EP1005057A2 - Vorrichtung zur Löschung eines Lichtbogens - Google Patents

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EP1005057A2
EP1005057A2 EP99123090A EP99123090A EP1005057A2 EP 1005057 A2 EP1005057 A2 EP 1005057A2 EP 99123090 A EP99123090 A EP 99123090A EP 99123090 A EP99123090 A EP 99123090A EP 1005057 A2 EP1005057 A2 EP 1005057A2
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EP
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arc
contacts
short
quenching
coil
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Elbag AG
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02Details
    • H01H33/04Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/20Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using arcing horns
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H79/00Protective switches in which excess current causes the closing of contacts, e.g. for short-circuiting the apparatus to be protected
    • HELECTRICITY
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    • H01H33/02Details
    • H01H33/04Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/18Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet

Definitions

  • the invention relates to a device for deleting itself between contacts of a switchgear, a transformer or Busbars and Like. Forming arc.
  • a disadvantage of such known devices is, inter alia, that the arc must first be expanded before it actual quenching chamber is supplied. It can, in particular in switchgear, transformers and. Like. That in a housing are arranged, to damage and thus to a reduction the service life of the housing.
  • DE 43 45 170 A1 also describes a device for extinguishing known from arcs in switchgear, in which after training an arc this first with a photosensitive and a light-insensitive (e.g. magnetic) sensor is detected. The Sensor signals then activate an energy store that is stored in a Induction coil of a short circuiter generates a high current. As a result of Forces caused by the induction current in vacuum cup-shaped metal parts, a metallic short circuit generated that bridges the arc.
  • a photosensitive and a light-insensitive (e.g. magnetic) sensor is detected.
  • the Sensor signals then activate an energy store that is stored in a Induction coil of a short circuiter generates a high current.
  • a metallic short circuit generated that bridges the arc.
  • DE 297 15 775 U1 is also one of DE 43 45 170 A1 corresponding device known, but not a separate Energy storage needed. Rather, they activate the arc Detecting sensors when an arc occurs a thyristors comprehensive circuit device which is in series with the induction coil of the short circuiter is switched. The one made of thyristors and induction coil existing series connection is directly to the busbars connected so that when an arc occurs corresponding short-circuit current first through the thyristors and Induction coil flows. The current-carrying induction coil then causes again a corresponding metallic short circuit that the Arc bridged.
  • the present invention has for its object a Specify device of the type mentioned, with which a between the contacts of a switchgear, a transformer or Busbars and Like. Forming arc in a simple manner can be deleted quickly and safely.
  • the invention is essentially based on the idea that Electric arc with the help of a metallic short circuit bridge bridge and thereby quickly extinguish it.
  • Electric arc with the help of a metallic short circuit bridge bridge and thereby quickly extinguish it.
  • This invention is implemented by a device with Arc guide rails, which are the contacts, one of which is the respective Arc goes out, connects with quenching coils.
  • the quenching coils are After reaching the arc, electricity flows through and generate one magnetic field each, which is then in the corresponding coil magnetizable metal core moves until the Short-circuit bridge contacted and thus the arc electrically shorts.
  • the Arc rails themselves on their facing the short circuit bridge Ends are coil-shaped so that separate quenching coils are not required can.
  • the metal core is made of a ferromagnetic first Partial core and a second partial core made of copper put together.
  • the first part of the core should be a quick shift of the entire metal core cause as soon as the quenching coil of electricity is flowed through, while the second core as the contact part Ensures connection with the short-circuit bridge.
  • 1 is a device according to the invention designated. This is one with the three infeed contacts 2-4 For reasons of clarity connected transformer, not shown, the respective connection between the transformer and the Infeed contacts 2-4 take place via an electrically insulated line 5 (Fig.2). In addition, the feed contacts 2-4 of the transformer connected to the power rails 6-8 of a high-voltage network.
  • the device 1 comprises three made of copper existing arc guide rails 9-11, the first end of each 12-14 connected to the feed contacts 2-4 and the second end 15-17 is coil-shaped and thus the function of an arcing coil owns.
  • the mutual distance 18 of the arc guide rails 9-11 is in a middle area between contacts 2-4 and the quenching coils 15-17 by leaps and bounds to about half the distance he was in the area of Has feed contacts, reduced.
  • each of the three quenching coils 15-17 Slidable metal core 19-21 is guided and the contacts 2-4 facing end of a first partial core 23 made of iron and its opposite end made of a second partial core 24 made of copper consists.
  • the second partial core 24 is at the end of each Quenching coil 15-17 arranged contact disc 28 with the quenching coil electrically connected.
  • short-circuit bridge 25 made of copper, whose distance 27 from the respective metal core 19-21 is selected in such a way that it is in the intended use of the switchgear etc. no arcing occurs.
  • the arc 26 then migrates over the turns of the Quenching coils 15, 16, so that current flows through them, so that builds up a magnetic field inside the respective coil 15, 16.
  • This Magnetic field pulls the first partial core 23 of the respective metal core 19, 20 abruptly in the middle of the corresponding coil 15, 16 and moves thus the second partial core 24 made of copper in the direction on the short circuit bridge 25 until it reaches the bridge and the arc 26 is electrically short-circuited and goes out.
  • the invention is of course not based on the above described embodiment limited.
  • Reduction of the spatial limitation of the arc's distance Arc tracks are not abruptly reduced from one another, but can also change continuously.

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  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Löschung eines sich zwischen Kontakten (2-4) einer Schaltanlage, eines Transformators oder Sammelschienen u.dgl. ausbildenden Lichtbogens (26). Damit ein zwischen den Kontakten (2-4) der Schaltanlage, des Transformators u. dgl. sich ausbildender Lichtbogen (26) auf einfache Weise schnell und sicher gelöscht wird, schlägt die Erfindung vor, an den Kontakten (2-4) Lichtbogenlaufschienen (9-11) anzuordnen, an deren den Kontakten abgewandten Enden sich Löschspulen (15-17) befinden. Diese werden nach Erreichen des Lichtbogens (26) von Strom durchflossen und erzeugen jeweils ein Magneffeld, welches dann in der entsprechenden Spule (15-17) einen verschiebbar angeordneten magnetisierbaren Metallkern (19-21) so lange verschiebt, bis dieser die Kurzschlußbrücke (25) kontaktiert und damit den Lichtbogen (26) elektrisch kurzschließt. <IMAGE>

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Löschung eines sich zwischen Kontakten einer Schaltanlage, eines Transformators oder Sammelschienen u. dgl. ausbildenden Lichtbogens.
In Schaltanlagen, Transformatorgehäusen u. dgl. können unerwünschte Lichtbögen auf unterschiedliche Weise eingeleitet werden, die unter Umständen zur Zerstörung der entsprechenden Anlage, aber auch zur Gefährdung von Menschenleben führen.
Stand der Technik
Aus der DE 39 12 726 A1 ist es bereits bekannt, Lichtbögen, die beim Öffnen stromdurchflossener Kontaktstücke von Schaltern auftreten, dadurch zu löschen, daß die entsprechenden Kontakte mit sich erweiternden Lichtbogenlaufschienen (Abbrandhörner) versehen sind, entlang derer sich der Lichtbogen aufgrund seines magnetischen Eigenfeldes von den Kontakten wegbewegt. Der Lichtbogen wird bei Verwendung derartiger Abbrandhörner zunächst aufgeweitet und dann in eine aus mehreren Blechen bestehende Löschkammer geführt und dort durch Aufteilung in Teillichtbögen zum Erlöschen gebracht.
Nachteilig ist bei derartigen bekannten Vorrichtungen unter anderem, daß der Lichtbogen zunächst aufgeweitet werden muß, bevor er der eigentlichen Löschkammer zugeführt wird. Dadurch kann es insbesondere bei Schaltanlagen, Transformatoren u. dgl., die in einem Gehäuse angeordnet sind, zu einer Beschädigung und damit zu einer Verringerung der Standzeit des Gehäuses kommen.
Aus der DE 43 45 170 A1 ist ferner eine Vorrichtung zur Löschung von Lichtbögen in Schaltanlagen bekannt, bei welcher nach Ausbildung eines Lichtbogens dieser zunächst mit einem lichtempfindlichen und einem lichtunempfindlichen (z. B. magnetischen) Sensor detektiert wird. Die Sensorsignale aktivieren anschließend einen Energiespeicher, der in einer Induktionsspule eines Kurzschließers einen hohen Strom erzeugt. Infolge der Kräfte, die durch den Induktionsstrom in unter Vakuum stehenden becherförmigen Metallteilen entstehen, wird ein metallischer Kurzschluß erzeugt, der den Lichtbogen überbrückt.
Nachteilig bei dieser bekannten Vorrichtung ist unter anderem die relativ aufwendige und störanfällige Sensoranordnung sowie der zusätzlich erforderliche Energiespeicher, bei dem es sich üblicherweise um eine Kondensatorbatterie handelt.
Aus der DE 297 15 775 U1 ist ebenfalls eine der DE 43 45 170 A1 entsprechende Vorrichtung bekannt, die allerdings keinen separaten Energiespeicher benötigt. Vielmehr aktivieren die den Lichtbogen detektierenden Sensoren beim Auftreten eines Lichtbogens eine Thyristoren umfassende Schaltungsvorrichtung, welche in Reihe mit der Induktionsspule des Kurzschließers geschaltet ist. Die aus Thyristoren und Induktionsspule bestehende Reihenschaltung ist direkt an die Stromsammelschienen angeschlossen, so daß beim Auftreten eines Lichtbogens ein entsprechender Kurzschlußstrom zunächst durch die Thyristoren und die Induktionsspule fließt. Die stromdurchflossene Induktionsspule bewirkt dann wiederum einen entsprechenden metallischen Kurzschluß, der den Lichtbogen überbrückt.
Darstellung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art anzugeben, mit welcher ein zwischen den Kontakten einer Schaltanlage, eines Transformators oder Sammelschienen u. dgl. sich ausbildender Lichtbogen auf einfache Weise schnell und sicher gelöscht werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche geben besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.
Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem Gedanken, den Lichtbogen mit Hilfe einer metallischen Kurzschlußbrücke elektrisch zu überbrücken und ihn dadurch sehr schnell zum Erlöschen zu bringen. Dabei wird die Auslösung des Kurzschlusses durch den Lichtbogen selbst eingeleitet.
Realisiert wird diese Erfindung durch eine Vorrichtung mit Lichtbogenlaufschienen, die die Kontakte, von denen der jeweilige Lichtbogen ausgeht, mit Löschspulen verbindet. Die Löschspulen werden nach Erreichen des Lichtbogens von Strom durchflossen und erzeugen jeweils ein Magnetfeld, welches dann in der entsprechenden Spule einen magnetisierbaren Metallkern so lange verschiebt, bis dieser die Kurzschlußbrücke kontaktiert und damit den Lichtbogen elektrisch kurzschließt.
Damit der Lichtbogen während seiner Bewegung entlang der Lichtbogenlaufschienen eine möglichst kurze Länge aufweist, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Abstand der Lichtbogenlaufschiene in Laufrichtung des Lichtbogens zu verringern. Dadurch wird außerdem die Gefahr von Rückzündungen, die bei bekannten sich aufweitenden Lichtbogenlaufschienen häufig auftreten, wesentlich verringert.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Lichtbogenlaufschienen selbst an ihren der Kurzschlußbrücke zugewandten Enden spulenförmig ausgebildet, so daß separate Löschspulen entfallen können.
Um eine schnelle und gute Kontaktierung zwischen dem Metallkern und der Kurzschlußbrücke zu gewährleisten, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn sich der Metallkern aus einem ferromagnetischen ersten Teilkern und einem zweiten aus Kupfer bestehenden Teilkern zusammensetzt. Dabei soll der erste Teilkern ein schnelles Verschieben des gesamten Metallkernes bewirken, sobald die Löschspule von Strom durchflossen wird, während der zweite Teilkern als Kontaktteil die Verbindung mit der Kurzschlußbrücke sicherstellt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand von in Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:
Fig.1
die Vorderansicht einer mit den drei Einspeisungskontakten eines 3-Phasen-Transformators verbundenen erfindungsgemäßen Vorrichtung mit entsprechenden Löschspulen;
Fig.2
die Seitenansicht der in Fig.1 dargestellten Vorrichtung und
Fig.3
eine vergrößerte Ansicht einer Löschspule.
In den Fig.1 und 2 ist mit 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung bezeichnet. Diese ist mit den drei Einspeisungskontakten 2-4 eines aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellten Transformators verbunden, wobei die jeweilige Verbindung zwischen dem Transformator und den Einspeisungskontakten 2-4 über eine elektrisch isolierte Leitung 5 erfolgt (Fig.2). Außerdem sind die Einspeisungskontakte 2-4 des Transformators mit den Stromschienen 6-8 eines Hochspannungsnetzes verbunden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 umfaßt drei aus Kupfer bestehende Lichtbogenlaufschienen 9-11, deren jeweils erstes Ende 12-14 mit den Einspeisungskontakten 2-4 verbunden und deren zweites Ende 15-17 spulenförmig ausgebildet ist und somit die Funktion einer Löschspule besitzt.
Der gegenseitige Abstand 18 der Lichtbogenlaufschienen 9-11 wird in einem mittleren Bereich zwischen den Kontakten 2-4 und den Löschspulen 15-17 sprunghaft auf etwa die Hälfte des Abstandes, den er im Bereich der Einspeisungskontakte besitzt, verringert.
Innerhalb jeder der drei Löschspulen 15-17 ist ein axial verschiebbarer Metallkern 19-21 angeordnet, der jeweils in einer Isolierstoffbuchse 22 (Fig.3) geführt wird und dessen den Kontakten 2-4 zugewandtes Ende aus einem ersten Teilkern 23 aus Eisen und dessen gegenüberliegendes Ende aus einem zweiten Teilkern 24 aus Kupfer besteht. Der zweite Teilkern 24 ist dabei über eine am Ende der jeweiligen Löschspule 15-17 angeordnete Kontaktscheibe 28 mit der Löschspule elektrisch leitend verbunden.
Auf der den Kontakten 2-4 abgewandten Seite der drei Löschspulen 15-17 befindet sich eine z.B. aus Kupfer bestehende Kurzschlußbrücke 25, deren Abstand 27 von dem jeweiligen Metallkern 19-21 derart gewählt ist, daß es bei der bestimmungsgemäßen Verwendung der Schaltanlage etc. zu keiner Ausbildung von Lichtbögen kommt.
Im folgenden wird auf die Wirkungsweise der Erfindung eingegangen:
Tritt beispielsweise zwischen den beiden Einspeisungskontakten 2, 3 ein Lichtbogen 26 (Fig.1) auf, so wandert dieser zunächst aufgrund seines magnetischen Eigenfeldes entlang der beiden Lichtbogenlaufschienen 9, 10 von seiner Entstehungsstelle weg in Richtung auf die Löschspulen 15, 16. Dabei wird durch die Abstandsverminderung der Lichtbogenlaufschienen 9, 10 die Ausdehnung des Lichtbogens räumlich begrenzt.
Wandert der Lichtbogen 26 anschließend über die Windungen der Löschspulen 15, 16, so werden diese von Strom durchflossen, so daß sich ein Magnetfeld im Inneren der jeweiligen Spule 15, 16 aufbaut. Dieses Magnetfeld zieht den ersten Teilkern 23 des jeweiligen Metallkernes 19, 20 schlagartig in die Mitte der entsprechenden Spule 15, 16 und verschiebt damit den aus Kupfer bestehenden zweiten Teilkern 24 so lange in Richtung auf die Kurzschlußbrücke 25, bis er die Brücke erreicht und der Lichtbogen 26 elektrisch kurzgeschlossen ist und erlöscht.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So muß beispielsweise zur Verringerung der räumlichen Begrenzung des Lichtbogens der Abstand der Lichtbogenlaufschienen voneinander nicht sprunghaft verringert werden, sondern kann sich auch kontinuierlich ändern.
Ferner braucht es sich bei den Kontakten der Schaltanlagen etc. nicht um Kontaktteile einer bestimmten Gestalt bzw. Form handeln. Vielmehr werden hierunter ganz allgemein Bereiche der Schaltanlage etc. bezeichnet, zwischen denen es erfahrungsgemäß leicht zur Ausbildung von Lichtbögen kommt und die mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglichst schnell gelöscht werden sollen.
Bezugszeichenliste
1
Vorrichtung
2-4
Einspeisungskontakte, Kontakte
5
Leitung
6-8
Stromschienen
9-11
Lichtbogenlaufschienen
12-14
erstes Ende
15-17
zweites Ende, Löschspule, Spule
18
Abstand
19-21
Metallkern
22
Isolierstoffbuchse
23
erster Teilkern
24
zweiter Teilkern
25
Kurzschlußbrücke
26
Lichtbogen
27
Abstand
28
Kontaktscheibe

Claims (6)

  1. Vorrichtung zur Löschung eines sich zwischen Kontakten (2-4) einer Schaltanlage, eines Transformators oder Sammelschienen ausbildenden Lichtbogens (26) mit den Merkmalen:
    a) die Vorrichtung (1) umfaßt mit den Kontakten (2-4) verbundene Lichtbogenlaufschienen (9-11), entlang derer sich der Lichtbogen (26) von den Kontakten (2-4) wegbewegt;
    b) die Lichtbogenlaufschienen (9-11) sind jeweils an ihren den Kontakten (2-4) abgewandten Enden mit einer Löschspule (15-17) verbunden, die einen axial verschiebbar angeordneten, mindestens teilweise ferromagnetisch ausgebildeten Metallkern (19-21) enthält;
    c) auf der den Kontakten (2-4) abgewandten Seite der Löschspule (15-17) ist eine Kurzschlußbrücke (25) angeordnet;
    d) die in den Löschspulen (15-17) angeordneten Metallkerne (19-21) sind derart ausgebildet, daß sie durch die Magnetfelder, welche innerhalb der Löschspulen (15-17) erzeugt werden, wenn der jeweilige Lichtbogen (26) diese erreicht, in Richtung auf die Kurzschlußbrücke (25) verschoben werden, so daß die Kontakte (2-4) über die Kurzschlußbrücke (25) elektrisch kurzgeschlossen werden.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (18) benachbarter Lichtbogenlaufschienen (9-11) von ihrem kontaktseitigen zu ihrem spulenseitigen Ende hin abnimmt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbogenlaufschienen (9-11) aus Kupfer bestehen.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Metallkern (19-21) aus einem ersten ferromagnetischen Teilkern (23) und einem der Kurzschlußbrücke (25) zugewandten aus Kupfer bestehenden zweiten Teilkern (24) besteht.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbogenlaufschienen (9-11) an ihren der Kurzschlußbrücke (25) zugewandten Enden spulenförmig ausgebildet sind und die Löschspulen (15-17) bilden.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) innerhalb eines die Kontakte (2-4) umgebenden Gehäuses angeordnet ist.
EP99123090A 1998-11-24 1999-11-22 Vorrichtung zur Löschung eines Lichtbogens Withdrawn EP1005057A3 (de)

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