gegen den Schaltlichtbogen gelenkte Strömung des Isoliergases hervorruft,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
a) das Hilfsschaltglied (3) ist während des ersten Teiles des Öffnungsvorganges verrastet und eilt dem Hauptschaltglied (1) nach Aufhebung der Ver­rastung mittels einer zwischen den Schaltglie­dern (1, 3) angeordneten, während des ersten Teils des Öffnungsvorgangs spannbaren Feder(14) mit großer Geschwindigkeit (v₂) nach,
b) das Hilfsschaltglied (3) ist mit einem einseitig in Richtung der Öffnungsbewegung mit einer Öffnung (61) für das Isoliergas versehenen Stauraum (7) bestückt, der mit der Düse (6) in Strömungsver­bindung steht, und
c) das Hauptschaltglied (1) ist mit einem Teil ver­bunden, das mit dem Stauraum (7) zeitweise zu­sammenwirkt und mit dem mittels Volumenveränderung Gas durch die Düse 6 in den Lichtbogen (34) ver­drängt wird.
2. Lichtbogenlöscheinrichtung für Lastschalter nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch folgenden Ablauf bei der Öffnungsbewegung:
a) während des ersten Teils legt das Hauptschaltglied (1) den größten Teil seines Weges zurück und gibt dabei die Öffnung (61) des Stauraums 7 zeitweise frei,
b) nach der Aufhebung der Verrastung strömt Isoliergas durch die Öffnung (61) in den Stauraum (7) und be­bläst den Lichtbogen (34) durch die Düse (6) mittels Staudruckwirkung,
c) spätestens ab Erreichen der Mindestlöschdistanz durch das Hilfsschaltglied (3) beginnt die Phase der Verdrängung des Isoliergases.
3. Lichtbogenlöscheinrichtung für Lastschalter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schaltglieder (1, 3) während des Öffnungs­vorgangs um einen mit dem zweit en ortsfesten Kon­takt (4) verbundenen Drehpunkt (8) schwenkbar sind.
4. Lichtbogenlöscheinrichtung für Lastschalter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schaltglieder (41, 42) während des Öffnungs­vorgangs gegen einen letztere über elektrische Ver­bindungen mit dem zweiten ortsfesten Kontakt (47) verbundenen Festpunkt auf je einer geraden oder ge­krümmten Achse verschiebbar sind.
5. Lichtbogenlöscheinrichtung für Lastschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Hauptschaltglied (1) zur Verdrängung des Isoliergases mit einem Kolben (62) verbunden ist, der durch die Öffnung (61) annähernd dicht schließend in den Stauraum (7) eintaucht.
6. Lichtbogenlöscheinrichtung für Lastschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein am Hauptschaltglied (1) befestigter Balg (63) an den Stauraum (7) annähernd dicht schließend so an­liegt, daß aus Stauraum (7) und Volumen des Balgs (63) ein gemeinsames Volumen entsteht, welches durch Zu­sammendrücken des Balgs (63) die Verdrängung von Isoliergas bewirkt.
7. Lichtbogenlöscheinrichtung für Lastschalter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Feder eine mit je einem Ende an je einem Schaltglied (1, 3, 41, 42) angelenkte Schrauben­feder (45, 14) oder gewickelte Biegefeder vor­gesehen ist.
8. Lichtbogenlöscheinrichtung für Lastschalter nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Hilfsschaltglied (3) als Biegefeder (15), die in der Nähe des Drehpunktes (8) an dem Haupt­schaltglied (1) kontaktgebend befestigt ist, aus­gebildet ist.
9. Lichtbogenlöscheinrichtung für Lastschalter nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Hilfsschaltglied (3) in Schwenkrichtung flexible bandförmige Beilagen aus gut leitendem Werkstoff enthält.
10. Lichtbogenlöscheinrichtung für Lastschalter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verrastung aus einem die Düse (6) umgebenden Düsenkörper (16) aus einem metallischen Werkstoff und dem zum ortsfesten Kontakt gehörenden Hilfs­kontakt (17) besteht.
11. Lichtbogenlöscheinrichtung für Lastschalter nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Düsenkörper (16) eine kugel- oder birnenähn­liche und die Kontaktfedern des Hilfskontaktes (17) eine lyraähnliche Form aufweisen.
12. Lichtbogenlöscheinrichtung für Lastschalter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verrastung durch einen am Hauptschaltglied (1, 41, 101) befestigten Mitnehmer (9, 36, 43) kurz vor Erreichen der Mindestlöschdistanz des Hauptschalt­gliedes (1, 41, 101) mittels formschlüssiger Mitnahme des Hilfsschaltgliedes (3, 42, 103) aufgehoben wird.
13. Lichtbogenlöscheinrichtung für Lastschalter nach einem oder mehreren Ansprüchen 1, 2, 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Stauraum (7, 42) mit der Düse (6) über abge­rundete, sich stetig verjüngende Querschnitt verbun­den ist.
14. Lichtbogenlöscheinrichtung für Lastschalter nach einem oder mehreren Ansprüchen 1, 2, 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Stauraum (7) von dünnwandigen Blech- oder Isolierstoffwänden so begrenzt wird, daß in Öff­nungsrichtung ein ausreichender Querschnitt (61) für den Eintritt des Isoliergases freibleibt.
15. Lichtbogenlöscheinrichtung für Lastschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Hauptschaltglied (1) den Drehpunkt (8) in einer dritten Stellung mit einem Erdungskontakt (19) verbindet.
16. Lichtbogenlöscheinrichtung für Lastschalter nach einem der Ansprüche 1, 2 und 5 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Hauptschaltglied (101) mittels einer Iso­lierstoffwelle (49) schwenkbar und beidseitig mit ortsfesten Kontakten (11 ) verbindbar ist, wobei an beiden Seiten je ein Hilfsschaltglied (103) angebracht ist.
17. Lichtbogenlöscheinrichtung für Lastschalter nach einem der vorangegangenen Ansprüche
dadurch gekennzeichnet,
daß als Isoliergas SF6 oder eine hochgradig SF6 enthaltende Gasmischung eingesetzt ist.
EP88102410A 1987-03-11 1988-02-19 Lichtbogenlöscheinrichtung für Lastschalter Withdrawn EP0281817A1 (de)

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FI880934A0 (fi) 1988-03-01
DE3743827A1 (de) 1988-09-22
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