EP0800190B1 - Power switch - Google Patents
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- EP0800190B1 EP0800190B1 EP97810126A EP97810126A EP0800190B1 EP 0800190 B1 EP0800190 B1 EP 0800190B1 EP 97810126 A EP97810126 A EP 97810126A EP 97810126 A EP97810126 A EP 97810126A EP 0800190 B1 EP0800190 B1 EP 0800190B1
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- H01H33/82—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid flow of arc-extinguishing fluid from a pressure source being controlled by a valve the fluid being air or gas
Definitions
- the invention is based on a circuit breaker according to the preamble of claim 1.
- a circuit breaker is e.g. in DE-A-2 316 008.
- a circuit breaker which has an arcing chamber with two fixed, spaced-apart erosion contacts.
- the quenching chamber is filled with an insulating gas, preferably SF 6 gas under pressure.
- an insulating gas preferably SF 6 gas under pressure.
- the bridging contact concentrically surrounds the cylindrical erosion contacts.
- the bridging contact and the two erosion contacts form a power current path which is only subjected to current when it is switched off.
- the bypass contact slides down from a first of the erosion contacts and draws an arc, which initially burns between the first erosion contact and the end of the bypass contact facing it.
- the pressurized insulating gas required for the blowing is generally generated by means of a blowing piston connected to the movable bypass contact.
- This circuit breaker also points in parallel to the Power current path has a nominal current path that at open circuit breaker carries the operating current.
- the nominal current path is concentric around the power current path arranged.
- the bridging contact is here with one movable, arranged in the nominal current path Nominal current contact mechanically rigidly connected.
- the rated current path is interrupted first The current to be interrupted then commutates to the Power current path, where then, as described above Arc is initiated and then extinguished.
- the bypass contact points due to its Dimensions, a comparatively large mass to be moved to accelerate the first when switching and then slow down.
- the circuit breaker drive must provide the necessary energy for this.
- Another circuit breaker is known from the published patent application DE 31 27 962 A1, which has an arcing chamber with two fixed, spaced-apart erosion contacts.
- the quenching chamber is filled with an insulating gas, preferably SF 6 gas under pressure.
- an insulating gas preferably SF 6 gas under pressure.
- the bridging contact concentrically surrounds the cylindrical erosion contacts.
- the bypass contact is also designed here as a nominal current contact. Opening this circuit breaker is similar to the circuit breaker described above.
- This bridging contact also shows, due to its dimensions, a comparatively large one to move Mass on that accelerate when switching and is to be slowed down.
- the circuit breaker drive must provide the necessary energy for this.
- CH 651 420 is a circuit breaker known, which has a fixed blowing volume, in which is generated by a pressure source, under high pressure standing insulating gas is fed. The high pressure will degraded when entering the blowing volume, so that for the Blowing the arc is only a comparative low blowing pressure is available.
- the circuit breaker is with a high pressure injection provided, which a targeted increase in blowing pressure in the arc zone allowed.
- the high pressure injection takes place directly in the arc zone, which makes a special intense blowing of the arc becomes possible. It will in the circuit breaker according to the invention with simple Average reached comparatively high blowing pressures.
- the circuit breaker has fixed, with a Bridging contact connected erosion contact arrangements on. Since the bridging contact inside the AbbrandANDanan extract is arranged, he can with a advantageously small diameter and thus with a particularly small mass can be executed.
- the Bridging contact is here as a simple switching pin formed, which has no resilient contact elements, it is therefore comparatively simple and inexpensive to manufacture.
- This circuit breaker comes with a comparative high switch-off speed, since the comparatively small mass of the bridging contact too with a comparatively small and inexpensive Drive effectively accelerated and at the end of the Switch-off movement can also be braked reliably.
- the moving nominal current contact becomes much slower than moving with him over a speed reducing lever linkage connected switching pin.
- the Lifetime of the nominal current contacts is, because of the smaller mechanical stress, advantageously increases what the Availability of the circuit breaker significantly improved.
- the movable nominal current contact is also in one volume housed by the area of the Circuit breaker, in the hot gases generated by the arc and combustion particles occur, is completely separated. These hot gases and combustion particles can therefore Do not adversely affect the nominal current contacts, causing their Stability and thus their lifespan advantageous is increased.
- Circuit breaker according to the invention results from that the erosion contact arrangements and partly also the Housing parts made of identical parts mirrored to one Plane of symmetry are built.
- the Circuit breaker at least one compression unit with at least one first piston-cylinder arrangement, which have at least two pistons connected in series has, of which a first compression piston insulating medium in a first compression volume pre-compressed, and a second compression piston that precompressed isolating medium in a second, from first compression volume separated, compression volume further compressed.
- This further compressed isolating Medium is directly in through at least one injection channel introduced the center of the arc zone.
- FIG. 1 shows a schematically represented section through the contact zone 1 of the quenching chamber Embodiment of a circuit breaker according to the invention when switched on.
- the arcing chamber is centric arranged symmetrically about a central axis 2.
- This central axis 2 extends cylindrically trained, metallic switching pin 3, which by means of a Drive, not shown, along the central axis 2 is mobile.
- the switching pin 3 has a dielectric conveniently shaped tip 4, which if necessary with a electrically conductive, burn-resistant material can be.
- the Switch pin 3 an electrically conductive distance a between two erosion contact arrangements 5.6.
- the erosion contact arrangement 5 has a schematic shown contact basket 7, the electrically conductive with a shoulder of a plate-shaped carrier 8 Metal is connected.
- the contact basket 7 has contact fingers made of metal, which resiliently on the surface of the Put switch pin 3 on.
- On the the The erosion contact arrangement 6 facing the side of the carrier 8 is a burning plate 9 using one of the known Method has been connected to this carrier 8 in such a way that the ends 10 of the contact fingers are protected against erosion are.
- the erosion plate 9 is preferably made of graphite manufactured, but it can also be made electrically from others conductive, fire-resistant materials such as sintered tungsten copper connections exist.
- the one Carrier 8 is facing away from the surface of the erosion plate 9 by means of a ring-shaped cover 36 a burn-resistant insulating material against Arc exposure protected.
- the Cover 36 prevents the arc base from closing migrates far into the storage volume 17.
- the structure of the erosion contact arrangement 6 corresponds to that of FIG Burn-up contact arrangement 5, however it is arranged in mirror image to this.
- a dash-dotted one Line 11 indicates the level of reflection.
- the Burn-up contact arrangement 6 has a schematic shown contact basket 12, the electrically conductive with a shoulder of a plate-shaped carrier 13 is connected from metal.
- the contact basket 12 has Contact fingers made of metal, which resiliently on the Place the surface of the switch pin 3.
- On the Burning contact arrangement 5 facing side of the carrier 13 is a burning plate 14 using one of the known Process associated with this carrier 13, namely so that the ends 15 of the contact fingers against erosion are protected.
- the erosion plate 14 is preferably made of Made of graphite, but it can also be made from others electrically conductive, fire-resistant materials such as for example sintered tungsten copper compounds consist.
- the surface facing away from the carrier 13 Burning plate 14 is formed by means of a ring Cover 41 made of a fire-resistant insulating material protected against arcing.
- the Cover 41 prevents the arc base from closing migrates far into the storage volume 17.
- the two Covers 36 and 41 form in this variant an annular nozzle channel, the narrowing of the distance a having.
- the carriers 8 and 13 are concentric central axis 2 arranged annular partition 16 Insulated material clamped.
- the carriers 8 and 13 and the Partition 16 close an annular one Storage volume 17, which for storing the for the blowing of the arc provided pressurized insulating gas is designed.
- the carrier 8 represents an end face of a cylindrical, completely enclosed by metallic walls Exhaust volume 18 represents.
- the carrier 13 is an end face of a cylindrical shape, completely of metallic walls enclosed exhaust volume 19. If a nominal current path is provided, this represents in the the circuit breaker is in the on state electrically conductive connection between the metallic Walls of the two exhaust volumes 18 and 19.
- the carrier 13 is provided with a bore 20 which a schematically illustrated check valve 21 is closed.
- a line 22 is connected to the bore 20 connected, which is the one with the switching pin 3 in Actively connected piston-cylinder arrangement in a Switch-off process compressed insulating gas to the storage volume 17 leads.
- An inflow of the pressurized insulating gas in the storage volume 17 is only then possible if a lower pressure in the storage volume 17 prevails than in line 22.
- FIG. 2 shows a schematically represented section through the contact zone 1 of an embodiment of the Arcing chamber of a circuit breaker according to the invention while switching off.
- the switching pin 3 has in the course its switch-off movement in the direction of arrow 27 between the erosion plates 9 and 14 drawn an arc 23.
- the Arc 23 impinges on the insulating gas surrounding it thermal and thereby temporarily increases the pressure in it inside between the erosion contact arrangements 5 and 6 located and designated as the arc zone 24 of the Arcing chamber.
- the pressurized insulating gas is in the Storage volume 17 temporarily stored. Part of the however, pressurized insulating gas flows on the one hand through an opening 25 into the adjacent exhaust volume 18 and on the other through an opening 26 into the adjacent one Exhaust volume 19 from.
- the switching pin 3 is with a piston-cylinder arrangement connected, in which insulating gas during a switch-off process is compressed.
- This compressed insulating gas is like an arrow 28 indicates through the line 22 in the Storage volume 17 initiated when in storage volume 17th the pressure is lower than in line 22.
- a pressure relief valve 29 and Excess pressure is injected into the exhaust volume 18 reduced.
- FIG. 3 shows a partial section through a with blowing coils 30 and 31st provided contact zone of an inventive Circuit breaker in the open state.
- the blow coil 30 is in a recess of the Carrier 8 embedded, the one winding end 32 a has bare metallic contact surface, which by means of a screw 33 against the bright metallic surface of the Carrier 8 is pressed.
- the winding end 32 is thus electrically conductively connected to the carrier 8. Between the remaining surface of the blow coil facing the carrier 8 30 and the carrier 8 is electrical insulation 34 intended.
- This insulation 34 also distances the Winding coils 30 from each other.
- the other Winding end 35 of the blow coil 30 is electrically conductive with the burn plate 9 connected.
- the facing away from the carrier 8 Surface of the blow coil 30 and part of the surface of the Burning plate 9 is made from a cover 36 burn-resistant insulating material against Arc exposure protected.
- the blow coil 31 is in a recess of the carrier 13 embedded, the one winding end 37 a metallic has bare contact surface, which by means of a screw 38 against the bare metal surface of the carrier 13 is pressed.
- the winding end 37 is thus electrical conductively connected to the carrier 13.
- the surface of the blow coil 31 facing the carrier 13 and electrical support 39 is provided on support 13. This insulation 39 also distances the turns of the Blow coil 31 from each other.
- the other winding end 40 of the Blow coil 31 is electrically conductive with the erosion plate 14 connected.
- the surface facing away from the carrier 13 Blow coil 31 and part of the surface of the erosion plate 14 is by means of a cover 41 from a burn-resistant insulating material against Arc exposure protected.
- the two blow coils 30 and 31 are arranged such that the generated by these blow coils 30 and 31 Mutually reinforce magnetic fields.
- the blow coils 30 and 31 can be in any of the variants of the present Circuit breaker are used.
- the two covers 36 and 41 form one in this embodiment annular nozzle channel, the narrowing of the distance a has, and which widens in the radial direction until it merges into the storage volume 17.
- FIG. 4 shows a greatly simplified section through a circuit breaker according to the invention, shown schematically, in the right half of the figure the circuit breaker is shown in the switched-on state, in the left half of the figure the circuit breaker is shown in the switched-off state.
- the circuit breaker is constructed concentrically around the central axis 2.
- the exhaust volume 18 filled with insulating gas under pressure, preferably SF 6 gas, is enclosed by the carrier 8, a cylindrical housing wall 42 connected to it and a sealing cover 43 opposite the carrier 8 and screwed to the housing wall 42 in a pressure-tight manner.
- the closure cover 43 is provided in the center with a cylindrical flow deflection 44 extending in the direction of the opening 25.
- the housing wall 42 and the closure cover 43 like the carrier 8, are generally made of an electrically highly conductive metal.
- the housing wall 42 is pressure-tightly connected to a cylindrical insulating tube 45.
- the insulating tube 45 is pressure-tightly connected to a further cylindrical housing wall 46.
- the housing wall 46 is of exactly the same design as the housing wall 42, but is arranged in mirror image to it, the dash-dotted line 11 indicating the plane of reflection.
- the insulating tube 45 is arranged concentrically with the insulating partition 16. This housing wall 46 is connected to the carrier 13.
- the exhaust volume 19 filled with insulating gas under pressure, preferably SF 6 gas, is enclosed by the carrier 13, the housing wall 46 connected to it and a cover 47 opposite the carrier 13 and screwed to the housing wall 46 in a pressure-tight manner.
- the cover 47 is provided with a cylinder 48 in the center.
- the housing wall 46 and the cover 47 like the carrier 13, are generally made of an electrically highly conductive metal.
- a distance b is provided between the two housing walls 42 and 46.
- the housing wall 42 is provided on the outside with attachment options for power connections 49.
- the housing wall 46 is also provided on the outside with attachment options for power connections 50.
- the insulating tube 45 is arranged in an annular recess formed by the two housing walls 42 and 46, as a result of which the tensile forces caused by the pressure in the exhaust volumes 18 and 19 and which stress the insulating tube 45 in the axial direction are minimized. As a result of this recessed arrangement, the outer surface of the insulating tube 45 is particularly well protected against damage in transit.
- a compression piston 51 slides in the cylinder 48 is connected to the switching pin 3.
- the compression piston 51 is designed and made with piston rings Insulation material provided that no stray currents from the Flow switch pin 3 into the wall of cylinder 48 can.
- the compression piston 51 compresses at Switch-off movement of the switching pin 3 in the cylinder 48th insulating gas.
- the compressed insulating gas flows through the schematically illustrated lines 22 and 22a in the storage volume 17 when the pressure conditions in allow this volume. If in this cylinder 48 If the compression pressure is too high, it can through a pressure relief valve, not shown, into the Exhaust volume 19 are broken down into it.
- the compression piston 51, the lines 22 and 22a and that Check valve 21 can be used with other possible Variants of this circuit breaker too be omitted.
- the switching pin 3 is by a not shown Drive moves. At least one on the switching pin 3 Lever 52 hinged. One end of the lever 52 is rotatable in a bearing 52a connected to the switching pin 3 held. The other end of the lever 52 is rotatable here slidably mounted in the housing wall 46. With the Lever 52 is a rocker 53 rotatably connected, which the Force exerted by lever 52 on a hinged rod 54 transmits. The rod 54 moves parallel to the direction the central axis 2, it is here in the housing wall 46 and guided in the carrier 13 with low friction. The other end of the Rod 54 is shown schematically as a triangle shown finger basket 55 connected. The finger basket 55 serves as a holder for a variety of spring-loaded Contact fingers 56.
- the contact fingers 56 form in switched on state the moving part of the Circuit breaker rated current path.
- the contact fingers 56 bridge the distance b electrically in this position conductive. The current through the circuit breaker then flows for example from the power connections 49 through the Housing wall 42, through the contact fingers 56 and Housing wall 46 to the power connections 50.
- the lever linkage which each consist of a lever 52, one Swing arm 53 and a rod 54 are designed so that the drive generated, not shown, comparatively high switch-off speed of the Switch pin 3, which in the range of 10 m / sec to 20 m / sec is implemented in about ten times smaller Switch-off speed of the finger basket 55 of approximately 1 m / sec up to 2 m / sec.
- This slower movement of the Finger basket 55 is the mechanical stress of the same and also that of the contact fingers 56 advantageously small, so that these components are comparatively light and low in mass can be carried out because they do not have a large mechanical Have to withstand stress.
- the switching pin 3 is on the one hand with the help of the Cylinder 48 sliding compression piston 51 and on the other hand in a guide part 58.
- the guide part 58 is with the carrier by means of star-shaped ribs 13 connected. Here too, it is structurally ensured that no stray currents from the switching pin 3 into the guide part 58 can flow.
- Circuit breakers are the contact elements each as Common parts formed, which are arranged in mirror image are.
- the use of equal parts is cheaper advantageous the manufacturing cost of the circuit breaker and also simplifies warehousing for it Spare Parts.
- FIG. 5 shows a first, greatly simplified partial section by a first embodiment of an inventive Circuit breaker, this interface compared to the 1 to 4 shown by 90 ° the central axis 2 is rotated.
- the circuit breaker in the on state shown in the right half of Fig.5 is the Circuit breakers after driving about one Third of the switch-off stroke shown.
- the Circuit breaker is constructed with two identical Compression units 60 and 61 for the compression of the Insulating gas provided which is rigid with the carrier 13th are connected. It is also possible to have only one Compression unit 60 to provide or a variety from them.
- the compression units 60 and 61 are so in the carrier 13 admitted that the exiting from them Injection channels 62 and 63, which in the arc zone 24th flow out, are designed as short as possible so that they have low dead volume.
- the injection channel 62 is the Compression unit 60 assigned, the injection channel 63 assigned to the compression unit 61.
- the axis of the Injection channels 62 and 63 usually penetrate that Center of the arc zone 24 because of this orientation of the injection channels 62 and 63 the insulating gas under pressure Arc 23 can blow most effectively. It is also imaginable that these axes are not in the center of the Hit arc zone 24.
- the pressurized insulating gas can also be in an annular channel can be passed, the arc zone 24th concentrically surrounds. Then lead from this ring channel a plurality of injection channels distributed around the circumference into the arc zone 24.
- the compression unit 60 is cylindrical, she has an axis running parallel to the central axis 2 64 and a first compression volume 65, which in the switched on state of the circuit breaker is greater, as a downstream second compression volume 66.
- Das first compression volume 65 is replaced by a first Compression piston 67 is applied.
- the second Compression volume 66 is replaced by a second Compression piston 68 acted upon.
- the two Compression pistons 67 and 68 are in the usual way Piston and sealing rings, not shown fitted.
- the second compression piston 68 penetrates the first compression piston 67 sliding and sealed in its center.
- the second compression volume 66 facing side of the second compression piston 68 is how can be seen more clearly from FIG. 7, on the surface with provided longitudinal grooves 69.
- the dimensions of the first compression volume 65 are based on the dimensions of the second compression volume 66 so that a sufficiently high blowing pressure for blowing the Arc 23 is generated.
- the first compression piston 67 is by means of a articulated rod 70 moves.
- the rod 70 is at the other Articulated end with a fixed on a gear 71 Bearing point 72 connected.
- the second compression piston 68 is moved by means of a hinged rod 73.
- the pole 73 is articulated at the other end with one on gear 71 attached bearing point 74 connected.
- the gear 71 has a center 75, which is rotatable in the housing wall 46 is stored.
- the ring gear of the gear 71 engages in one rack embedded in the surface of the switch pin 3 76 a. If the switching pin 3 is in the switch-off direction, So in the direction of arrow 27, it moves driven by this gear 71 in the direction of the arrow 77 and the compression unit 60 is driven thereby.
- the compression unit 61 is cylindrical, she has an axis running parallel to the central axis 2 78 and a first compression volume 79.
- the two Axes 64 and 78 lie in one plane with the central one Axis 2.
- the first compression volume 79 is in the switched on state of the circuit breaker greater than a downstream second compression volume 80.
- Das first compression volume 79 is replaced by a first Compression piston 81 acted upon.
- the second Compression volume 80 is replaced by a second Compression piston 82 acted upon.
- the two Compression pistons 81 and 82 are in the usual way Piston and sealing rings, not shown fitted.
- the second compression piston 82 penetrates the first compression piston 81 sliding and sealed in its center.
- the second compression volume 80 facing side of the second compression piston 82 is how can be seen more clearly from FIG. 7, on the surface with provided longitudinal grooves 69.
- the dimensions of the first compression volume 79 are based on the dimensions of the second compression volume 80 so that a sufficiently high blowing pressure for blowing the Arc 23 is generated.
- the first compression piston 81 is by means of a articulated rod 83 moves.
- the rod 83 is on the other Articulated end with a fixed on a gear 84 Bearing point 85 connected.
- the second compression piston 82 is moved by means of a hinged rod 86.
- the pole 86 is articulated at the other end with one on gear 84 attached bearing point 87 connected.
- the gear 84 has a center 88, which is rotatable in the housing wall 46 is stored.
- the ring gear of the gear 84 engages in one rack embedded in the surface of the switch pin 3 89 a. If the switching pin 3 is in the switch-off direction, So in the direction of arrow 27, it moves driven by this gear 84 in the direction of the arrow 90 and the compression unit 61 is driven thereby.
- FIG. 7 shows a third, greatly simplified Partial section through a third embodiment of a Circuit breaker according to the invention, this arrangement is based on that shown in Fig.5 on the right Arrangement. It also shows some constructive details of the Compression units 60 and 61, the 5 and 6 because of of the comparatively small scale there more difficult are removed.
- the compression units 60 and 61 have each have a housing 91 in which cylinder for the respective first 67 or 81 and second compression pistons 68 and 82 are incorporated.
- the first Compression volume 65 or 79 limiting cylinders each have a wall through which bores 92 pass becomes.
- the holes 92 are positioned so that they are in the the circuit breaker switched on the first Compression volume 65 or 79 with the exhaust volume 19 connect so that the insulating gas fills up this volume can, this corresponds to that in Fig.5 on the left position shown. As soon as the switch-off movement of the Switching pin 3 begins in the direction of arrow 27, closes the respective first compression piston 67 or 81 these bores 92 and the first compression volume 65 or 79 is complete.
- FIG. 7 also shows in the course of the injection channel 63 schematically indicated pressure relief valve 93, which is only after exceeding a predetermined threshold of Pressure of the insulating gas in the second compression volume 80 the outflow of this high-pressure insulating gas through the injection channel 63 into the arc zone 24 allows.
- These threshold values can range around 100 bar lie. It is ensured that both the Injection channel 63 and the pressure relief valve 93 have the smallest possible dead volume in order to reduce it the pressure of the flowing high pressure Avoid insulating gas so that the whole in the Compression unit 61 generated pressure for blowing the Arc 23 is available.
- the the first compression piston would be a closed ring formed in an annular first Compression volume would work.
- the second Compression pistons could also be used as an annular piston be formed, which in a correspondingly designed second compression volume would work. It is also imaginable that the first compression piston as closed ring is formed while the second Compression pistons from a variety of individual, on this ring distributed single pistons, which in a corresponding number of cylindrically shaped second Sliding compression volumes is built up.
- FIG. 8 is a fourth, greatly simplified partial section through a fourth embodiment of an inventive one Circuit breaker shows.
- a solenoid valve 95 is provided upstream of the injection channel 63 leading away. This solenoid valve 95 is actuated electromagnetically by the higher-level protection of the system in the event of an impending fault current shutdown, in particular in the event of a short-circuit shutdown, so that the pressurized insulating gas is injected directly into the arc zone 24 through the injection channel 63 at the right moment.
- the solenoid valve 95 is closed again after a predetermined opening time in order to keep the consumption of the high-pressure insulating gas low. However, there is also the possibility of opening this solenoid valve 95 with each switch-off, regardless of the size of the switch-off current.
- This high pressure container 94 is provided with a pressure monitor, not shown.
- An eye 96 is incorporated into the high-pressure container 94, to which a pressure line 97 is connected, through which fresh SF 6 gas is fed under high pressure into the high-pressure container 94, which in each case replaces the used SF 6 gas.
- the insulating gas additionally fed into the circuit breaker when switching must be removed and processed again from the exhaust volumes 18 and 19 after switching in order to avoid overloading the pressurized housing parts.
- Processing device 98 will generally work at earth potential in addition to the circuit breaker, so that its supply line (not shown) and pressure line 97 must be made at least partially of insulating material in order to be able to bridge the potential difference.
- the embodiment of the Circuit breaker can be removed by omitting cylinder 48 and the compression piston 51 can be simplified.
- the Management function that the compression piston 51 for the Switch pin 3 would have to be replaced by another one Component are provided.
- the pressure generation in the Arc zone 24 can be with the help of blow coils, as in 3 are shown, in particular also in the Time range of the shutdown where the pressure injection is still is not fully effective, can be improved advantageously.
- the design variants shown here can be adapted to the respective operating requirements, any can be combined with each other.
- the circuit breaker in which the Pressure injection at normal operational Switching off is not triggered, it makes sense that caused by the thermal effect of the arc 23 Targeted increase in blowing pressure generation.
- This rotation is usually achieved by one or more blow coils in known manner in the area of the contact zone Circuit breaker can be installed.
- the magnetic field the blow coils cause the arc 23 to rotate.
- the present circuit breaker could have the blow coils each set into a recess in the carrier 8 or 13 as shown in Fig.3.
- FIG. 9 shows a fifth, greatly simplified Partial section through a fifth embodiment of a Circuit breaker according to the invention.
- the high pressure tank 94 is closed here by an injection valve 99, which directly and depending on the stroke of the switching pin 3 is controlled.
- This injection valve 99 is activated each time it is switched off so that it opens at the right moment and, according to a given Opening time, closes again securely. That in the Circuit breaker additionally fed when opening Insulating gas must also come out of here again after switching Exhaust volumes 18 and 19 are removed and processed, to overload the pressurized housing parts avoid.
- the removed insulating gas is in a Processing device 98 cleaned, then again with Pressurized and through the pressure line 97 in the High pressure tank 94 fed back.
- This Design variant is especially for as a generator switch circuit breakers used, which in operation in usually only a comparatively small number of circuits To run.
- the arc 23 is very quick because of the Switch-off movement of the switching pin 3 comparatively quickly reach its full length so that shortly after the Contact separation the full arc energy available stands for the pressurization of the insulating gas in the Arc zone 24.
- the arc 23 impacts it surrounding insulating gas thermally and thereby increases briefly the pressure in the arc zone 24 of the arcing chamber.
- the pressurized insulating gas is in the storage volume 17th saved temporarily. Part of the pressurized However, insulating gas flows through an opening 25 on the one hand into the exhaust volume 18 and on the other hand through an opening 26 into the exhaust volume 19.
- the switching pin 3 is, however usually with a single-stage piston-cylinder arrangement connected, in which insulating gas during a switch-off process is compressed. This compressed insulating gas will in addition to the thermally generated pressurized Insulating gas through line 22 into storage volume 17 initiated.
- the effective blowing pressure in the arc zone 24 is at this version of the circuit breaker additionally the high pressure injection, which directly into the Arc zone 24 takes place, significantly increased.
- the blowing the arc 23 is particularly effective here.
- the bores 92 are open and the insulating gas, here for example SF 6 gas, which is generally pressurized to about 6 bar, fills the first compression volume 65 or 79 with this pressure.
- the switching pin 3 drives the gearwheels 71 and 84, respectively.
- the gear wheels 71 and 84 each rotate in the direction of the associated arrows 77 and 90.
- the lever linkage is actuated via the bearing 52a, which moves the contact fingers 56 of the rated current path in the direction of switching off.
- the right half of Fig.5 shows how the Bearing point 87, in which the second compression piston 82nd moving rod 86 is supported by a dead center running.
- the second compression piston 82 returns here Direction of movement around, it now moves upwards.
- the first compression piston 81 keeps its direction of movement still with and thereby increases the pressure in the first Compression volume 79 further.
- the grooves 69 always connect still the first compression volume 79 with the second Compression volume 80.
- the switching point is shown where the second Compression piston 68 so far in the second Compression volume 66 has slipped in that the grooves 69 are just closed, so from now on none Pressure equalization between the two volumes more possible is.
- the intermediate pressure in the first 65 and in the second Compression volume 66 has now risen by ten to ten Fifteen times the initial pressure.
- the bearing point 72 of the Rod 70 is now also in a dead center position, and the first compression piston 67 returns Direction of movement.
- the second compression piston 82 compresses the Intermediate pressure in the second compression volume 80 further ten to fifteen times until it reaches its end position reached.
- the first compression piston 67 was there moved down, the pressure in the first compression volume 65 corresponds approximately to that in the end position shown Outlet pressure of 6 bar.
- the blowing of the arc 23 can be varied in different ways. As already stated, it can be supported by blow coils 30 and 31 and also by SF 6 gas which is additionally compressed in a one-stage piston-cylinder arrangement and which is introduced into the storage volume 17. In addition, the high-pressure injection can be graded as desired and optimally adapted to the respective operating conditions of the circuit breaker.
- circuit breaker As a compressed insulating medium can present circuit breaker also insulating Liquids are used. It can prove to be prove sensible, not directly into the arc zone 24 to inject. Especially with liquefied gases it may be cheaper to put this in the first Inject storage volume 17.
- circuit breaker designs with high-pressure containers 94 can also be modified by blow coils 30 and 31 and also by SF 6 gas compressed in a single-stage piston-cylinder arrangement, which is introduced into the storage volume 17, so that these circuit breakers also optimally meet the respective operating requirements can be customized.
- the circuit breaker according to the invention is for Switchgear in the medium-voltage range is particularly good suitable.
- the compact cylindrical version of the Circuit breaker is particularly suitable for installation in metal-encapsulated systems, especially for installation in metal-encased generator leads.
- the Circuit breaker very suitable for the replacement of outdated circuit breakers since it, at the same or better breaking capacity, a much smaller one Space requirements than this are usually at one such retrofitting no complex structural changes necessary. If the circuit breaker for operating voltages should be used above about 24 kV to 30 kV, so The distances a and b must be increased and the required Voltage must be adjusted, if necessary also the Switch-off speed of the switching pin 3 accordingly adjusted, i.e. increase.
- the switch-on speed of the switching pin 3 is included this circuit breaker in the range 5 m / sec to 10 m / sec, while the contact fingers 56 of the movable Rated current contact with a switch-on speed, corresponding to that of the speed-reducing Lever linkage specified values, in the range of 0.5 m / sec move to their switch-on position up to 1 m / sec.
Landscapes
- Circuit Breakers (AREA)
- Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
Description
Die Erfindung geht aus von einem Leistungsschalter gemäss
dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solcher Leistungsschalter
ist z.B. in DE-A-2 316 008 beschrieben.The invention is based on a circuit breaker according to
the preamble of
Aus der Offenlegungsschrift DE 42 00 896 A1 ist ein
Leistungsschalter bekannt, der eine Löschkammer aufweist mit
zwei feststehenden, voneinander beabstandeten
Abbrandkontakten. Die Löschkammer ist mit einem Isoliergas,
vorzugsweise SF6-Gas unter Druck, gefüllt. Im
eingeschalteten Zustand der Löschkammer werden die beiden
Abbrandkontakte mittels eines beweglichen
Überbrückungskontakts elektrisch leitend miteinander
verbunden. Der Überbrückungskontakt umgibt die zylindrisch
ausgebildeten Abbrandkontakte konzentrisch. Der
Überbrückungskontakt und die beiden Abbrandkontakte bilden
eine Leistungsstrombahn, welche lediglich beim Ausschalten
strombeaufschlagt ist. Bei einer Ausschaltung gleitet der
Überbrückungskontakt von einem ersten der Abbrandkontakte
herunter und zieht einen Lichtbogen, der zunächst zwischen
dem ersten Abbrandkontakt und dem ihm zugewandten Ende des
Überbrückungskontakts brennt. Sobald dieses Ende den zweiten
Abbrandkontakt erreicht, kommutiert der Lichtbogenfusspunkt
von dem Ende des Überbrückungskontakts auf den zweiten
Abbrandkontakt. Der Lichtbogen brennt nun zwischen den
beiden Abbrandkontakten und wird beblasen bis der Lichtbogen
erlischt. Das für die Beblasung nötige druckbeaufschlagte
Isoliergas wird in der Regel mittels eines mit dem
beweglichen Überbrückungskontakt verbundenen Blaskolbens
erzeugt.From the published
Dieser Leistungsschalter weist zudem parallel zu der Leistungsstrombahn eine Nennstrombahn auf, die bei eingeschaltetem Leistungsschalter den Betriebsstrom führt. Die Nennstrombahn ist konzentrisch um die Leistungsstrombahn angeordnet. Der Überbrückungskontakt ist hier mit einem beweglichen, in der Nennstrombahn angeordneten Nennstromkontakt mechanisch starr verbunden. Beim Ausschalten wird zuerst die Nennstrombahn unterbrochen, der zu unterbrechende Strom kommutiert danach auf die Leistungsstrombahn, wo dann, wie oben beschrieben, ein Lichtbogen eingeleitet und dann gelöscht wird.This circuit breaker also points in parallel to the Power current path has a nominal current path that at open circuit breaker carries the operating current. The nominal current path is concentric around the power current path arranged. The bridging contact is here with one movable, arranged in the nominal current path Nominal current contact mechanically rigidly connected. At the Switching off, the rated current path is interrupted first The current to be interrupted then commutates to the Power current path, where then, as described above Arc is initiated and then extinguished.
Der Überbrückungskontakt weist, bedingt durch seine Abmessungen, eine vergleichsweise grosse zu bewegende Masse auf, die bei Schaltvorgängen zunächst zu beschleunigen und dann abzubremsen ist. Der Antrieb des Leistungsschalters muss die hierfür nötige Energie bereitstellen.The bypass contact points due to its Dimensions, a comparatively large mass to be moved to accelerate the first when switching and then slow down. The circuit breaker drive must provide the necessary energy for this.
Aus der Offenlegungsschrift DE 31 27 962 A1 ist ein weiterer
Leistungsschalter bekannt, der eine Löschkammer aufweist mit
zwei feststehenden, voneinander beabstandeten
Abbrandkontakten. Die Löschkammer ist mit einem Isoliergas,
vorzugsweise SF6-Gas unter Druck, gefüllt. Im
eingeschalteten Zustand der Löschkammer werden die beiden
Abbrandkontakte mittels eines beweglichen
Überbrückungskontakts elektrisch leitend miteinander
verbunden. Der Überbrückungskontakt umgibt die zylindrisch
ausgebildeten Abbrandkontakte konzentrisch. Der
Überbrückungskontakt ist hier zugleich als Nennstromkontakt
ausgebildet. Eine Ausschaltung dieses Leistungsschalters
verläuft ähnlich wie beim vorher beschriebenen
Leistungsschalter.Another circuit breaker is known from the published
Dieser Überbrückungskontakt weist ebenfalls, bedingt durch seine Abmessungen, eine vergleichsweise grosse zu bewegende Masse auf, die bei Schaltvorgängen zu beschleunigen und abzubremsen ist. Der Antrieb des Leistungsschalters muss die hierfür nötige Energie bereitstellen.This bridging contact also shows, due to its dimensions, a comparatively large one to move Mass on that accelerate when switching and is to be slowed down. The circuit breaker drive must provide the necessary energy for this.
Aus der Patentschrift CH 651 420 ist ein Leistungsschalter bekannt, welcher ein feststehendes Blasvolumen aufweist, in welches von einer Druckquelle erzeugtes, unter hohem Druck stehendes Isoliergas eingespeist wird. Der hohe Druck wird beim Eintritt in das Blasvolumen abgebaut, sodass für die Beblasung des Lichtbogens lediglich ein vergleichsweise niedriger Blasdruck verfügbar ist.From the patent specification CH 651 420 is a circuit breaker known, which has a fixed blowing volume, in which is generated by a pressure source, under high pressure standing insulating gas is fed. The high pressure will degraded when entering the blowing volume, so that for the Blowing the arc is only a comparative low blowing pressure is available.
Aus der Patentschrift CH 644 969 ist ein Leistungsschalter bekannt, welcher zwei hintereinander geschaltete Blasvolumina aufweist. Das im ersten Blasvolumen vorhandene saubere Isoliergas wird bei der Ausschaltbewegung des beweglichen Leistungskontakts mittels eines Kolbens komprimiert. Zusätzlich strömt in dieses erste Blasvolumen vom Lichtbogen in der Lichtbogenzone aufgeheiztes Heissgas ein, vermischt sich mit dem sauberen Isoliergas zu einem Gasgemisch und erhöht so den Druck in diesem ersten Blasvolumen. Nach einem vorgegebenen Hub des beweglichen Leistungskontakts wird vom ersten Blasvolumen ein zweites Blasvolumen abgetrennt, das Gasgemisch in den beiden Blasvolumina wird danach hubabhängig weiter komprimiert. Beide Blasvolumina stehen, unabhängig voneinander, im weiteren Verlauf der Ausschaltbewegung in Wechselwirkung mit dem Druck in der Lichtbogenzone dieses Leistungsschalters. Es ist jedoch damit zu rechnen, dass zum gleichen Zeitpunkt in den beiden Blasvolumina jeweils Drücke des Gasgemisches in etwa dem gleichen Grössenordnungsbereich herrschen, wobei, bedingt durch den grösseren Querschnitt der Verbindung des volumenmässig etwas reduzierten ersten Blasvolumens mit der Lichtbogenzone, in diesem momentan etwas höhere Drücke auftreten können als im zweiten Blasvolumen. Diese Druckunterschiede werden allein durch die thermischen Auswirkungen des Lichtbogens verursacht. Der Druckaufbau in den beiden Blasvolumina wird von Ausschaltung zu Ausschaltung verschieden sein, abhängig von der Grösse des zu unterbrechenden Stromes und dem Augenblick der Kontakttrennung. From the patent specification CH 644 969 is a circuit breaker known which two connected in series Has blowing volumes. The one in the first blowing volume clean insulating gas is generated when the movable power contact by means of a piston compressed. In addition, this first blowing volume flows Hot gas heated by the arc in the arc zone on, mixes with the clean insulating gas into one Gas mixture and so increases the pressure in this first Blowing volume. After a predetermined stroke of the movable Power contact becomes a second from the first blowing volume Blown volume separated, the gas mixture in the two The blowing volume is then further compressed depending on the stroke. Both blowing volumes are, independently of one another, in the further course of the switch-off movement in interaction with the pressure in the arcing zone of this circuit breaker. However, it is expected that at the same time pressures of the gas mixture in each of the two blowing volumes prevail in approximately the same order of magnitude, whereby, due to the larger cross section of the Combination of the slightly reduced first Blow volume with the arc zone, in this moment slightly higher pressures can occur than in the second Blowing volume. These pressure differences are only caused by the causes thermal effects of the arc. The Pressure build-up in the two blowing volumes is switched off different for switching off, depending on the size of the current to be interrupted and the moment of Contact separation.
Aus der Offenlegungsschrift DE 2 316 008 ist ein
Leistungsschalter bekannt, der seinen Löschdruck mittels eines
rotierenden Lichtbogens selbst erzeugt. Dieser Leistungsschalter
weist eine mit einem isolierenden Medium gefüllte, zylindrisch
ausgebildete, entlang einer Achse erstreckte Löschkammer mit
einer Leistungsstrombahn auf. In der Leistungsstrombahn sind zwei
feststehende, auf der Achse angeordnete, voneinander in axialer
Richtung beabstandete, Abbrandkontaktanordnungen angeordnet, mit
einem die Abbrandkontaktanordnungen im eingeschalteten Zustand
elektrisch leitend verbindenden, beweglichen, im Innern der
Abbrandkontaktanordnungen angeordneten, als entlang der Achse
erstreckter Schaltstift ausgebildeten Überbrückungskontakt.
Zwischen den feststehenden Abbrandkontaktanordnungen ist eine
Lichtbogenzone vorgesehen, die unmittelbar in ein Speichervolumen
für die Speicherung des durch den Lichtbogen mit Druck
beaufschlagten isolierenden Mediums übergeht. From the published
Die Erfindung, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, einen Leistungsschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher ein verbessertes Ausschaltvermögen aufweist.The invention as set out in the independent claims is marked, solves the task one To create circuit breakers of the type mentioned in the introduction, which has an improved breaking capacity.
Der Leistungsschalter ist mit einer Hochdruckeinspritzung versehen, welche eine gezielte Erhöhung des Blasdrucks in der Lichtbogenzone erlaubt. Die Hochdruckeinspritzung erfolgt direkt in die Lichtbogenzone, wodurch eine besonders intensive Beblasung des Lichtbogens möglich wird. Es werden bei dem erfindungsgemässen Leistungsschalter mit einfachen Mitteln vergleichsweise hohe Blasdrücke erreicht.The circuit breaker is with a high pressure injection provided, which a targeted increase in blowing pressure in the arc zone allowed. The high pressure injection takes place directly in the arc zone, which makes a special intense blowing of the arc becomes possible. It will in the circuit breaker according to the invention with simple Average reached comparatively high blowing pressures.
Der Leistungsschalter weist feststehende, mit einem Überbrückungskontakt verbundene Abbrandkontaktanordnungen auf. Da der Überbrückungskontakt im Innern der Abbrandkontaktanordnungen angeordnet ist, kann er mit einem vorteilhaft kleinen Durchmesser und damit mit einer besonders kleinen Masse ausgeführt werden. Der Überbrückungskontakt ist hier als einfacher Schaltstift ausgebildet, der keine federnden Kontaktelemente aufweist, er ist deshalb vergleichsweise einfach und preisgünstig herzustellen.The circuit breaker has fixed, with a Bridging contact connected erosion contact arrangements on. Since the bridging contact inside the Abbrandkontaktananordnung is arranged, he can with a advantageously small diameter and thus with a particularly small mass can be executed. The Bridging contact is here as a simple switching pin formed, which has no resilient contact elements, it is therefore comparatively simple and inexpensive to manufacture.
Dieser Leistungsschalter wird mit einer vergleichsweise grossen Ausschaltgeschwindigkeit betrieben, da die vergleichsweise kleine Masse des Überbrückungskontakts auch mit einem vergleichsweise kleinen und vorteilhaft billigen Antrieb wirkungsvoll beschleunigt und am Ende der Ausschaltbewegung auch zuverlässig abgebremst werden kann.This circuit breaker comes with a comparative high switch-off speed, since the comparatively small mass of the bridging contact too with a comparatively small and inexpensive Drive effectively accelerated and at the end of the Switch-off movement can also be braked reliably.
Der bewegliche Nennstromkontakt wird wesentlich langsamer bewegt als der mit ihm über ein die Geschwindigkeit reduzierendes Hebelgestänge verbundene Schaltstift. Die Lebensdauer der Nennstromkontakte wird, wegen der kleineren mechanischen Beanspruchung, vorteilhaft erhöht, was die Verfügbarkeit des Leistungsschalters wesentlich verbessert. Der bewegliche Nennstromkontakt ist zudem in einem Volumen untergebracht, welches von dem Bereich des Leistungsschalters, in dem vom Lichtbogen erzeugte Heissgase und Abbrandpartikel auftreten, vollständig getrennt ist. Diese Heissgase und Abbrandpartikel können deshalb die Nennstromkontakte nicht negativ beeinflussen, wodurch deren Standfestigkeit und damit ihre Lebensdauer vorteilhaft gesteigert wird.The moving nominal current contact becomes much slower than moving with him over a speed reducing lever linkage connected switching pin. The Lifetime of the nominal current contacts is, because of the smaller mechanical stress, advantageously increases what the Availability of the circuit breaker significantly improved. The movable nominal current contact is also in one volume housed by the area of the Circuit breaker, in the hot gases generated by the arc and combustion particles occur, is completely separated. These hot gases and combustion particles can therefore Do not adversely affect the nominal current contacts, causing their Stability and thus their lifespan advantageous is increased.
Eine weitere vorteilhafte Verbilligung des erfindungsgemässen Leistungsschalters ergibt sich dadurch, dass die Abbrandkontaktanordnungen und teilweise auch die Gehäuseteile aus Gleichteilen spiegelbildlich zu einer Symmetrieebene aufgebaut sind.Another advantageous reduction in price Circuit breaker according to the invention results from that the erosion contact arrangements and partly also the Housing parts made of identical parts mirrored to one Plane of symmetry are built.
Als Mittel für die Erhöhung des Blasdrucks weist der Leistungsschalter mindestens eine Kompressionseinheit auf mit mindestens einer ersten Kolben-Zylinder-Anordnung, welche mindestens zwei hintereinander geschalteten Kolben aufweist, von denen ein erster Kompressionskolben das isolierende Medium in einem ersten Kompressionsvolumen vorkomprimiert, und ein zweiter Kompressionskolben das vorkomprimierte isolierende Medium in einem zweiten, vom ersten Kompressionsvolumen abgetrennten, Kompressionsvolumen weiter komprimiert. Dieses weiter komprimierte isolierende Medium wird durch mindestens einen Einspritzkanal direkt in das Zentrum der Lichtbogenzone eingebracht. Durch diese Kompression in zwei aufeinander folgenden Stufen wird ein besonders hoher Blasdruck erreicht, der eine besonders intensive Beblasung des Lichtbogens erlaubt.As a means of increasing the blowing pressure, the Circuit breaker at least one compression unit with at least one first piston-cylinder arrangement, which have at least two pistons connected in series has, of which a first compression piston insulating medium in a first compression volume pre-compressed, and a second compression piston that precompressed isolating medium in a second, from first compression volume separated, compression volume further compressed. This further compressed isolating Medium is directly in through at least one injection channel introduced the center of the arc zone. Through this Compression in two successive stages becomes one particularly high blowing pressure achieved, the one particularly intense blowing of the arc allowed.
Die weiteren Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche.The further refinements of the invention are objects of the dependent claims.
Die Erfindung, ihre Weiterbildung und die damit erzielbaren Vorteile werden nachstehend anhand der Zeichnung, welche lediglich einen möglichen Ausführungsweg darstellt, näher erläutert.The invention, its further development and the achievable with it Advantages are shown below using the drawing, which represents only one possible way of execution, closer explained.
Es zeigen:
Bei allen Figuren sind gleich wirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Alle für das unmittelbare Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Elemente sind nicht dargestellt.In all figures, elements with the same effect are the same Provide reference numerals. All for the immediate Understanding of the invention are not necessary elements not shown.
Die Fig.1 zeigt einen schematisch dargestellten Schnitt
durch die Kontaktzone 1 der Löschkammer einer
Ausführungsform eines erfindungsgemässen Leistungsschalters
im eingeschalteten Zustand. Die Löschkammer ist zentrisch
symmetrisch um eine zentrale Achse 2 angeordnet. Entlang
dieser zentralen Achse 2 erstreckt sich ein zylindrisch
ausgebildeter, metallischer Schaltstift 3, der mittels eines
nicht dargestellten Antriebs entlang der zentralen Achse 2
beweglich ist. Der Schaltstift 3 weist eine dielektrisch
günstig geformte Spitze 4 auf, die bei Bedarf mit einem
elektrisch leitenden, abbrandbeständigen Material versehen
werden kann. Im eingeschalteten Zustand überbrückt der
Schaltstift 3 elektrisch leitend einen Abstand a zwischen
zwei Abbrandkontaktanordnungen 5,6.1 shows a schematically represented section
through the
Die Abbrandkontaktanordnung 5 weist einen schematisch
dargestellten Kontaktkorb 7 auf, der elektrisch leitend mit
einem Absatz eines plattenförmig ausgebildeten Trägers 8 aus
Metall verbunden ist. Der Kontaktkorb 7 weist Kontaktfinger
aus Metall auf, welche federnd auf der Oberfläche des
Schaltstifts 3 aufliegen. Auf der der
Abbrandkontaktanordnung 6 zugewandten Seite des Trägers 8
ist eine Abbrandplatte 9 mit Hilfe eines der bekannten
Verfahren mit diesem Träger 8 verbunden worden, und zwar so,
dass die Enden 10 der Kontaktfinger gegen Abbrand geschützt
sind. Die Abbrandplatte 9 ist vorzugsweise aus Graphit
gefertigt, sie kann jedoch auch aus anderen elektrisch
leitenden, abbrandbeständigen Materialien wie beispielsweise
gesinterten Wolframkupferverbindungen bestehen. Die dem
Träger 8 abgewandte Oberfläche der Abbrandplatte 9 wird
mittels einer ringförmig ausgebildeten Abdeckung 36 aus
einem abbrandbeständigen Isoliermaterial gegen
Lichtbogeneinwirkung geschützt. Zudem wird durch die
Abdeckung 36 verhindert, dass der Lichtbogenfusspunkt zu
weit in das Speichervolumen 17 hinein wandert.The
Die Abbrandkontaktanordnung 6 entspricht im Aufbau der
Abbrandkontaktanordnung 5, allerdings ist sie
spiegelbildlich zu dieser angeordnet. Eine strichpunktierte
Linie 11 deutet die Spiegelungsebene an. Die
Abbrandkontaktanordnung 6 weist einen schematisch
dargestellten Kontaktkorb 12 auf, der elektrisch leitend mit
einem Absatz eines plattenförmig ausgebildeten Trägers 13
aus Metall verbunden ist. Der Kontaktkorb 12 weist
Kontaktfinger aus Metall auf, welche federnd auf der
Oberfläche des Schaltstifts 3 aufliegen. Auf der der
Abbrandkontaktanordnung 5 zugewandten Seite des Trägers 13
ist eine Abbrandplatte 14 mit Hilfe eines der bekannten
Verfahren mit diesem Träger 13 verbunden worden, und zwar
so, dass die Enden 15 der Kontaktfinger gegen Abbrand
geschützt sind. Die Abbrandplatte 14 ist vorzugsweise aus
Graphit gefertigt, sie kann jedoch auch aus anderen
elektrisch leitenden, abbrandbeständigen Materialien wie
beispielsweise gesinterten Wolframkupferverbindungen
bestehen. Die dem Träger 13 abgewandte Oberfläche der
Abbrandplatte 14 wird mittels einer ringförmig ausgebildeten
Abdeckung 41 aus einem abbrandbeständigen Isoliermaterial
gegen Lichtbogeneinwirkung geschützt. Zudem wird durch die
Abdeckung 41 verhindert, dass der Lichtbogenfusspunkt zu
weit in das Speichervolumen 17 hinein wandert. Die beiden
Abdeckungen 36 und 41 bilden bei dieser Ausführungsvariante
einen ringförmigen Düsenkanal, dessen Engnis den Abstand a
aufweist.The structure of the
Zwischen den Trägern 8 und 13 ist eine konzentrisch zur
zentralen Achse 2 angeordnete ringförmige Trennwand 16 aus
Isoliermaterial eingespannt. Die Träger 8 und 13 und die
Trennwand 16 schliessen ein ringförmig ausgebildetes
Speichervolumen 17 ein, welches für die Speicherung des für
die Beblasung des Lichtbogens vorgesehenen
druckbeaufschlagten Isoliergases ausgelegt ist. Der Träger 8
stellt eine Stirnseite eines zylinderförmig ausgebildeten,
vollständig von metallischen Wänden umschlossenen
Auspuffvolumens 18 dar. Der Träger 13 stellt eine Stirnseite
eines zylinderförmig ausgebildeten, vollständig von
metallischen Wänden umschlossenen Auspuffvolumens 19 dar.
Wenn eine Nennstrombahn vorgesehen ist, so stellt diese im
eingeschalteten Zustand des Leistungsschalters die
elektrisch leitende Verbindung zwischen den metallischen
Wänden der beiden Auspuffvolumina 18 und 19 dar.Between the
Der Träger 13 ist mit einer Bohrung 20 versehen, die mit
einem schematisch dargestellten Rückschlagventil 21
verschlossen ist. An die Bohrung 20 ist eine Leitung 22
angeschlossen, welche das von einer mit dem Schaltstift 3 in
Wirkverbindung stehenden Kolben-Zylinder-Anordnung bei einem
Ausschaltvorgang komprimierte Isoliergas zum Speichervolumen
17 führt. Ein Einströmen des druckbeaufschlagten
Isoliergases in das Speichervolumen 17 ist jedoch nur dann
möglich, wenn im Speichervolumen 17 ein niedrigerer Druck
herrscht als in der Leitung 22. The
Die Fig.2 zeigt einen schematisch dargestellten Schnitt
durch die Kontaktzone 1 einer Ausführungsform der
Löschkammer eines erfindungsgemässen Leistungsschalters
während des Ausschaltens. Der Schaltstift 3 hat im Verlauf
seiner Ausschaltbewegung in Richtung des Pfeils 27 zwischen
den Abbrandplatten 9 und 14 einen Lichtbogen 23 gezogen. Der
Lichtbogen 23 beaufschlagt das ihn umgebende Isoliergas
thermisch und erhöht dadurch kurzzeitig den Druck in diesem
im Innern zwischen den Abbrandkontaktanordnungen 5 und 6
gelegenen und als Lichtbogenzone 24 bezeichneten Bereich der
Löschkammer. Das druckbeaufschlagte Isoliergas wird im
Speichervolumen 17 kurzzeitig gespeichert. Ein Teil des
druckbeaufschlagten Isoliergases strömt jedoch einerseits
durch eine Öffnung 25 in das angrenzende Auspuffvolumen 18
und andererseits durch eine Öffnung 26 in das angrenzende
Auspuffvolumen 19 ab.2 shows a schematically represented section
through the
Der Schaltstift 3 ist mit einer Kolben-Zylinder-Anordnung
verbunden, in welcher bei einem Ausschaltvorgang Isoliergas
komprimiert wird. Dieses komprimierte Isoliergas wird, wie
ein Pfeil 28 andeutet, durch die Leitung 22 in das
Speichervolumen 17 eingeleitet, wenn im Speichervolumen 17
ein niedrigerer Druck herrscht als in der Leitung 22. Dies
ist beispielsweise dann der Fall, wenn der Lichtbogen 23 so
stromschwach ist, dass er die Lichtbogenzone 24 nicht
intensiv genug aufheizen kann. Wenn jedoch ein stromstarker
Lichtbogen 23 die Lichtbogenzone 24 sehr stark aufheizt,
sodass ein grosser Druck des Isoliergases im Speichervolumen
17 auftritt, öffnet sich nach dem Überschreiten eines
vorgegebenen Grenzwerts ein Überdruckventil 29 und der
überschüssige Druck wird in das Auspuffvolumen 18 hinein
abgebaut. Es ist aber auch möglich, auf das Überdruckventil
29 zu verzichten, wenn die Öffnungen 25 und 26 entsprechend
dimensioniert sind. The
Wird der Lichtbogen 23 in Rotation um die zentrale Achse 2
versetzt, so wird dadurch bekanntlich die Aufheizung der
Lichtbogenzone 24 wesentlich verstärkt. Die Fig.3 zeigt
einen Teilschnitt durch eine mit Blasspulen 30 und 31
versehene Kontaktzone eines erfindungsgemässen
Leistungsschalters im ausgeschalteten Zustand. Das
magnetische Feld der Blasspulen 30 und 31 versetzt in
bekannter Weise den Lichtbogen 23 beim Ausschalten in
Rotation. Die Blasspule 30 ist in eine Vertiefung des
Trägers 8 eingelassen, wobei das eine Wicklungsende 32 eine
metallisch blanke Kontaktfläche aufweist, welche mittels
einer Schraube 33 gegen die metallisch blanke Oberfläche des
Trägers 8 gedrückt wird. Das Wicklungsende 32 ist damit
elektrisch leitend verbunden mit dem Träger 8. Zwischen der
übrigen, dem Träger 8 zugewandten Oberfläche der Blasspule
30 und dem Träger 8 ist eine elektrische Isolation 34
vorgesehen. Diese Isolation 34 distanziert zudem die
Windungen der Blasspule 30 voneinander. Das andere
Wicklungsende 35 der Blasspule 30 ist elektrisch leitend mit
der Abbrandplatte 9 verbunden. Die dem Träger 8 abgewandte
Oberfläche der Blasspule 30 und ein Teil der Oberfläche der
Abbrandplatte 9 wird mittels einer Abdeckung 36 aus einem
abbrandbeständigen Isoliermaterial gegen
Lichtbogeneinwirkung geschützt.If the
Die Blasspule 31 ist in eine Vertiefung des Trägers 13
eingelassen, wobei das eine Wicklungsende 37 eine metallisch
blanke Kontaktfläche aufweist, welche mittels einer Schraube
38 gegen die metallisch blanke Oberfläche des Trägers 13
gedrückt wird. Das Wicklungsende 37 ist damit elektrisch
leitend verbunden mit dem Träger 13. Zwischen der übrigen,
dem Träger 13 zugewandten Oberfläche der Blasspule 31 und
dem Träger 13 ist eine elektrische Isolation 39 vorgesehen.
Diese Isolation 39 distanziert zudem die Windungen der
Blasspule 31 voneinander. Das andere Wicklungsende 40 der
Blasspule 31 ist elektrisch leitend mit der Abbrandplatte 14
verbunden. Die dem Träger 13 abgewandte Oberfläche der
Blasspule 31 und ein Teil der Oberfläche der Abbrandplatte
14 wird mittels einer Abdeckung 41 aus einem
abbrandbeständigen Isoliermaterial gegen
Lichtbogeneinwirkung geschützt.The
Die beiden Blasspulen 30 und 31 sind so angeordnet, dass
sich die durch diese Blasspulen 30 und 31 erzeugten
Magnetfelder gegenseitig verstärken. Die Blasspulen 30 und
31 können in jeder der Ausführungsvarianten des vorliegenden
Leistungsschalters eingesetzt werden. Die beiden Abdeckungen
36 und 41 bilden bei dieser Ausführungsvariante einen
ringförmigen Düsenkanal, dessen Engnis den Abstand a
aufweist, und der sich in radialer Richtung aufweitet, bis
er in das Speichervolumen 17 übergeht.The two
Die Fig.4 zeigt einen stark vereinfachten Schnitt durch
einen erfindungsgemässen, schematisch dargestellten
Leistungsschalter, in der rechten Hälfte der Figur ist der
Leistungsschalter im eingeschalteten Zustand dargestellt, in
der linken Hälfte der Figur ist der Leistungsschalter im
ausgeschalteten Zustand dargestellt. Der Leistungsschalter
ist konzentrisch um die zentrale Achse 2 aufgebaut. Das mit
Isoliergas unter Druck, vorzugsweise SF6-Gas, gefüllte
Auspuffvolumen 18 wird von dem Träger 8, einer mit diesem
verbundenen, zylindrisch ausgebildeten Gehäusewand 42 und
einem dem Träger 8 gegenüberliegenden, druckdicht mit der
Gehäusewand 42 verschraubten Verschlussdeckel 43
eingeschlossen. Der Verschlussdeckel 43 ist im Zentrum mit
einer zylindrisch ausgebildeten, in Richtung der Öffnung 25
erstreckten Strömungsablenkung 44 versehen. Die Gehäusewand
42 und der Verschlussdeckel 43 sind, ebenso wie der Träger
8, in der Regel aus einem elektrisch gut leitenden Metall
hergestellt. 4 shows a greatly simplified section through a circuit breaker according to the invention, shown schematically, in the right half of the figure the circuit breaker is shown in the switched-on state, in the left half of the figure the circuit breaker is shown in the switched-off state. The circuit breaker is constructed concentrically around the
Die Gehäusewand 42 ist mit einem zylindrisch ausgebildeten
Isolierrohr 45 druckdicht verbunden. Auf der der Gehäusewand
42 entgegengesetzten Seite ist das Isolierrohr 45 druckdicht
mit einer weiteren zylindrisch ausgebildeten Gehäusewand 46
verbunden. Die Gehäusewand 46 ist genau gleich ausgebildet
wie die Gehäusewand 42, sie ist jedoch spiegelbildlich zu
ihr angeordnet, wobei die strichpunktierte Linie 11 die
Spiegelungsebene andeutet. Das Isolierrohr 45 ist
konzentrisch zur isolierenden Trennwand 16 angeordnet. Diese
Gehäusewand 46 ist mit dem Träger 13 verbunden. Das mit
Isoliergas unter Druck, vorzugsweise SF6-Gas, gefüllte
Auspuffvolumen 19 wird von dem Träger 13, der mit diesem
verbundenen, Gehäusewand 46 und einem dem Träger 13
gegenüberliegenden, druckdicht mit der Gehäusewand 46
verschraubten Deckel 47 eingeschlossen. Der Deckel 47 ist im
Zentrum mit einem Zylinder 48 versehen. Die Gehäusewand 46
und der Deckel 47 sind, ebenso wie der Träger 13, in der
Regel aus einem elektrisch gut leitenden Metall hergestellt.
Zwischen den beiden Gehäusewänden 42 und 46 ist ein Abstand
b vorgesehen. Die Gehäusewand 42 ist aussen mit
Befestigungsmöglichkeiten für Stromanschlüsse 49 versehen.
Die Gehäusewand 46 ist ebenfalls aussen mit
Befestigungsmöglichkeiten für Stromanschlüsse 50 versehen.
Das Isolierrohr 45 ist in einer durch die beiden
Gehäusewände 42 und 46 gebildeten, ringförmig ausgebildeten
Vertiefung angeordnet, wodurch die durch den Druck in den
Auspuffvolumina 18 und 19 hervorgerufenen Zugkräfte, die das
Isolierrohr 45 in axialer Richtung beanspruchen, minimiert
werden. Infolge dieser vertieften Anordnung ist die äussere
Oberfläche des Isolierrohrs 45 besonders gut gegen
Transportschäden geschützt.The
In dem Zylinder 48 gleitet ein Kompressionskolben 51, der
mit dem Schaltstift 3 verbunden ist. Der Kompressionskolben
51 ist so ausgebildet und mit Kolbenringen aus
Isoliermaterial versehen, dass keine Streuströme vom
Schaltstift 3 her in die Wand des Zylinders 48 fliessen
können. Der Kompressionskolben 51 verdichtet bei der
Ausschaltbewegung des Schaltstifts 3 das in dem Zylinder 48
befindliche Isoliergas. Das verdichtete Isoliergas strömt
durch die schematisch dargestellten Leitungen 22 und 22a in
das Speichervolumen 17 ein, wenn die Druckverhältnisse in
diesem Volumen dies zulassen. Wenn in diesem Zylinder 48 ein
zu hoher Kompressionsdruck auftreten sollte, so kann dieser
durch ein nicht dargestelltes Überdruckventil in das
Auspuffvolumen 19 hinein abgebaut werden.A
Der Kompressionskolben 51, die Leitungen 22 bzw. 22a und das
Rückschlagventil 21 können bei möglichen anderen
Ausführungsvarianten dieses Leistungsschalters auch
weggelassen werden.The
Der Schaltstift 3 wird durch einen nicht dargestellten
Antrieb bewegt. An den Schaltstift 3 ist mindestens ein
Hebel 52 angelenkt. Ein Ende des Hebels 52 ist drehbar in
einer mit dem Schaltstift 3 verbundenen Lagerung 52a
gehalten. Das andere Ende des Hebels 52 ist hier drehbar und
verschiebbar in der Gehäusewand 46 gelagert. Mit dem
Hebel 52 ist eine Schwinge 53 drehbar verbunden, welche die
vom Hebel 52 ausgeübte Kraft auf eine angelenkte Stange 54
überträgt. Die Stange 54 bewegt sich parallel zur Richtung
der zentralen Achse 2, sie wird hier in der Gehäusewand 46
und im Träger 13 reibungsarm geführt. Das andere Ende der
Stange 54 ist mit einem schematisch als Dreieck
dargestellten Fingerkorb 55 verbunden. Der Fingerkorb 55
dient als Halterung für eine Vielzahl federnd aufgehängter
Kontaktfinger 56. Um ein Verkanten zu vermeiden, sind
mindestens zwei derartige Hebelgestänge für die Betätigung
des Fingerkorbs 55 vorgesehen, wie dies in der Fig.4
dargestellt ist. Die Kontaktfinger 56 bilden im
eingeschalteten Zustand den beweglichen Teil der
Nennstrombahn des Leistungsschalters. Im rechten Teil der
Fig.4 ist der Fingerkorb 55 im eingeschalteten Zustand des
Leistungsschalters dargestellt, die Kontaktfinger 56
überbrücken in dieser Position den Abstand b elektrisch
leitend. Der Strom durch den Leistungsschalter fliesst dann
beispielsweise von den Stromanschlüssen 49 durch die
Gehäusewand 42, durch die Kontaktfinger 56 und die
Gehäusewand 46 zu den Stromanschlüssen 50.The
Der Raum 57, in dem dieser bewegliche Teil der Nennstrombahn
untergebracht ist, wird durch die isolierende Trennwand 16
und die Träger 8 und 13 sehr vorteilhaft vollständig von der
Lichtbogenzone 24 abgetrennt, sodass keine in der
Lichtbogenzone 24 erzeugten Abbrandpartikel in den Bereich
der Nennstromkontakte gelangen und diese negativ
beeinflussen können. Die Lebensdauer der Nennstromkontakte,
insbesondere die Abriebbeständigkeit der Kontaktflächen,
wird dadurch sehr vorteilhaft erhöht, was eine vorteilhaft
erhöhte Verfügbarkeit des Leistungsschalters zur Folge hat.The
Die Hebelgestänge, welche aus jeweils einem Hebel 52, einer
Schwinge 53 und einer Stange 54 bestehen sind so ausgelegt,
dass die vom nicht dargestellten Antrieb erzeugte,
vergleichsweise hohe Ausschaltgeschwindigkeit des
Schaltstifts 3, welche im Bereich von 10 m/sec bis 20 m/sec
liegt, umgesetzt wird in eine etwa um das Zehnfache kleinere
Ausschaltgeschwindigkeit des Fingerkorbs 55 von etwa 1 m/sec
bis 2 m/sec. Infolge dieser langsameren Bewegung des
Fingerkorbs 55 ist die mechanische Beanspruchung desselben
und auch die der Kontaktfinger 56 vorteilhaft klein, sodass
diese Bauteile vergleichsweise leicht und massearm
ausgeführt werden können, da sie keinen grossen mechanischen
Beanspruchungen standhalten müssen. Auf die Kontaktfinger 56
wirken, wegen der vergleichsweise kleinen Geschwindigkeit,
keine grossen mechanischen Reaktionskräfte ein, sodass die
Federn, welche die Kontaktfinger 56 gegen die auf den
Gehäusewänden 42 und 46 vorgesehenen Kontaktflächen drücken,
vergleichsweise schwach ausgelegt werden können. Die
Abnutzung der Kontaktstellen der Kontaktfinger 56 und der
Kontaktflächen auf denen die Kontaktfinger 56 gleiten wird,
infolge der vergleichsweise geringen Federkräfte, wesentlich
verringert.The lever linkage, which each consist of a
Der Schaltstift 3 wird einerseits mit Hilfe des in dem
Zylinder 48 gleitenden Kompressionskolbens 51 geführt und
andererseits in einem Führungsteil 58. Das Führungsteil 58
ist mittels sternförmig angeordneter Rippen mit dem Träger
13 verbunden. Auch hier ist konstruktiv sichergestellt, dass
keine Streuströme vom Schaltstift 3 in das Führungsteil 58
fliessen können.The
Bei den beschriebenen Ausführungen der Leistungskontakte des Leistungsschalters sind die Kontaktelemente jeweils als Gleichteile ausgebildet, welche spiegelbildlich angeordnet sind. Die Verwendung von gleichen Teilen verbilligt vorteilhaft die Herstellungskosten des Leistungsschalters und vereinfacht zudem die Lagerhaltung für dessen Ersatzteile.In the described versions of the power contacts Circuit breakers are the contact elements each as Common parts formed, which are arranged in mirror image are. The use of equal parts is cheaper advantageous the manufacturing cost of the circuit breaker and also simplifies warehousing for it Spare Parts.
Die Fig.5 zeigt einen ersten stark vereinfachten Teilschnitt
durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemässen
Leistungsschalters, wobei diese Schnittfläche gegenüber den
in den Fig.1 bis 4 dargestellten Schnittflächen um 90° um
die zentrale Achse 2 gedreht ist. In der linken Hälfte der
Fig.5 ist der Leistungsschalter im eingeschalteten Zustand
dargestellt, in der rechten Hälfte der Fig.5 ist der
Leistungsschalter nach der Zurücklegung von etwa einem
Drittel des Ausschalthubes dargestellt. Der
Leistungsschalter ist mit zwei baugleich ausgebildeten
Kompressionseinheiten 60 und 61 für die Kompression des
Isoliergases versehen, welche starr mit dem Träger 13
verbunden sind. Es ist auch möglich, lediglich eine
Kompressionseinheit 60 vorzusehen oder auch eine Vielzahl
von ihnen. Die Kompressionseinheiten 60 und 61 sind so in
den Träger 13 eingelassen, dass die aus ihnen austretenden
Einspritzkanäle 62 und 63, welche in die Lichtbogenzone 24
einmünden, möglichst kurz ausgebildet sind, sodass sie ein
geringes Totvolumen aufweisen. Der Einspritzkanal 62 ist der
Kompressionseinheit 60 zugeordnet, der Einspritzkanal 63 ist
der Kompressionseinheit 61 zugeordnet. Die Achse der
Einspritzkanäle 62 und 63 durchdringt in der Regel das
Zentrum der Lichtbogenzone 24, weil bei dieser Ausrichtung
der Einspritzkanäle 62 und 63 das Isoliergas unter Druck den
Lichtbogen 23 am wirksamsten beblasen kann. Es ist aber auch
vorstellbar, dass sich diese Achsen nicht im Zentrum der
Lichtbogenzone 24 treffen.5 shows a first, greatly simplified partial section
by a first embodiment of an inventive
Circuit breaker, this interface compared to the
1 to 4 shown by 90 °
the
Durch die Veränderung des Eintrittswinkels der
Einspritzkanäle 62 und 63 ist es möglich, die Beblasung des
Lichtbogens 23 zu optimieren und die Druckerzeugung infolge
der thermischen Auswirkungen des Lichtbogens 23 auf das
eingespritzte Isoliergas unter Druck wirkungsvoll zu
steigern. Das druckbeaufschlagte Isoliergas kann auch in
einen Ringkanal geleitet werden, der die Lichtbogenzone 24
konzentrisch umgibt. Von diesem Ringkanal aus führen dann
eine Vielzahl von auf dem Umfang verteilten Einspritzkanälen
in die Lichtbogenzone 24.By changing the entry angle of the
Die Kompressionseinheit 60 ist zylindrisch aufgebaut, sie
weist eine parallel zur zentralen Achse 2 verlaufende Achse
64 und ein erstes Kompressionsvolumen 65 auf, welches im
eingeschalteten Zustand des Leistungsschalters grösser ist,
als ein nachgeschaltetes zweites Kompressionsvolumen 66. Das
erste Kompressionsvolumen 65 wird durch einen ersten
Kompressionskolben 67 beaufschlagt. Das zweite
Kompressionsvolumen 66 wird durch einen zweiten
Kompressionskolben 68 beaufschlagt. Die beiden
Kompressionskolben 67 und 68 sind in üblicher Weise mit
nicht dargestellten Kolben- und Dichtungsringen
ausgestattet. Der zweite Kompressionskolben 68 durchdringt
den ersten Kompressionskolben 67 gleitend und abgedichtet in
dessen Zentrum. Die dem zweiten Kompressionsvolumen 66
zugewandte Seite des zweiten Kompressionskolbens 68 ist, wie
aus der Fig.7 besser ersichtlich, an der Oberfläche mit
längs erstreckten Nuten 69 versehen. Die Abmessungen des
ersten Kompressionsvolumens 65 sind auf die Abmessungen des
zweiten Kompressionsvolumens 66 so abgestimmt, dass ein
hinreichend hoher Blasdruck für die Beblasung des
Lichtbogens 23 erzeugt wird.The
Der erste Kompressionskolben 67 wird mittels einer
angelenkten Stange 70 bewegt. Die Stange 70 ist am anderen
Ende gelenkig mit einem auf einem Zahnrad 71 befestigten
Lagerpunkt 72 verbunden. Der zweite Kompressionskolben 68
wird mittels einer angelenkten Stange 73 bewegt. Die Stange
73 ist am anderen Ende gelenkig mit einem auf dem Zahnrad 71
befestigten Lagerpunkt 74 verbunden. Das Zahnrad 71 weist
ein Zentrum 75 auf, welches in der Gehäusewand 46 drehbar
gelagert ist. Der Zahnkranz des Zahnrads 71 greift in eine
in die Oberfläche des Schaltstifts 3 eingelassene Zahnstange
76 ein. Wenn sich der Schaltstift 3 in Ausschaltrichtung,
also in Richtung des Pfeils 27, bewegt, so dreht sich das
durch diesen angetriebene Zahnrad 71 in Richtung des Pfeils
77 und die Kompressionseinheit 60 wird dadurch angetrieben.The
Die Kompressionseinheit 61 ist zylindrisch aufgebaut, sie
weist eine parallel zur zentralen Achse 2 verlaufende Achse
78 und ein erstes Kompressionsvolumen 79 auf. Die beiden
Achsen 64 und 78 liegen in einer Ebene mit der zentralen
Achse 2. Das erste Kompressionsvolumen 79 ist im
eingeschalteten Zustand des Leistungsschalters grösser als
ein nachgeschaltetes zweites Kompressionsvolumen 80. Das
erste Kompressionsvolumen 79 wird durch einen ersten
Kompressionskolben 81 beaufschlagt. Das zweite
Kompressionsvolumen 80 wird durch einen zweiten
Kompressionskolben 82 beaufschlagt. Die beiden
Kompressionskolben 81 und 82 sind in üblicher Weise mit
nicht dargestellten Kolben- und Dichtungsringen
ausgestattet. Der zweite Kompressionskolben 82 durchdringt
den ersten Kompressionskolben 81 gleitend und abgedichtet in
dessen Zentrum. Die dem zweiten Kompressionsvolumen 80
zugewandte Seite des zweiten Kompressionskolbens 82 ist, wie
aus der Fig.7 besser ersichtlich, an der Oberfläche mit
längs erstreckten Nuten 69 versehen. Die Abmessungen des
ersten Kompressionsvolumens 79 sind auf die Abmessungen des
zweiten Kompressionsvolumens 80 so abgestimmt, dass ein
hinreichend hoher Blasdruck für die Beblasung des
Lichtbogens 23 erzeugt wird.The
Der erste Kompressionskolben 81 wird mittels einer
angelenkten Stange 83 bewegt. Die Stange 83 ist am anderen
Ende gelenkig mit einem auf einem Zahnrad 84 befestigten
Lagerpunkt 85 verbunden. Der zweite Kompressionskolben 82
wird mittels einer angelenkten Stange 86 bewegt. Die Stange
86 ist am anderen Ende gelenkig mit einem auf dem Zahnrad 84
befestigten Lagerpunkt 87 verbunden. Das Zahnrad 84 weist
ein Zentrum 88 auf, welches in der Gehäusewand 46 drehbar
gelagert ist. Der Zahnkranz des Zahnrads 84 greift in eine
in die Oberfläche des Schaltstifts 3 eingelassene Zahnstange
89 ein. Wenn sich der Schaltstift 3 in Ausschaltrichtung,
also in Richtung des Pfeils 27, bewegt, so dreht sich das
durch diesen angetriebene Zahnrad 84 in Richtung des Pfeils
90 und die Kompressionseinheit 61 wird dadurch angetrieben.The
Die Fig.7 zeigt einen dritten stark vereinfachten
Teilschnitt durch eine dritte Ausführungsform eines
erfindungsgemässen Leistungsschalters, diese Anordnung
basiert auf der in Fig.5 auf der rechten Seite gezeigten
Anordnung. Sie zeigt zudem einige konstruktive Details der
Kompressionseinheiten 60 und 61, die den Fig.5 und 6 wegen
des dortigen vergleichsweise kleinen Massstabs schwerer zu
entnehmen sind. Die Kompressionseinheiten 60 und 61 weisen
jeweils ein Gehäuse 91 auf, in welches Zylinder für die
jeweiligen ersten 67 bzw. 81 und zweiten Kompressionskolben
68 bzw. 82 eingearbeitet sind. Der das erste
Kompressionsvolumen 65 bzw. 79 begrenzende Zylinder weist
jeweils eine Wand auf, welche von Bohrungen 92 durchsetzt
wird. Die Bohrungen 92 sind so positioniert, dass sie im
eingeschalteten Zustand des Leistungsschalters das erste
Kompressionsvolumen 65 bzw. 79 mit dem Auspuffvolumen 19
verbinden, sodass das Isoliergas dieses Volumen auffüllen
kann, dies entspricht der in der Fig.5 auf der linken Seite
dargestellten Position. Sobald die Ausschaltbewegung des
Schaltstifts 3 in Richtung des Pfeils 27 beginnt,
verschliesst der jeweilige erste Kompressionskolben 67 bzw.
81 diese Bohrungen 92 und das erste Kompressionsvolumen 65
bzw. 79 ist abgeschlossen.7 shows a third, greatly simplified
Partial section through a third embodiment of a
Circuit breaker according to the invention, this arrangement
is based on that shown in Fig.5 on the right
Arrangement. It also shows some constructive details of the
Die Fig.7 zeigt zudem im Verlauf des Einspritzkanals 63 ein
schematisch angedeutetes Überdruckventil 93, welches erst
nach dem Überschreiten eines vorgegebenen Schwellenwerts des
Drucks des Isoliergases im zweiten Kompressionsvolumen 80
das Abströmen dieses hochdruckbeaufschlagten Isoliergases
durch den Einspritzkanal 63 in die Lichtbogenzone 24
zulässt. Diese Schwellenwerte können im Bereich um 100 bar
liegen. Es wird dabei darauf geachtet, dass sowohl der
Einspritzkanal 63 als auch das Überdruckventil 93 ein
möglichst geringes Totvolumen aufweisen, um eine Reduzierung
des Drucks des strömenden hochdruckbeaufschlagten
Isoliergases zu vermeiden, sodass der gesamte in der
Kompressionseinheit 61 erzeugte Druck für die Beblasung des
Lichtbogens 23 zur Verfügung steht. Es ist nun durchaus
möglich, lediglich eine der beiden Kompressionseinheiten 60
und 61 mit dem Überdruckventil 93 auszustatten, was den
Vorteil mit sich bringt, dass während der Beblasung des
Lichtbogens 23 durch das in der ersten Kompressionseinheit
60 erzeugten Druckgas eine plötzliche Steigerung der
Intensität der Beblasung auftritt, wenn das Überdruckventil
93 den Einspritzkanal 63 zusätzlich freigibt für die von der
Kompressionseinheit 61 her mit höherem Druck erfolgende
Einspritzung von Isoliergas. Wenn mehrere
Kompressionseinheiten vorgesehen sind, so kann der Einbau
einer Anzahl von Überdruckventilen 93 und ihre
Ansprechdrücke entsprechend den Betriebsanforderungen
optimiert werden.7 also shows in the course of the
Die separaten Kompressionseinheiten 60 und 61, wie sie
beispielsweise in den Fig.5 bis 7 dargestellt sind, könnten
auch als eine einzige, zusammenhängende Kompressionseinheit
ausgebildet sein. Diese Kompressionseinheit wäre dann
ringförmig um die zentrale Achse 2 herum aufgebaut. Der
erste Kompressionskolben wäre als geschlossener Ring
ausgebildet, der in einem ringförmigen ersten
Kompressionsvolumen arbeiten würde. Der zweite
Kompressionskolben könnte ebenfalls als ringförmiger Kolben
ausgebildet sein, welcher in einem entsprechend gestalteten
zweiten Kompressionsvolumen arbeiten würde. Es ist aber auch
vorstellbar, dass der erste Kompressionskolben als
geschlossener Ring ausgebildet ist, während der zweite
Kompressionskolben aus einer Vielzahl von einzelnen, auf
diesem Ring verteilten Einzelkolben, welche in einer
entsprechenden Anzahl von zylindrisch ausgebildeten zweiten
Kompressionsvolumina gleiten, aufgebaut ist.The
Der voranstehend beschriebene Antrieb der
Kompressionseinheiten 60 und 61, mittels der in den
Schaltstift 3 eingearbeiteten Zahnstangen 76 und 89 in
welche Zahnräder 71 bzw. 84 eingreifen, welche mit einer
Drehung um 180° den gesamten Ausschalthub der
Kompressionseinheiten 60 und 61 bewirken, stellt lediglich
eine der Antriebsmöglichkeiten dar. Mittels eines weiteren
Hebelgestänges, welches Kniehebel aufweist, die an den
Schaltstift 3 angelenkt sind, lassen sich die
Kompressionseinheiten 60 und 61 direkt und wirkungsvoll
bewegen.The drive described above
Es ist auch möglich, an der Stelle der Kompressionseinheiten
60 bzw. 61 einen oder mehrere mit in der Regel flüssigem
Isoliergas gefüllte Hochdruckbehälter 94 einzubauen, wie
dies der Fig.8 entnommen werden kann, welche einen vierten
stark vereinfachten Teilschnitt durch eine vierte
Ausführungsform eines erfindungsgemässen Leistungsschalters
zeigt. Bei dem dort gezeigten Hochdruckbehälter 94 ist ein
dem wegführenden Einspritzkanal 63 vorgeschaltetes
Magnetventil 95 vorgesehen. Dieses Magnetventil 95 wird vom
übergeordneten Schutz der Anlage im Falle einer
bevorstehenden Fehlerstromabschaltung, insbesondere bei
einer Kurzschlussabschaltung, elektromagnetisch betätigt,
sodass das druckbeaufschlagte Isoliergas im richtigen
Augenblick durch den Einspritzkanal 63 direkt in die
Lichtbogenzone 24 eingespritzt wird. Das Magnetventil 95
wird nach einer vorgegebenen Öffnungszeit jeweils wieder
geschlossen, um den Verbrauch des hochdruckbeaufschlagten
Isoliergases klein zu halten. Es besteht aber auch die
Möglichkeit, dieses Magnetventil 95 bei jeder Ausschaltung,
unabhängig von der Grösse des Ausschaltstroms, zu öffnen.
Dieser Hochdruckbehälter 94 ist mit einer nicht
dargestellten Drucküberwachung versehen. In den
Hochdruckbehälter 94 ist ein Auge 96 eingearbeitet, an das
eine Druckleitung 97 angeschlossen ist, durch welche
frisches SF6-Gas unter hohem Druck in den Hochdruckbehälter
94 eingespeist wird, welches jeweils das verbrauchte SF6-Gas
ersetzt. Das in den Leistungsschalter beim Schalten
zusätzlich eingespeiste Isoliergas muss nach dem Schalten
wieder aus den Auspuffvolumina 18 und 19 abgeführt und
aufbereitet werden, um eine Überlastung der
druckbeaufschlagten Gehäuseteile zu vermeiden. Das
abgeführte Isoliergas wird in einer Aufbereitungseinrichtung
98 gereinigt, danach erneut mit Druck beaufschlagt und durch
die Druckleitung 97 in den Hochdruckbehälter 94
zurückgespeist. Die Aufbereitungseinrichtung 98 wird in der
Regel neben dem Leistungsschalter auf Erdpotential arbeiten,
sodass ihre nicht dargestellte Zuleitung und die
Druckleitung 97 zumindest teilweise aus Isoliermaterial
gefertigt sein müssen, um den Potentialunterschied
überbrücken zu können.It is also possible to install one or more high-
Die in Fig.8 dargestellte Ausführungsform des
Leistungsschalters kann durch das Weglassen des Zylinders 48
und des Kompressionskolbens 51 vereinfacht werden. Die
Führungsfunktion, die der Kompressionskolben 51 für den
Schaltstift 3 hat, müsste dann allerdings durch ein anderes
Bauelement erbracht werden. Die Druckerzeugung in der
Lichtbogenzone 24 kann mit Hilfe von Blasspulen, wie sie in
der Fig.3 dargestellt sind, insbesondere auch in dem
Zeitbereich der Abschaltung, wo die Druckeinspritzung noch
nicht voll wirksam ist, vorteilhaft verbessert werden. Die
hier aufgezeigten konstruktiven Varianten können, angepasst
an die jeweiligen Betriebsanforderungen, beliebig
miteinander kombiniert werden.The embodiment of the
Circuit breaker can be removed by omitting
Bei der Ausführungsform des Leistungsschalters, bei der die
Druckeinspritzung bei normalen betriebsmässigen
Ausschaltungen nicht ausgelöst wird, ist es sinnvoll, die
durch die thermische Wirkung des Lichtbogens 23 verursachte
Blasdruckerzeugung gezielt zu steigern. Wird der Lichtbogen
23 in Rotation um die zentrale Achse 2 versetzt, so wird
dadurch bekanntlich die Aufheizung der Lichtbogenzone 24
wesentlich verstärkt. Diese Rotation wird in der Regel
dadurch erreicht, dass eine oder mehrere Blasspulen in
bekannter Weise im Bereich der Kontaktzone eines
Leistungsschalters eingebaut werden. Das magnetische Feld
der Blasspulen versetzt den Lichtbogen 23 in Rotation. Bei
dem vorliegenden Leistungsschalter könnten die Blasspulen
jeweils in eine Vertiefung des Trägers 8 bzw. 13 eingelassen
werden, wie dies in der Fig.3 gezeigt ist. Mit dieser
vergleichsweise einfachen und wirksamen Massnahme kann der
Verbrauch des in den Hochdruckbehältern 94 gespeicherten
Isoliergases wesentlich reduziert werden, da die
stromstarken Kurzschlüsse, für deren Abschaltung diese
zusätzliche Hochdruckeinspritzung von Isoliergas dann
wirklich nötig ist, vergleichsweise sehr selten auftreten.In the embodiment of the circuit breaker, in which the
Pressure injection at normal operational
Switching off is not triggered, it makes sense that
caused by the thermal effect of the
Die Fig.9 zeigt einen fünften stark vereinfachten
Teilschnitt durch eine fünfte Ausführungsform eines
erfindungsgemässen Leistungsschalters. Der Hochdruckbehälter
94 ist hier durch ein Einspritzventil 99 verschlossen,
welches direkt und abhängig vom Hub des Schaltstifts 3
angesteuert wird. Eine gestrichelte Wirkungslinie 100, die
den Schaltstift 3 mit dem Einspritzventil 99 verbindet,
deutet dieses Zusammenwirken an. Dieses Einspritzventil 99
wird bei jeder Ausschaltung so betätigt, dass es im
richtigen Augenblick öffnet und, nach einer vorgegebenen
Öffnungszeit, wieder sicher schliesst. Das in den
Leistungsschalter beim Ausschalten zusätzlich eingespeiste
Isoliergas muss auch hier nach dem Schalten wieder aus den
Auspuffvolumina 18 und 19 abgeführt und aufbereitet werden,
um eine Überlastung der druckbeaufschlagten Gehäuseteile zu
vermeiden. Das abgeführte Isoliergas wird in einer
Aufbereitungseinrichtung 98 gereinigt, danach erneut mit
Druck beaufschlagt und durch die Druckleitung 97 in den
Hochdruckbehälter 94 zurückgespeist. Diese
Ausführungsvariante ist besonders für als Generatorschalter
eingesetzte Leistungsschalter geeignet, welche im Betrieb in
der Regel nur eine vergleichsweise kleine Anzahl Schaltungen
ausführen.Figure 9 shows a fifth, greatly simplified
Partial section through a fifth embodiment of a
Circuit breaker according to the invention. The
Für Generatorschalter ist auch der Einsatz von
Hochdruckbehältern 94 vorstellbar, deren Isoliergasfüllung
so bemessen ist, dass sie für sämtliche möglichen
Kurzschlussabschaltungen bis zur nächsten sowieso nötigen
Kontaktrevision ausreicht. Eine Wiederaufbereitung des
Isoliergases und dessen Rückspeisung wäre dann nicht nötig.
Bei der Kontaktrevision könnte dann das eingespritzte
Isoliergas abgesaugt und der geleerte Hochdruckbehälter 94
durch einen vollen ersetzt werden. Als Ventil müsste bei
dieser Ausführung des Leistungsschalters ein vom
übergeordneten Anlagenschutz ausgelöstes Magnetventil 95
eingesetzt werden, wodurch der Gasverbrauch klein gehalten
werden könnte. Auch dieses Magnetventil 95 schliesst nach
einer vorgegebenen Öffnungszeit. Die Auspuffvolumina 18 und
19 müssten dann allerdings so bemessen werden, dass das
eingespritzte und zunächst in ihnen verbleibende Isoliergas
keine Drucküberlastung der sie einschliessenden Gehäuse
verursachen kann.The use of is also used for generator switches
High-
Zur Erläuterung der Wirkungsweise werden nun die Figuren
etwas näher betrachtet. Beim Ausschalten zieht der
Schaltstift 3 im Verlauf seiner Ausschaltbewegung zwischen
den Abbrandplatten 9 und 14 einen Lichtbogen 23. Der
Schaltstift 3 bewegt sich mit einer vergleichsweise sehr
hohen Ausschaltgeschwindigkeit, sodass der Lichtbogen 23 nur
kurzzeitig auf der Spitze 4 des Schaltstifts 3 brennt und
sogleich auf die Abbrandplatte 14 kommutiert. Die Spitze 4
weist deshalb kaum Abbrandspuren auf. Die Abbrandplatten 9
und 14 sind aus besonders abbrandfestem Material, sie weisen
deshalb eine vergleichsweise hohe Lebensdauer auf. Die
Abbrandkontakte des Leistungsschalters müssen deshalb nur
vergleichsweise selten revidiert werden, wodurch er eine
vergleichsweise grosse Verfügbarkeit aufweist.The figures are now used to explain the mode of operation
a little closer. When switched off, the
Der Lichtbogen 23 wird wegen der sehr raschen
Ausschaltbewegung des Schaltstifts 3 vergleichsweise schnell
seine volle Länge erreichen, sodass bereits kurz nach der
Kontakttrennung die volle Lichtbogenenergie zur Verfügung
steht für die Druckbeaufschlagung des Isoliergases in der
Lichtbogenzone 24. Der Lichtbogen 23 beaufschlagt das ihn
umgebende Isoliergas thermisch und erhöht dadurch kurzzeitig
den Druck in der Lichtbogenzone 24 der Löschkammer. Das
druckbeaufschlagte Isoliergas wird im Speichervolumen 17
kurzzeitig gespeichert. Ein Teil des druckbeaufschlagten
Isoliergases strömt jedoch einerseits durch eine Öffnung 25
in das Auspuffvolumen 18 und andererseits durch eine Öffnung
26 in das Auspuffvolumen 19 ab. Der Schaltstift 3 ist jedoch
in der Regel mit einer einstufigen Kolben-Zylinder-Anordnung
verbunden, in welcher bei einem Ausschaltvorgang Isoliergas
komprimiert wird. Dieses komprimierte Isoliergas wird
zusätzlich zu dem thermisch erzeugten druckbeaufschlagten
Isoliergas durch die Leitung 22 in das Speichervolumen 17
eingeleitet.The
Dieses Einströmen erfolgt jedoch nur, wenn im
Speichervolumen 17 ein niedrigerer Druck herrscht als in der
Leitung 22 bzw. 22a. Dies ist beispielsweise vor der
Kontakttrennung der Fall oder dann, wenn der Lichtbogen 23
so stromschwach ist, dass er die Lichtbogenzone 24 nicht
intensiv genug aufheizen kann. Heizt jedoch ein stromstarker
Lichtbogen 23 die Lichtbogenzone 24 sehr stark auf, sodass
ein vergleichsweise grosser Druck des Isoliergases im
Speichervolumen 17 auftritt, bei diesem grossen Druck
erfolgt dann zunächst keine Einströmung des in der Kolben-Zylinder-Anordnung
erzeugten Druckgases. Wird im
Speichervolumen 17 ein vorgegebener Grenzwert des
gespeicherten Drucks überschritten, so öffnet sich nach dem
Überschreiten dieses vorgegebenen Grenzwerts ein
Überdruckventil 29 und der überschüssige Druck wird in das
Auspuffvolumen 18 hinein abgebaut. Auf diese Art wird mit
grosser Sicherheit verhindert, dass in diesem Bereich eine
unzulässige Überschreitung der mechanischen Belastbarkeit
der Bauelemente vorkommen kann.However, this inflow only occurs if in
Solange in der Lichtbogenzone 24 ein Überdruck herrscht,
strömt sehr heisses ionisiertes Gas auch durch die Öffnungen
25 und 26 ab in die Auspuffvolumina 18 und 19. Bei der
konstruktiven Gestaltung dieser beiden Strömungsbereiche
wurde darauf geachtet, dass sie geometrisch ähnlich
gestaltet wurden, um gleiche Abströmungsverhältnisse in
beide Auspuffvolumina 18 und 19 zu erreichen. Die Spitze 4
des Schaltstifts 3 ist im Zentrum des Auspuffvolumens 19
gegenüber der Öffnung 26 angeordnet und beeinflusst zusammen
mit den Rippen des Führungsteils 57 die Gasströmung in
diesem Bereich. Die Strömungsablenkung 44 ist im
Auspuffvolumen 18 an der der Spitze 4 entsprechenden Stelle
gegenüber der Öffnung 25 angeordnet und beeinflusst dort die
Gasströmung in ähnlicher Weise. Die beiden Gasströmungen
bilden sich wegen der sehr ähnlich gestalteten
Strömungsbereiche ähnlich aus, sodass der in der
Lichtbogenzone 24 aufgebaute Druck etwa gleichmässig und
kontrolliert nach beiden Seiten abströmt, wodurch das im
Speichervolumen 17 für die Löschung des Lichtbogens 23
vorhandene Isoliergas unter Druck so lange gespeichert
werden kann, bis eine Beblasung des Lichtbogens 23 erfolgen
kann.As long as there is overpressure in the
Der in der Lichtbogenzone 24 wirksame Blasdruck wird bei
dieser Ausführung des Leistungsschalters zusätzlich durch
die Hochdruckeinspritzung, welche direkt in die
Lichtbogenzone 24 erfolgt, wesentlich erhöht. Die Beblasung
des Lichtbogens 23 ist hier besonders wirksam.The effective blowing pressure in the
In den Fig.5 und 6 ist dargestellt, wie die
Kompressionseinheiten 60 und 61 arbeiten. Im eingeschalteten
Zustand, also wie in der linken Hälfte der Fig.5
dargestellt, sind die Bohrungen 92 offen und das Isoliergas,
hier beispielsweise ist dies SF6-Gas, welches in der Regel
mit etwa 6 bar Fülldruck beaufschlagt ist, füllt das erste
Kompressionsvolumen 65 bzw. 79 mit diesem Druck. Sobald der
Schaltstift 3 seine Ausschaltbewegung in Richtung des Pfeils
27 beginnt, treibt er das Zahnrad 71 bzw. 84 an. Die
Zahnräder 71 und 84 drehen sich jeweils in Richtung der
zugeordneten Pfeile 77 und 90. Gleichzeitig wird über die
Lagerung 52a das Hebelgestänge betätigt, welches die
Kontaktfinger 56 der Nennstrombahn in Ausschaltrichtung
bewegt. Weiterhin wird ab hier nur die jeweils betrachtete
der beiden Kompressionseinheiten 60 und 61 beschrieben. Die
an dem Lagerpunkt 72 befestigte Stange 70 bewegt nun den
ersten Kompressionskolben 67 entgegengesetzt zu der durch
den Pfeil 27 angegebenen Richtung nach oben, die
Drehbewegung wird dadurch in eine geradlinige Bewegung
umgesetzt. Der zweite Kompressionskolben 68 wird
gleichzeitig leicht nach unten bewegt, sodass das im ersten
Kompressionsvolumen 65 komprimierte SF6-Gas durch die Nuten
69 in das zweite Kompressionsvolumen 66 einströmen kann. In
dieser Kompressionsphase wird das SF6-Gas in den beiden
Volumina gleichzeitig komprimiert.5 and 6 show how the
In der rechten Hälfte der Fig.5 ist dargestellt, wie der
Lagerpunkt 87, in dem die den zweiten Kompressionskolben 82
bewegende Stange 86 gelagert ist, durch einen Totpunkt
läuft. Der zweite Kompressionskolben 82 kehrt hier seine
Bewegungsrichtung um, er bewegt sich ab nun nach oben. Der
erste Kompressionskolben 81 behält seine Bewegungsrichtung
nach wie vor bei und erhöht dadurch den Druck im ersten
Kompressionsvolumen 79 weiter. Die Nuten 69 verbinden immer
noch das erste Kompressionsvolumen 79 mit dem zweiten
Kompressionsvolumen 80. In der linken Hälfte der Fig.6 ist
der Schaltzeitpunkt dargestellt, wo der zweite
Kompressionskolben 68 so weit in das zweite
Kompressionsvolumen 66 hineingeglitten ist, dass die Nuten
69 gerade verschlossen sind, sodass ab nun kein
Druckausgleich zwischen den beiden Volumina mehr möglich
ist. Der Zwischendruck im ersten 65 und im zweiten
Kompressionsvolumen 66 ist nun angestiegen um das Zehn- bis
Fünfzehnfache des Ausgangsdrucks. Der Lagerpunkt 72 der
Stange 70 ist nun ebenfalls in eine Totpunktlage geraten,
und der erste Kompressionskolben 67 kehrt seine
Bewegungsrichtung um. Wie in der Fig.6 auf der rechten Seite
gezeigt, komprimiert der zweite Kompressionskolben 82 den
Zwischendruck im zweiten Kompressionsvolumen 80 weiter um
das Zehn- bis Fünfzehnfache, bis er seine Endstellung
erreicht. Der erste Kompressionskolben 67 hat sich dabei
nach unten bewegt, der Druck im ersten Kompressionsvolumen
65 entspricht in der gezeigten Endstellung etwa wieder dem
Ausgangsdruck von 6 bar.The right half of Fig.5 shows how the
Die Angaben betreffend die Kompressionswerte sind unter der
Voraussetzung entstanden, dass während des
Kompressionsvorgangs durch die Einspritzkanäle 62 und 63
kein Druck abströmt. Diese Annahme stimmt jedoch nur dann
genauer, wenn Überdruckventile 93, wie in der Fig.7 gezeigt,
die Abströmung solange verhindern bis ihr Ansprechdruck
erreicht wird. Für besondere Betriebsbedingungen ist es
durchaus sinnvoll, die Beblasung des Lichtbogens 23 so zu
gestalten, dass sie vergleichsweise spät einsetzt, aber
dafür um so kräftiger wirkt, wie dies durch die Ausführung
mit dem Überdruckventil 93 gemäss Fig.7 erreicht wird.The information regarding the compression values is under the
The prerequisite arose that during the
Compression process through the
Es kann aber auch durchaus sinnvoll sein, wenn aus dem
ersten Kompressionsvolumen 65 bzw. 79 bereits teilweise
komprimiertes SF6-Gas abgeleitet wird und für die Beblasung
des Lichtbogens 23 eingesetzt wird, ehe die eigentliche
Hochdruckeinspritzung beginnt. Diese Beblasung erfolgt
vorteilhaft ebenfalls durch die Einspritzkanäle 62 und 63
direkt in die Lichtbogenzone 24. Bei dieser
Beblasungsvariante ist ein Strömungskanal vorgesehen,
welcher das erste Kompressionsvolumen 65 bzw. 79 am zweiten
Kompressionsvolumen 66 bzw. 80 vorbei mit dem Einspritzkanal
62 bzw. 63 verbindet. Dies kann beispielsweise dann
besonders vorteilhaft sein, wenn kleine induktive Ströme
abgeschaltet werden müssen. Der Lichtbogen 23 wird dann
bereits frühzeitig und vergleichsweise wenig intensiv
beblasen, sodass er nicht abreisst und dann bereits
erloschen ist, wenn die Hochdruckeinspritzung wirksam wird.
Auf diese Art können auf einfache Weise hohe
Schaltüberspannungen vermieden werden.However, it can also make sense if already partially compressed SF 6 gas is derived from the
Die Beblasung des Lichtbogens 23 kann auf verschiedene Arten
variiert werden. Wie bereits ausgeführt kann sie durch
Blasspulen 30 und 31 und auch durch zusätzlich in einer
einstufigen Kolben-Zylinder-Anordnung komprimiertes SF6-Gas,
welches in das Speichervolumen 17 eingebracht wird,
unterstützt werden. Zudem kann die Hochdruckeinspritzung
beliebig abgestuft und an die jeweiligen Betriebsbedingungen
des Leistungsschalters optimal angepasst werden.The blowing of the
Als komprimiertes isolierendes Medium können beim
vorliegenden Leistungsschalter auch isolierende
Flüssigkeiten eingesetzt werden. Dabei kann es sich als
sinnvoll erweisen, diese nicht direkt in die Lichtbogenzone
24 einzuspritzen. Insbesondere bei verflüssigten Gasen kann
es unter Umständen günstiger sein, diese zuerst in das
Speichervolumen 17 einzuspritzen.As a compressed insulating medium can
present circuit breaker also insulating
Liquids are used. It can prove to be
prove sensible, not directly into the
Auch die Leistungsschalterausführungen mit
Hochdruckbehältern 94 können durch Blasspulen 30 und 31 und
auch durch zusätzlich in einer einstufigen Kolben-Zylinder-Anordnung
komprimiertes SF6-Gas, welches in das
Speichervolumen 17 eingebracht wird, modifiziert werden,
sodass auch diese Leistungsschalter optimal an die
jeweiligen Betriebsanforderungen angepasst werden können.The circuit breaker designs with high-
Der erfindungsgemässe Leistungsschalter ist für
Schaltanlagen im Mittelspannungsbereich besonders gut
geeignet. Die kompakte zylindrische Ausführung des
Leistungsschalters eignet sich besonders für den Einbau in
metallgekapselte Anlagen, insbesondere auch für den Einbau
in metallgekapselte Generatorableitungen. Zudem ist der
Leistungsschalter sehr gut geeignet für den Ersatz von
veralteten Leistungsschaltern, da er, bei gleichem oder
besserem Ausschaltvermögen, einen wesentlich kleineren
Platzbedarf hat als diese, sind in der Regel bei einer
derartigen Umrüstung keine aufwendigen baulichen Änderungen
nötig. Wenn der Leistungsschalter für Betriebsspannungen
oberhalb von etwa 24 kV bis 30kV eingesetzt werden soll, so
müssen die Abstände a und b vergrössert und der verlangten
Spannung angepasst werden, gegebenenfalls muss auch die
Ausschaltgeschwindigkeit des Schaltstifts 3 entsprechend
angepasst, d.h. erhöht werden.The circuit breaker according to the invention is for
Switchgear in the medium-voltage range is particularly good
suitable. The compact cylindrical version of the
Circuit breaker is particularly suitable for installation in
metal-encapsulated systems, especially for installation
in metal-encased generator leads. In addition, the
Circuit breaker very suitable for the replacement of
outdated circuit breakers since it, at the same or
better breaking capacity, a much smaller one
Space requirements than this are usually at one
such retrofitting no complex structural changes
necessary. If the circuit breaker for operating voltages
should be used above about 24 kV to 30 kV, so
The distances a and b must be increased and the required
Voltage must be adjusted, if necessary also the
Switch-off speed of the
Die Einschaltgeschwindigkeit des Schaltstifts 3 liegt bei
diesem Leistungsschalter im Bereich 5 m/sec bis 10 m/sec,
während die Kontaktfinger 56 des beweglichen
Nennstromkontaktes mit einer Einschaltgeschwindigkeit,
entsprechend den durch das geschwindigkeitsreduzierende
Hebelgestänge vorgegebenen Werten, im Bereich von 0,5 m/sec
bis 1 m/sec in ihre Einschaltstellung fahren.The switch-on speed of the
- 11
- KontaktzoneContact zone
- 22nd
- zentrale Achsecentral axis
- 33rd
- SchaltstiftSwitching pin
- 44th
- Spitzetop
- 5,65.6
- AbbrandkontaktanordnungBurning contact arrangement
- 77
- KontaktkorbContact basket
- 88th
- Trägercarrier
- 99
- AbbrandplatteBurning plate
- 1010th
- Endenend up
- 1111
- strichpunktierte Liniedash-dotted line
- 1212th
- KontaktkorbContact basket
- 1313
- Trägercarrier
- 1414
- Abbrandplatte Burning plate
- 1515
- Endenend up
- 1616
- Trennwandpartition wall
- 1717th
- SpeichervolumenStorage volume
- 18,1918.19
- AuspuffvolumenExhaust volume
- 2020th
- Bohrungdrilling
- 2121
- Rückschlagventilcheck valve
- 22,22a22.22a
- Leitungmanagement
- 2323
- LichtbogenElectric arc
- 2424th
- LichtbogenzoneArc zone
- 25,2625.26
- Öffnungopening
- 27,2827.28
- Pfeilarrow
- 2929
- ÜberdruckventilPressure relief valve
- 30,3130.31
- BlasspuleBlow coil
- 3232
- WicklungsendeWinding end
- 3333
- Schraubescrew
- 3434
- Isolationisolation
- 3535
- WicklungsendeWinding end
- 3636
- Abdeckungcover
- 3737
- WicklungsendeWinding end
- 3838
- Schraubescrew
- 3939
- Isolationisolation
- 4040
- WicklungsendeWinding end
- 4141
- Abdeckungcover
- 4242
- GehäusewandHousing wall
- 4343
- VerschlussdeckelSealing cover
- 4444
- StrömungsablenkungFlow deflection
- 4545
- IsolierrohrInsulating tube
- 4646
- GehäusewandHousing wall
- 4747
- Deckelcover
- 4848
- Zylindercylinder
- 49,5049.50
- StromanschlüssePower connections
- 5151
- KompressionskolbenCompression piston
- 5252
- Hebellever
- 52a52a
- Lagerungstorage
- 5353
- SchwingeSwingarm
- 5454
- Stange pole
- 5555
- FingerkorbFinger basket
- 5656
- KontaktfingerContact finger
- 5757
- Raumroom
- 5858
- FührungsteilGuide part
- 60,6160.61
- KompressionseinheitCompression unit
- 62,6362.63
- EinspritzkanäleInjection channels
- 6464
- Achseaxis
- 6565
- erstes Kompressionsvolumenfirst compression volume
- 6666
- zweites Kompressionsvolumensecond volume of compression
- 6767
- erster Kompressionskolbenfirst compression piston
- 6868
- zweiter Kompressionskolbensecond compression piston
- 6969
- NutenGrooves
- 7070
- Stangepole
- 7171
- Zahnradgear
- 7272
- LagerpunktBearing point
- 7373
- Stangepole
- 7474
- LagerpunktBearing point
- 7575
- Zentrumcenter
- 7676
- ZahnstangeRack
- 7777
- Pfeilarrow
- 7878
- Achseaxis
- 7979
- erstes Kompressionsvolumenfirst compression volume
- 8080
- zweites Kompressionsvolumensecond volume of compression
- 8181
- erster Kompressionskolbenfirst compression piston
- 8282
- zweiter Kompressionskolbensecond compression piston
- 8383
- Stangepole
- 8484
- Zahnradgear
- 8585
- LagerpunktBearing point
- 8686
- Stangepole
- 8787
- LagerpunktBearing point
- 8888
- Zentrumcenter
- 8989
- ZahnstangeRack
- 9090
- Pfeilarrow
- 9191
- Gehäusecasing
- 9292
- BohrungenHoles
- 9393
- Überdruckventil Pressure relief valve
- 9494
- HochdruckbehälterHigh pressure tank
- 9595
- Magnetventilmagnetic valve
- 9696
- Augeeye
- 9797
- DruckleitungPressure line
- 9898
- AufbereitungseinrichtungProcessing facility
- 9999
- EinspritzventilInjector
- 100100
- WirkungslinieLine of action
- a,bfrom
- Abstanddistance
Claims (15)
- Circuit breaker having at least one arcing chamber, which is filled with an insulating medium, is of cylindrical design, extends along a central axis (2) and has a power current path, having two stationary consumable contact arrangements (5, 6) which are arranged on the central axis (2), are at a distance from one another in the axial direction and are arranged in the power current path, having a moving bridging contact, which electrically conductively connects the consumable contact arrangements (5, 6) in the connected state, is arranged inside the consumable contact arrangements (5, 6) and is designed as a contact pin (3) which extends along the central axis (2), having an arc zone (24) which is provided between the stationary consumable contact arrangements (5, 6), having a storage volume (17), connected to the arc zone (24), for storing the insulating medium pressurized by the arc, and having a rated current path which is arranged in parallel with the power current path and is provided with moving rated current contacts, characterizedin that, in addition to the storage volume (17), at least one further source is provided for an insulating medium on which high pressure acts,in that this at least one further source is connected directly to the arc zone (24) by means of at least one injection channel (62, 63),in that the contact pin (3) is connected to the moving rated current contacts via at least one lever linkage, andin that the lever linkage is designed such that the rated current contacts always move at a lower speed than the contact pin (3).
- Circuit breaker according to Claim 1, characterizedin that the contact pin (3) is driven at a disconnection speed in the range from 10 m/s to 20 m/s.
- Circuit breaker according to Claim 1 or 2, characterizedin that the source for a highly pressurized insulating medium has at least one compression unit (60, 61) with at least one first piston-cylinder arrangement which has at least two series-connected pistons, of which a first compression piston (67, 81) precompresses the insulating medium in a first compression volume (65, 79), and of which a second compression piston (68, 82) further compresses the precompressed insulating medium in a second compression volume (66, 80), which is separated from the first compression volume (65, 79), to form an insulating medium on which high pressure acts.
- Circuit breaker according to Claim 3, characterizedin that the second compression piston (68, 82) is provided with axially extending grooves (69) on a part of the surface which slides in the second compression volume (66, 80).
- Circuit breaker according to one of Claims 1 to 4, characterizedin that an overpressure valve (93) is provided in the at least one injection channel (62, 63).
- Circuit breaker according to one of Claims 3 to 5, characterizedin that the first compression pistons (67, 81) and the second compression pistons (68, 32) can move independently of the motion of the contact pin (3).
- Circuit breaker according to Claim 1 or 2, characterizedin that the at least one source has at least one high-pressure container (94) which is filled with a highly pressurized insulating medium, andin that a valve which is connected to the high-pressure container (94) opens and closes, as required, the entry into the injection channel (62, 63) of the highly pressurized insulating medium.
- Circuit breaker according to Claim 7, characterizedin that a solenoid valve (95) or an injection valve (99) which is switched on and off mechanically as a function of the motion of the bridging contact is provided as the valve.
- Circuit breaker according to one of Claims 1 to 8, characterizedin that the moving rated current contacts of the rated current path are arranged in a space (57) which is completely separated from the arc zone (24).
- Circuit breaker according to one of Claims 1 to 9, characterizedin that a nozzle zone is arranged between the stationary consumable contact arrangements (5, 6), is designed in an annular shape and opens into a storage volume (17) which is designed in an annular shape and is bounded by an insulating separating wall (16).
- Circuit breaker according to one of Claims 1 to 10, characterizedin that the consumable contact arrangements (5, 6) each have openings (25, 26) on the side facing away from the arc zone (24), for ionized gases to flow out of the arc zone (24) in a controlled manner into respectively adjacent evacuation volumes (18, 19).
- Circuit breaker according to one of Claims 3 to 11, characterizedin that, in addition to the source for a highly pressurized insulating medium, either a second piston-cylinder arrangement is installed for the production of pressurized insulating gas, or in that the consumable contact arrangements (5, 6) are provided with at least one blowout coil (30, 31), or in that the second piston-cylinder arrangement is installed combined with at least one blowout coil (30, 31) in addition.
- Circuit breaker according to one of Claims 1 to 12, characterizedin that the components of the consumable contact arrangements (5, 6) are designed as identical parts which are arranged in mirror-image symmetry with respect to a plane of symmetry which is arranged at right angles to the central axis (2).
- Circuit breaker according to Claim 11, characterizedin that the evacuation volumes (18, 19) are each bounded by walls, the first evacuation volume (18) being enclosed by a first housing wall (42), a first carrier (8), which is connected to this first housing wall (42), and a closure cover (43), and the second evacuation volume (19) being enclosed by a second housing wall (46), a carrier (13), which is connected to this housing wall (46), and a cover (47),in that the first housing wall (42) is connected to the second housing wall (46) by means of at least one insulating tube (45), an electrically insulating distance (b) remaining between the two housing walls (42, 46), and,in that, in the connected state, contact fingers (56) electrically conductively bridge the electrically insulating distance (b) between the first housing wall (42) and the second housing wall (46).
- Circuit breaker according to Claim 14, characterizedin that the first housing wall (42) and the second housing wall (46) are designed as identical parts which are arranged in mirror-image symmetry with respect to a plane of symmetry which is arranged at right angles to the central axis (2).
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