EP0734580B1 - Hochspannungs-leistungsschalter mit einer feldelektrode - Google Patents

Hochspannungs-leistungsschalter mit einer feldelektrode Download PDF

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EP0734580B1
EP0734580B1 EP95902769A EP95902769A EP0734580B1 EP 0734580 B1 EP0734580 B1 EP 0734580B1 EP 95902769 A EP95902769 A EP 95902769A EP 95902769 A EP95902769 A EP 95902769A EP 0734580 B1 EP0734580 B1 EP 0734580B1
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EP
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field electrode
contact piece
compression cylinder
compression
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EP95902769A
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Manfred Meinherz
Günther Gilmozzi
Edelhard Kynast
Lutz-Rüdiger JÄNICKE
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Siemens AG
Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • 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
    • H01H33/24—Means for preventing discharge to non-current-carrying parts, e.g. using corona ring
    • H01H33/245—Means for preventing discharge to non-current-carrying parts, e.g. using corona ring using movable field electrodes
    • 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 a high-voltage circuit breaker with a first and a second contact piece, that limit a separation distance when switched off, a compression piston surrounding the first contact piece and one surrounding the second contact piece in the on state drivable compression cylinder and with one that second contact piece in the off state surrounding and compared to this axially movable first field electrode, wherein the first field electrode is separated from the compression cylinder and is axially movable relative to it, the compression cylinder in the off state to the second Contact piece has a distance, and the first Field electrode axially in the direction of the compression cylinder is spring-loaded and a stop is provided which the Movement of the first field electrode towards the isolating path is limited.
  • a high-voltage circuit breaker of the type mentioned Art is known for example from DE-OS 21 40 284.
  • a field electrode in the compression cylinder embedded Since this is in the off state the separating section protrudes through this field electrode the separation path is subjected to a high dielectric load.
  • Another high voltage circuit breaker is for example known from DE-OS 42 17 232. With this circuit breaker is a first field electrode through the bottom of the movable Compression cylinder formed. In the off position the compression cylinder bridges the separation distance, so that the bottom of the Compression cylinder in this position is one of the contact pieces coaxially surrounds while the fixed compression piston surrounds the other contact piece.
  • the invention is therefore based on the object of a high-voltage circuit breaker of the type mentioned at the beginning create, on the one hand, field electrodes for comparison of the electrical field around the area of the isolating section are provided and on the other hand the isolating section in the switched-off state the highest possible dielectric strength having.
  • the object is achieved in that the compression piston is designed as a second field electrode and that the compression piston when switching off in the direction of the second contact piece is drivable.
  • the first field electrode can then move axially moved to make room for the compression cylinder do.
  • the spring load provides the drive for the field electrode and thus the field electrode runs during the switch-off process, when the compression cylinder is pulled back until it hits the stop that stops the movement the field electrode is limited and the end position of the Defines field electrode.
  • the compression cylinder When switched on, the compression cylinder is advanced and he pushes the first field electrode against the spring force back until the end position of the compression cylinder is reached.
  • the compression piston surrounds the first contact piece, so that then each of the contact pieces of one in the off state Field electrode is surrounded. This results in a with respect to the separation path symmetrical design of the electrical Field, which increases the dielectric strength of the Separation distance is increased.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides before that the end faces of the first field electrode and Compression cylinders each other in their axial projection cover at least partially.
  • the first field electrode and the compression cylinder can for example the same or similar outer diameter have so that the entire interrupter unit with respect can be accommodated on their diameter to save space.
  • the inner diameter of the field electrode can be so, for example can be chosen so that it is slightly larger than the outer diameter of the second contact piece so that the second contact piece at the same time a guide for the axial movement of the represents the first field electrode.
  • the first Field electrode is connected to a telescopic rod, which as Lead for the axial movement of the first field electrode effecting compression spring.
  • circuit breaker Of the circuit breaker according to the invention are in the figures the first contact piece 1, the second contact piece 2 and a compression piston 3 and one by not shown Drive device drivable compression cylinder 4 shown. All parts of the circuit breaker shown are rotationally symmetrical with respect to the central axis of the Contact pieces 1, 2. However, to simplify the Partially only the upper half of the arrangement drawn.
  • the compression cylinder 4 bridges the Separation distance between the contact pieces 1 and 2.
  • a bridging contact piece 5 firmly connected, which consists of individual contact lamellae, which are arranged on the circumference of a cylinder.
  • the contact blades support each other radially outwards via springs 6 Holding tube 7 from.
  • Both the bridging contact piece 5 and the holding tube 7, the compression cylinder 4 and the turbulence grid 8 are shown in the course of the switch-off movement in FIG moved to the right.
  • the bridging contact piece 5 runs from the second contact piece 2, and interrupts the galvanic Contact between the first contact piece 1 and the second contact piece 2.
  • a telescopic rod is extended 12, which is connected to the first field electrode 9 and as Lead for the spring 10 is used.
  • FIG. 2 shows the compression cylinder 4 in an intermediate position, in which the bypass contact 5 is already from the second contact 2 has expired. Bridging contact piece 5, holding tube 7 and springs 6 are in FIGS. 2 and 3 not shown for the sake of clarity.
  • FIG. 3 shows the switch-off state in which the compression cylinder 4 largely from the separation distance between the first contact piece 1 and the second contact piece 2 is pulled out.
  • the volume between the compression piston 3 and the compression cylinder 4 has been during the switch-off process so far reduced that compressed Extinguishing gas from this volume through the turbulence grille 8 in the space between the first contact piece 1 and the second Contact piece 2 has flowed to a standing there Extinguishing arc.
  • the compression cylinder 4 consists of an insulating material so that it has dielectric strength only slightly influenced the separation distance.
  • the first field electrode 9 runs during the switch-off movement the compression cylinder 4 until the stop 13 the Movement of the field electrode 9 is limited and its position in the Switched off state determined.
  • the first field electrode 9 in this position the electrical field in the Area of the second contact piece 2.
  • the from the contact pieces 1, 2 and the two field electrodes 3, 9 existing arrangement leads to an overall leveling of the electrical field between the contact pieces and thus an increase in dielectric strength the separation distance.
  • the stop 13 can for example also in the telescopic rod 12 be integrated.

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  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
  • Electric Clocks (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem ersten und einem zweiten Kontaktstück, die im Ausschaltzustand eine Trennstrecke begrenzen, einem das erste Kontaktstück umgebenden Kompressionskolben und einem das zweite Kontaktstück im Einschaltzustand umgebenden antreibbaren Kompressionszylinder und mit einer das zweite Kontaktstück im Ausschaltzustand umgebenden und gegenüber diesem axial beweglichen ersten Feldelektrode, wobei die erste Feldelektrode von dem Kompressionszylinder getrennt und gegenüber diesem axial beweglich ausgebildet ist, der Kompressionszylinder im Ausschaltzustand zu dem zweiten Kontaktstück einen Abstand aufweist, und die erste Feldelektrode axial in Richtung des Kompressionszylinders federbelastet ist und ein Anschlag vorgesehen ist, der die Bewegung der ersten Feldelektrode zur Trennstrecke hin begrenzt.
Ein Hochspannungs-Leistungsschalter der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE-OS 21 40 284 bekannt. Bei dem bekannten Schalter ist eine Feldelektrode in den Kompressionszylinder eingebettet. Da dieser im Ausschaltzustand in die Trennstrecke hineinragt, wird durch diese Feldeleketrode die Trennstrecke stark dielektrisch belastet.
Ein weiterer Hochspannungs-Leistungsschalter ist beispielsweise aus der DE-OS 42 17 232 bekannt. Bei diesem Leistungsschalter ist eine erste Feldelektrode durch den Boden des beweglichen Kompressionszylinders gebildet. In der Ausschaltstellung überbrückt der Kompressionszylinder die Trennstrecke, so daß der als Feldelektrode ausgebildete Boden des Kompressionszylinders in dieser Stellung das eine der Kontaktstücke koaxial umgibt, während der feststehende Kompressionskolben das andere Kontaktstück umgibt.
Bei dieser Konstellation ist es insbesondere bei sehr hohen Spannungen in bestimmten Fällen ungünstig, daß die Trennstrecke von einem, zwar isolierenden Festkörper überbrückt wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Hochspannungs-Leistungsschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem einerseits Feldelektroden zur Vergleichmaßigung des elektrischen Feldes um Bereich der Trennstrecke vorgesehen sind und andererseits die Trennstrecke im Ausschaltzustand eine möglichst hohe dielektrische Festigkeit aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kompressionskolben als zweite Feldelektrode ausgebildet ist und daß der Kompressionskolben beim Ausschaltvorgang in Richtung des zweiten Kontaktstückes antreibbar ist.
Durch die Trennung der ersten Feldelektrode vom Kompressionszylinder kann dieser beim Ausschalten von dem zweiten Kontaktstück abgezogen werden, so daß er die Trennstrecke im Ausschaltzustand nicht überbrückt. Spätestens von dem Zeitpunkt an, zu dem der Kompressionszylinder von dem zweiten Kontaktstück abläuft, kann die erste Feldelektrode im Bereich des zweiten Kontaktstücks in die dielektrisch günstigste Position gebracht werden.
Im Einschaltzustand kann die erste Feldelektrode dann axial verschoben werden, um Platz für den Kompressionszylinder zu machen.
Auf diese Weise ergibt sich im Ausschaltzustand eine optimale dielektrische Festigkeit der Trennstrecke, ohne daß die Bewegung des Kompressionszylinders behindert ist.
Die Federbelastung stellt den Antrieb für die Feldelektrode dar und somit läuft die Feldelektrode während des Ausschaltvorganges, wenn der Kompressionszylinder zurückgezogen wird, diesem nach, bis daß sie an den Anschlag anstößt, der die Bewegung der Feldelektrode begrenzt und die Endposition der Feldelektrode festlegt.
Beim Einschalten wird der Kompressionszylinder vorgeschoben und er schiebt die erste Feldelektrode gegen die Federkraft soweit zurück, bis die Endstellung des Kompressionszylinders erreicht ist.
Der Kompressionskolben umgibt das erste Kontaktstück, so daß dann im Ausschaltzustand jedes der Kontaktstücke von einer Feldelektrode umgeben ist. Hierdurch ergibt sich eine in bezug auf die Trennstrecke symmetrische Gestaltung des elektrischen Feldes, wodurch die dielektrische Festigkeit der Trennstrecke erhöht wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Stirnflächen der ersten Feldelektrode und des Kompressionszylinders einander in ihrer axialen Projektion wenigstens teilweise überdecken.
Die erste Feldelektrode und der Kompressionszylinder können beispielsweise einen gleichen oder ähnlichen Außendurchmesser aufweisen, so daß die gesamte Unterbrechereinheit in bezug auf ihren Durchmesser platzsparend untergebracht werden kann.
Der Innendurchmesser der Feldelektrode kann beispielsweise so gewählt werden, daß er wenig größer ist als der Außendurchmesser des zweiten Kontaktstücks, so daß das zweite Kontaktstück gleichzeitig eine Führung für die Axialbewegung der ersten Feldelektrode darstellt.
Es kann außerdem vorteilhaft vorgesehen sein, daß die erste Feldelektrode mit einer Teleskopstange verbunden ist, die als Federführung für eine die Axialbewegung der ersten Feldelektrode bewirkende Druckfeder dient.
Dies ist eine besonders einfache Konstruktion, um eine Federbelastung der Feldelektrode in Richtung auf die Trennstrecke hin zu bewirken.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrieben.
Dabei zeigt
  • Figur 1 den erfindungsgemäßen Leistungsschalter im Einschaltzustand,
  • Figur 2 den Leistungsschalter aus Figur 1 während der Ausschaltbewegung
  • Figur 3 den Leistungsschalter aus den Figuren 1 und 2 im Ausschaltzustand.
    • Von dem erfindungsgemäßen Leistungsschalter sind in den Figuren das erste Kontaktstück 1, das zweite Kontaktstück 2 sowie ein Kompressionskolben 3 und ein durch eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung antreibbarer Kompressionszylinder 4 gezeigt. Alle dargestellten Teile des Leistungsschalters sind rotationssymmetrisch in bezug auf die Mittelachse der Kontaktstücke 1, 2. Es wurde jedoch zur Vereinfachung der Darstellung teilweise nur die obere Hälfte der Anordnung gezeichnet.
    Im Einschaltzustand überbrückt der Kompressionszylinder 4 die Trennstrecke zwischen den Kontaktstücken 1 und 2. Mit dem Kompressionszylinder 4 ist ein Überbrückungskontaktstück 5 fest verbunden, das aus einzelnen Kontaktlamellen besteht, die am Umfang eines Zylinders angeordnet sind. Die Kontaktlamellen stützen sich radial nach außen über Federn 6 gegen ein Halterohr 7 ab.
    Sowohl das Überbrückungskontaktstück 5 als auch das Halterohr 7, der Kompressionszylinder 4 und das Turbulenzgitter 8 werden im Zuge der Ausschaltbewegung in der Figur 1 nach rechts bewegt. Dabei läuft das Überbrückungskontaktstück 5 von dem zweiten Kontaktstück 2 ab, und unterbricht den galvanischen Kontakt zwischen dem ersten Kontaktstück 1 und dem zweiten Kontaktstück 2.
    Bei der Bewegung des Kompressionszylinders 4 nach rechts wird die erste Feldelektrode 9 durch die Kraft der Feder 10 jeweils gegen die Stirnfläche 11 des Kompressionszylinders 4 gedrückt und läuft dem Kompressionszylinder 4 ein Stück weit nach.
    Im Zuge dieser Bewegung verlängert sich eine Teleskopstange 12, die mit der ersten Feldelektrode 9 verbunden ist und als Federführung für die Feder 10 dient.
    Figur 2 zeigt den Kompressionszylinder 4 in einer Zwischenstellung, in der das Überbrückungskontaktstück 5 bereits von dem zweiten Kontakt 2 abgelaufen ist. Überbrückungskontaktstück 5, Halterohr 7 und Federn 6 sind in den Figuren 2 und 3 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
    In der Figur 3 ist der Ausschaltzustand dargestellt, in dem der Kompressionszylinder 4 weitgehend aus der Trennstrecke zwischen dem ersten Kontaktstück 1 und dem zweiten Kontaktstück 2 herausgezogen ist. Das Volumen zwischen dem Kompressionskolben 3 und dem Kompressionszylinder 4 hat sich während des Ausschaltvorganges soweit verringert, daß komprimiertes Löschgas aus diesem Volumen durch das Turbulenzgitter 8 in den Raum zwischen dem ersten Kontaktstück 1 und dem zweiten Kontaktstück 2 eingeströmt ist, um einen dort stehenden Lichtbogen zu löschen. Der Kompressionszylinder 4 besteht aus einem Isolierstoff, so daß er die dielektrische Festigkeit der Trennstrecke nur wenig beeinflußt. Der Kompressionskolben 3, der aus einem leitenden Werkstoff besteht, wirkt als Feldelektrode und vergleichmäßigt das Feld um das erste Kontaktstück 1 herum.
    Die erste Feldelektrode 9 läuft während der Ausschaltbewegung dem Kompressionszylinder 4 nach, bis der Anschlag 13 die Bewegung der Feldelektrode 9 begrenzt und deren Position im Ausschaltzustand bestimmt. Die erste Feldelektrode 9 vergleichmäßigt in dieser Stellung das elektrische Feld im Bereich des zweiten Kontaktstücks 2.
    Die aus den Kontaktstücken 1, 2 und den beiden Feldelektroden 3, 9 bestehende Anordnung führt insgesamt zu einer Vergleichmäßigung des elektrischen Feldes zwischen den Kontaktstücken und damit zu einer Erhöhung der dielektrischen Festigkeit der Trennstrecke.
    Der Anschlag 13 kann beispielsweise auch in die Teleskopstange 12 integriert sein.

    Claims (3)

    1. Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem ersten und einem zweiten Kontaktstück (1, 2), die im Ausschaltzustand eine Trennstrecke begrenzen, einem das erste Kontaktstück (1) umgebenden Kompressionskolben (3) und einem das zweite Kontaktstück (2) im Einschaltzustand umgebenden antreibbaren Kompressionszylinder (4) und mit einer das zweite Kontaktstück (2) im Ausschaltzustand umgebenden und gegenüber diesem axial beweglichen ersten Feldelektrode (9), wobei die erste Feldelektrode (9) von dem Kompressionszylinder (4) getrennt und gegenüber diesem axial beweglich ausgebildet ist, der Kompressionszylinder (4) im Ausschaltzustand zu dem zweiten Kontaktstück (2) einen Abstand aufweist, und die erste Feldelektrode (9) axial in Richtung des Kompressionszylinders (4) federbelastet ist und ein Anschlag (13) vorgesehen ist, der die Bewegung der ersten Feldelektrode (9) zur Trennstrecke hin begrenzt,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      der Kompressionskolben (3) als zweite Feldelektrode ausgebildet ist und daß der Kompressionskolben (3) beim Ausschaltvorgang in Richtung des zweiten Kontaktstückes (2) antreibbar ist.
    2. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß die Stirnflächen (11) der ersten Feldelektrode (9) und des Kompressionszylinders (4) einander in ihrer axialen Projektion wenigstens teilweise überdecken.
    3. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß die erste Feldelektrode (9) mit einer Teleskopstange (12) verbunden ist, die als Federführung für eine eine Axialbewegung der ersten Feldelektrode (9) bewirkende Druckfeder (10) dient.
    EP95902769A 1993-12-17 1994-12-07 Hochspannungs-leistungsschalter mit einer feldelektrode Expired - Lifetime EP0734580B1 (de)

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    Application Number Priority Date Filing Date Title
    DE4343786 1993-12-17
    DE4343786A DE4343786C1 (de) 1993-12-17 1993-12-17 Hochspannungs-Leistungsschalter mit einer Feldelektrode
    PCT/DE1994/001501 WO1995017001A1 (de) 1993-12-17 1994-12-07 Hochspannungs-leistungsschalter mit einer feldelektrode

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP0734580A1 EP0734580A1 (de) 1996-10-02
    EP0734580B1 true EP0734580B1 (de) 1998-07-15

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    Country Status (6)

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    US (1) US5728988A (de)
    EP (1) EP0734580B1 (de)
    AT (1) ATE168499T1 (de)
    CA (1) CA2179201A1 (de)
    DE (2) DE4343786C1 (de)
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    EP0734580A1 (de) 1996-10-02
    DE4343786C1 (de) 1995-02-23
    US5728988A (en) 1998-03-17
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