EP0744759B1 - Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem feststehenden Heizvolumen - Google Patents

Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem feststehenden Heizvolumen Download PDF

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EP0744759B1
EP0744759B1 EP96250107A EP96250107A EP0744759B1 EP 0744759 B1 EP0744759 B1 EP 0744759B1 EP 96250107 A EP96250107 A EP 96250107A EP 96250107 A EP96250107 A EP 96250107A EP 0744759 B1 EP0744759 B1 EP 0744759B1
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compression
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continuous
compression cylinder
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Siemens AG
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a high-voltage circuit breaker with a pair of opposite, in the off state arcing contact pieces delimiting a separation distance and a pair of coaxial with the arcing contacts arranged continuous current contact pieces, of which in each case at least one of the contact pieces from a drive side is drivable, as well as with one in the course of Switchable movement, a compression piston and one driven compression cylinder having compression device and one on the drive side of the compression piston arranged during the switching movement fixed heating volume.
  • Such a high voltage circuit breaker is already known from DE-OS 41 03 119.
  • the known switch are two arcing contacts coaxial with continuous current contacts surrounded and a fixed heating volume is provided, in which the heated by an arc during the switching process Extinguishing gas stored and for a subsequent blowing of the Arc can be provided.
  • a mechanical compression device for the extinguishing gas provided that on the one hand at low currents when the arc is not sufficient to heat the extinguishing gas, provides sufficiently high extinguishing gas pressure and on the other hand at medium-sized currents, the blowing of the Arc supports.
  • a major advantage of the known circuit breaker described before other known designs is that the heating volume and the components that limit it during the switching movement need not be accelerated.
  • the compression cylinder the drivable continuous current contact carries on its outside that the compression piston so on the side of the circuit breaker facing the drive is arranged that the compression cylinder with the continuous current contact can be moved out of the separation distance and that the continuous current contacts from the arcing contacts gas-tight by a coaxially surrounding insulating body are separated.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the compression piston is pierced by a check valve is only in the direction from the compression space to the Allows heating gas to flow through.
  • the extinguishing gas compressed in the compression space can thus through the check valve into the boiler room while an overflow of pressurized extinguishing gas from the Boiler room in the compression room is not possible.
  • an overflow of pressurized extinguishing gas from the Boiler room in the compression room is not possible.
  • the extinguishing gas pressure in the compression chamber increases sharply so that it obstructs the opening movement or slowed down.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides before that the continuous current contact carried by the compression cylinder a field electrode for equalization when switched off of the electrical field in the area of the isolating section forms.
  • the fixed counter contact to the moving continuous current contact can also be designed as a field electrode. It is also conceivable on the opposite side of the drive of the switch A well-known, retractable side Arrange field electrode in the axial direction of the Switch is loaded with a spring force when switching on the switch can be pushed back by the compression cylinder and when switching off the compression cylinder up to a stop and stand there as a field electrode remains.
  • FIG. 1 shows schematically part of an interrupter unit a circuit breaker without the housing, and in the upper half in the off state and in the lower half Half in the on state.
  • each other two arcing contacts 1, 2 in the off state opposite the upper half of the figure coaxially.
  • d. H. in the lower part of the figure is the drivable Arc contact 1 moved into the fixed counter contact 2.
  • the drivable is also in the switched-on state Continuous current contact 3 in contact with the fixed one Continuous current contact 4 brought.
  • the drivable continuous current contact 3 consists of an electrically conductive, metallic Coating on the outside of the compression cylinder 5, the the drivable part of a mechanical compression device forms for the extinguishing gas.
  • This boiler room 11 is fixed and moves not when the switch is actuated. In the boiler room, the Heat of the arc provided expanded quenching gas, to extinguish the arc at zero current the gas channel 9 flows back to the arc chamber 8.
  • the compression cylinder 5 is via a linkage 13 connected to the drivable arcing contact 1 and is driven with this.
  • the compression cylinder can also be made entirely of metal, for example aluminum consist.
  • the heating room 11 is so far away from the arc room 8 to the drive side moved that the compression cylinder 5th during the switch-off movement up to the fixed compression piston 6 be moved back and forth from the separation distance can.
  • the electrically conductive coating 3 of the compression cylinder 5 is up to the end face of the compression cylinder 5 pulled and forms a field electrode in the off state to equalize the electric field between the Arc contacts or the continuous current contacts.
  • the insulating material nozzle 10, which has the gas flow channel 9, is fixed in the area of the separating section and separates the area of the arc room 8 from the outside the interrupter unit, which in turn, for example, from included a porcelain housing, not shown becomes. There is only hot extinguishing gas through the gas flow channel 9 passed into the heating volume 11.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem Paar einander gegenüberstehender, im Ausschaltzustand eine Trennstrecke begrenzender Lichtbogenkontaktstücke sowie einem Paar von koaxial zu den Lichtbogenkontaktstücken angeordneten Dauerstromkontaktstücken, von denen jeweils mindestens eines der Kontaktstücke von einer Antriebsseite her antreibbar ist, sowie mit einer im Zuge der Schaltbewegung betätigbaren, einen Kompressionskolben und einen antreibbaren Kompressionszylinder aufweisenden Kompressionsvorrichtung und einem auf der Antriebsseite des Kompressionskolbens angeordneten, während der Schaltbewegung feststehenden Heizvolumen.
Ein derartiger Hochspannungs-Leistungsschalter ist bereits aus der DE-OS 41 03 119 bekannt. Bei dem bekannten Schalter sind zwei Lichtbogenkontakte koaxial von Dauerstromkontakten umgeben und es ist ein feststehendes Heizvolumen vorgesehen, in dem das durch einen Lichtbogen beim Schaltvorgang erhitzte Löschgas gespeichert und für eine nachfolgende Beblasung des Lichtbogens bereitgestellt werden kann. Zusätzlich ist dort eine mechanische Kompressionsvorrichtung für das Löschgas vorgesehen, die einerseits bei geringen Stromstärken, wenn die Beheizung des Löschgases durch den Lichtbogen nicht ausreicht, genügend hohen Löschgasdruck bereitstellt und andererseits bei mittelgroßen Stromstärken die Beblasung des Lichtbogens unterstützt.
Ein wesentlicher Vorteil des beschriebenen bekannten Leistungsschalters vor anderen bekannten Bauformen ist der, daß das Heizvolumen und die dieses begrenzenden Bauteile während der Schaltbewegung nicht beschleunigt zu werden brauchen.
Hierdurch wird Antriebsenergie und entsprechend der Aufwand für den Schalterantrieb verringert.
Dieser Vorteil soll bei der der Erfindung zugrundeliegenden Konstruktion beibehalten werden, wobei die zu beschleunigenden Bauteile noch weiter reduziert werden sollen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Kompressionszylinder den antreibbaren Dauerstromkontakt an seiner Außenseite trägt, daß der Kompressionskolben derart auf der dem Antrieb zugewandten Seite des Leistungsschalters angeordnet ist, daß der Kompressionszylinder mit dem Dauerstromkontakt aus der Trennstrecke herausbewegt werden kann und daß die Dauerstromkontakte von den Lichtbogenkontakten durch einen diese koaxial umgebenden Isolierstoffkörper gasdicht abgetrennt sind.
Dadurch, daß der Kompressionszylinder mit dem Dauerstromkontakt konstruktiv verbunden ist, wird der Schalter insgesamt baulich vereinfacht und die zu beschleunigenden Massen werden verringert. Hierdurch bedingt ist es notwendig, den Kompressionszylinder, der nun elektrisch leitende Elemente trägt, im Ausschaltzustand aus der Trennstrecke zurückzuziehen.
Dies wird durch eine Verlegung des Heizraumes zur Antriebsseite des Schalters hin ermöglicht. Das Heizvolumen speichert das erhitzte Löschgas und stellt es für eine nachfolgende Beblasung des Lichtbogens bereit. Durch den Isolierstoffkörper wird eine Kontaminierung der Dauerstromkontakte mit heißem Löschgas verhindert.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Kompressionskolben von einem Rückschlagventil durchbrochen ist, das nur in der Richtung vom Kompressionsraum zum Heizvolumen Gas durchströmen läßt.
Das in dem Kompressionsraum komprimierte Löschgas kann somit durch das Rückschlagventil in den Heizraum gelangen, während ein Überströmen von unter Druck stehendem Löschgas aus dem Heizraum in den Kompressionsraum nicht möglich ist. Hierdurch wird verhindert, daß der Löschgasdruck im Kompressionsraum so stark ansteigt, daß er die Ausschaltbewegung behindert bzw. verlangsamt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der von dem Kompressionszylinder getragene Dauerstromkontakt im Ausschaltzustand eine Feldelektrode zur Vergleichmäßigung des elektrischen Feldes im Bereich der Trennstrecke bildet.
Da der Kompressionszylinder ohnehin den Dauerstromkontakt trägt, bietet es sich an, diesen in Form einer Feldelektrode auszubilden oder mit einer Feldelektrode leitend zu verbinden. Hierdurch ist im zurückgezogenen Zustand des Kompressionszylinders, d. h. im Ausschaltzustand des Leistungsschalters eine Feld-Vergleichmäßigung im Bereich zwischen den Kontakten gewährleistet.
Der feststehende Gegenkontakt zu dem beweglichen Dauerstromkontakt kann ebenfalls als Feldelektrode ausgebildet sein. Es ist auch denkbar, auf der der Antriebsseite des Schalters gegenüberliegenden Seite eine an sich bekannte, zurückschiebbare Feldelektrode anzuordnen, die in axialer Richtung des Schalters mit einer Federkraft beaufschlagt ist, beim Einschalten des Schalters durch den Kompressionszylinder zurückschiebbar ist und beim Ausschalten dem Kompressionszylinder bis zu einem Anschlag folgt und dort als Feldelektrode stehen bleibt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrieben. Dabei zeigt die Figur schematisch einen Teil einer Unterbrechereinheit eines Leistungsschalters ohne das Gehäuse, und zwar in der oberen Hälfte im Ausschaltzustand und in der unteren Hälfte im Einschaltzustand.
Bei dem dargestellten Hochspannungs-Leistungsschalter stehen einander zwei Lichtbogenkontakte 1, 2 im Ausschaltzustand in der oberen Hälfte der Figur koaxial gegenüber. Im Einschaltzustand, d. h. im unteren Teil der Figur ist der antreibbare Lichtbogenkontakt 1 in den feststehenden Gegenkontakt 2 eingefahren. Gleichzeitig ist im Einschaltzustand auch der antreibbare Dauerstromkontakt 3 in Kontakt mit dem feststehenden Dauerstromkontakt 4 gebracht. Der antreibbare Dauerstromkontakt 3 besteht aus einem elektrisch leitenden, metallischen Belag auf der Außenseite des Kompressionszylinders 5, der den antreibbaren Teil einer mechanischen Kompressionsvorrichtung für das Löschgas bildet.
Im Zuge der Ausschaltbewegung wird der antreibbare Kompressionszylinder 5 über einen feststehenden Kompressionskolben 6 gezogen und so wird das zwischen diesen gebildete Kompressionsvolumen 7 komprimiert.
Außerdem werden die Lichtbogenkontakte 1, 2 und die Dauerstromkontakte 3, 4 voneinander getrennt, wobei zwischen den Lichtbogenkontakten 1, 2 ein Lichtbogen gezogen wird.
Durch den Einfluß dieses Lichtbogens wird das in dem Lichtbogenraum 8 vorhandene Löschgas erhitzt und strömt durch den Gaskanal 9 innerhalb des düsenförmigen Isolierstoffkörpers 10 in einen Heizraum 11.
Dieser Heizraum 11 ist feststehend angeordnet und bewegt sich bei der Schalterbetätigung nicht. Im Heizraum wird durch die Wärme des Lichtbogens expandiertes Löschgas bereitgestellt, das zur Löschung des Lichbogens im Stromnulldurchgang durch den Gaskanal 9 zum Lichtbogenraum 8 zurückströmt.
Zwischen dem Heizraum 11 und dem Kompressionsraum 7 ist in dem Kompressionskolben 6, der durch einen Teil des Isolierstoffkörpers 10 und einen Teil der den Heizraum 11 begrenzenden Wand gebildet ist, ein Rückschlagventil 12 vorgesehen, das ein Überströmen heißen Löschgases aus dem Heizraum 11 in den Kompressionsraum 7 verhindert. Durch ein solches Überströmen heißen, unter Druck stehenden Löschgases in den Kompressionsraum 7 würde nämlich der Schalterantrieb, der bewirkt, daß einerseits der Kompressionszylinder 5 und andererseits der Lichtbogenkontakt 1 sowie der Dauerstromkontakt 3 in der Figur nach links zur Antriebsseite hin bewegt werden, abgebremst.
Andererseits kann aber, wenn bei niedrigen zu schaltenden Stromstärken der Lichtbogen das Löschgas nur ungenügend erhitzt, mechanisch komprimiertes Löschgas aus dem Kompressionsraum 7 über das Rückschlagventil 12 in den Heizraum 11 strömen, um die Beblasung des Lichtbogens zu unterstützen.
Da der Dauerstromkontakt 3 lediglich aus einem leitenden Belag, beispielsweise in Form eines Bleches auf dem Kompressionszylinder 5 besteht, und für den Dauerstromkontakt keine einzeln für sich tragfähige Konstruktion notwendig ist, wird die Gesamtheit der bei der Schaltbewegung zu beschleunigenden Massen reduziert. Der Kompressionszylinder 5 ist über ein Gestänge 13 mit dem antreibbaren Lichtbogenkontaktstück 1 verbunden und wird mit diesem angetrieben. Der Kompressionszylinder kann auch vollständig aus Metall, beispielsweise Aluminium bestehen.
Der Heizraum 11 ist so weit vom Lichtbogenraum 8 weg zur Antriebsseite hin verschoben, daß der Kompressionszylinder 5 bei der Ausschaltbewegung bis zu dem feststehenden Kompressionskolben 6 hin und aus der Trennstrecke wegbewegt werden kann. Der elektrisch leitende Belag 3 des Kompressionszylinders 5 ist bis über die Stirnfläche des Kompressionszylinders 5 gezogen und bildet im Ausschaltzustand eine Feldelektrode zur Vergleichmäßigung des elektrischen Feldes zwischen den Lichtbogenkontakten bzw. den Dauerstromkontakten.
Die Isolierstoffdüse 10, die den Gasströmungskanal 9 aufweist, ist im Bereich der Trennstrecke feststehend angeordnet und trennt den Bereich des Lichtbogenraumes 8 vom Außenraum der Unterbrechereinheit, die ihrerseits beispielsweise von einem nicht dargestellten Porzellangehäuse eingeschlossen wird. Es wird lediglich heißes Löschgas über den Gasströmungskanal 9 in das Heizvolumen 11 geleitet.
Auf diese Weise wird auch verhindert, daß heißes Löschgas, das einerseits durch Zersetzungsprodukte des Löschgases, andererseits durch verdampfte Materialien verunreinigt ist, an die Innenwand des Schaltergehäuses gelangt, wo es auf Dauer die Isolationsfestigkeit beeinträchtigen kann.

Claims (3)

  1. Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem Paar einander gegenüberstehender, im Ausschaltzustand eine Trennstrecke begrenzender Lichtbogenkontaktstücke (1, 2) sowie einem Paar von koaxial zu den Lichtbogenkontaktstücken angeordneten Dauerstromkontaktstücken (3, 4), von denen jeweils mindestens eines der Kontaktstücke von einer Antriebsseite her antreibbar ist, sowie mit einer im Zuge der Schaltbewegung betätigbaren, einen Kompressionskolben (6) und einen antreibbaren Kompressionszylinder (5) aufweisenden Kompressionsvorrichtung und einem auf der dem Antrieb zugewandten Seite des Kompressionskolbens (6) angeordneten, während der Schaltbewegung feststehenden Heizvolumen (11),
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Kompressionszylinder (5) den antreibbaren Dauerstromkontakt (3) an seiner Außenseite trägt, daß der Kompressionskolben (6) derart auf der Antriebsseite des Leistungsschalters angeordnet ist, daß der Kompressionszylinder (3) mit dem Dauerstromkontakt aus der Trennstrecke herausbewegt werden kann und daß die Dauerstromkontakte von den Lichtbogenkontakten durch einen diese koaxial umgebenden Isolierstoffkörper gasdicht abgetrennt sind.
  2. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Kompressionskolben (6) von einem Rückschlagventil (12) durchbrochen ist, das nur in der Richtung vom Kompressionsraum (7) zum Heizvolumen (11) Gas durchströmen läßt.
  3. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der von dem Kompressionszylinder (5) getragene Dauerstromkontakt (3) im Ausschaltzustand eine Feldelektrode zur Vergleichmäßigung des elektrischen Feldes im Bereich der Trennstrecke bildet.
EP96250107A 1995-05-24 1996-05-15 Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem feststehenden Heizvolumen Expired - Lifetime EP0744759B1 (de)

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