EP1032009B1 - Druckgasschalter - Google Patents

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Publication number
EP1032009B1
EP1032009B1 EP19990122825 EP99122825A EP1032009B1 EP 1032009 B1 EP1032009 B1 EP 1032009B1 EP 19990122825 EP19990122825 EP 19990122825 EP 99122825 A EP99122825 A EP 99122825A EP 1032009 B1 EP1032009 B1 EP 1032009B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
current
current path
contact
gas blast
blast switch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Revoked
Application number
EP19990122825
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1032009A2 (de
EP1032009A3 (de
Inventor
Viktor Dipl.Ing. Bierich
Jürgen Dipl.Ing. Faber
Andreas Dipl.-Ing. Schiemann
Achim Dipl.-Ing. Stelter
Dieter Dipl.-Ing. Vondereck
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GE Grid GmbH
Original Assignee
Areva Energietechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=7898611&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP1032009(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Areva Energietechnik GmbH filed Critical Areva Energietechnik GmbH
Publication of EP1032009A2 publication Critical patent/EP1032009A2/de
Publication of EP1032009A3 publication Critical patent/EP1032009A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1032009B1 publication Critical patent/EP1032009B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Revoked legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/88—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts
    • H01H33/90—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism
    • H01H33/904—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism characterised by the transmission between operating mechanism and piston or movable contact
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H2033/028—Details the cooperating contacts being both actuated simultaneously in opposite directions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/16—Impedances connected with contacts

Definitions

  • the invention relates to a compressed gas switch, as it is known for example from German Patent DE 196 31 323 C1.
  • the gas blast switch for interrupting large currents is described, which has an existing two contact pieces break point.
  • Each of the two contact pieces is electrically connected via spring contacts with a power supply, which are accessible from the outside via fittings, and where the current to be switched is supplied.
  • the two contact pieces are coupled together via a transmission device such that they can be moved in opposite directions to each other by a single drive in the longitudinal direction.
  • the transmission device has a lever on which two rods are pivotally supported. The first of the two rods is connected to an insulating nozzle, which is held on the first of the two contact pieces.
  • the other second rod is attached to a contact unit body electrically connected to the second contact piece.
  • the bell crank is pivotable about an axis of rotation, which in turn is mounted within the gas pressure switch and electrically connected to the associated to the second contact piece second connector. This results in the main current path, which extends from the second contact piece via the spring contact and the power supply to the second connector, a parallel current path, which leads from the second contact piece via the contact unit body, the second rod, the lever and the rotation axis to the second connector.
  • the object of the invention is to provide a gas pressure switch, in which without major effort damage to mechanical parts of the parallel flow path is prevented.
  • the invention is based on the finding that, on the one hand, mechanical components of the parallel-current path can be damaged by a large current, but on the other hand, it is not necessary to completely interrupt the current in the parallel-current path. Instead, it has been recognized in the invention that it is sufficient if at least no large current flows over the parallel current path. This is achieved according to the invention by a current-reducing component in the parallel-current path. By the on this reduced current will not damage mechanical components in the parallel current path.
  • such a current-reducing component can be, for example, an ohmic or an inductive resistor or the like.
  • a resistor can be realized with substantially less effort than the isolation point for the complete interruption of the parallel-current path in the German patent DE 197 38 697 C1.
  • the current-reducing component consists of a ferromagnetic material.
  • the ferromagnetic material of the current-reducing component has the consequence that a current flowing through this component is displaced to the outside.
  • the AC resistance of this component is a multiple of the DC resistance. This increase in AC resistance due to current displacement reduces the current in the parallel current path. Thus, no large current flows through the current-reducing component. Thus, the risk of damage to mechanical parts in the parallel current path - as mentioned - no longer exists.
  • the components of the parallel-current path can be made of materials as hitherto, which have high strength and high stability.
  • the compressed gas switch according to the invention thus has in comparison to the German patent DE 196 31 323 C1 essentially the same mechanical properties. From the use of the current-reducing component in the parallel current path thus arises in so far no disadvantage.
  • the transfer device can be any type of coupling of the two contact pieces, ie also a transfer device, as described in German Patent DE 197 38 697 C1 or in European Patent Application EP 313 813 A1 is described.
  • the ferromagnetic material has a relative permeability constant which is very high compared to one.
  • the current-reducing component consists of iron or nickel or cobalt or a mixture thereof.
  • This AC resistance causes - as mentioned - a reduction of the current in the parallel current path.
  • the compressed gas switch is provided to interrupt a certain maximum current, so that the current can be limited via the parallel current path to a desired maximum safe value at which a damage to components of the parallel current path is not to be feared.
  • the invention not only in connection with a Transfer device can be applied.
  • the invention can be used wherever a gas flow in a parallel flow path would cause a large current to damage mechanical parts. According to the invention this large current is reduced by a current-reducing component in the Parellelstrompfad.
  • the current-reducing component does not necessarily have to be a component made of ferromagnetic material.
  • any component can be used which is suitable for reducing or limiting the current.
  • FIGURE of the drawing shows a schematic sectional view of an embodiment of a compressed gas switch according to the invention in the off position.
  • the gas pressure switch shown in the single figure of the drawing is filled with insulating glass, such as SF6 and laterally surrounded by a tubular insulator 1.
  • insulating glass such as SF6
  • tubular insulator 1 With regard to the switch type, it is an outdoor switch.
  • the compressed gas switch has two counter-displaceable along its central axis M slidable contacts 2 and 3, which form a point of interruption.
  • the second contact piece 2 is a contact pin and attached to the bottom of a cup-shaped contact unit body 4.
  • the contact unit body 4 surrounds the contact piece 2 and the center axis M of the gas pressure switch coaxially and has with its opening toward the point of interruption, downwards.
  • the contact unit body 4 projects telescopically into a tubular part of a power supply 5 (for the contact piece 2) which is open in the direction of the point of interruption and can be moved out of it.
  • the power supply 5 surrounds, also coaxially the center axis M of the gas pressure switch.
  • a reversing lever 6 is arranged above the contact unit body 4, the axis of rotation 17 intersects the longitudinal axis of the gas pressure switch at a right angle.
  • the axis of rotation 17 is fastened in particular to the power supply 5 within the compressed gas switch and is thus electrically connected to the power supply 5.
  • the lever 6 has two lever arms, at the outer ends of each rotatable a rod 7, 8 is mounted. Both rods 7, 8 protrude downwards.
  • the first rod 7 is rotatably mounted at its lower end in the upper end portion of a Isolierstoffdüse 9.
  • the insulating nozzle 9 laterally surrounds the mutually facing ends of the first contact piece 3 and the second contact piece 2.
  • the Isolierstoffdüse 9 is attached to the upper end of a hollow cylindrical metal contact body 10 which coaxially encloses both the center axis M of the gas pressure switch and partly the contact piece 3.
  • this contact piece 3 is a tulip contact, which touches the contact piece 2 at its end portion on the circumference in the on state of the gas pressure switch.
  • the contact piece 3 is attached to the bottom of the contact body 10 and electrically connected to it.
  • the compressed gas switch works according to the pressure chamber principle.
  • the interior of the contact body 10 is closed at the end remote from the point of interruption by a bottom.
  • the interior of the contact body 10 serves as a pressure chamber 19.
  • In this pressure chamber 19 penetrates at a switch-off first of the arc heated insulating gas.
  • the gas pressure in the switching path decreases and the insulating gas temporarily stored in the pressure chamber 19 flows through a constriction in the insulating nozzle 9 into the area of the switching path and inflates the arc.
  • the blowing out of the arc is produced by means of a compression device consisting of the fixed part of the power supply line 14 and a movable piston 21, which is at the same time the bottom of the pressure chamber 19.
  • the movable piston 21 and the cylinder surround a compression space 20.
  • the extinguishing gas flows during the blowing of the arc from the compression chamber 20 via check valves 23 to the pressure chamber 19 and from there to the insulating nozzle 9.
  • Pressure relief valves 24 limit the pressure in the compression chamber 20 and thus relieve the drive 11th
  • Check valves 25 release the gas flows into the compression space 20 when switched on.
  • a vertically in the drive rod 12 is moved upwards during a switch-on process and during a switch-off operation downwards.
  • the drive rod 12 continues in the direction of the point of interruption in a remindblasrohr 26.
  • the drive rod 12 is coaxially surrounded by a tubular insulator 13. At the top, the insulator 13 is adjoined by the end of a current supply 14 for the tulip contact piece.
  • the power supply 14 coaxially surrounds the central axis M of the gas pressure switch and is tubular, with its lower end is guided dish-shaped horizontally to the outside. There are the external area of the gas pressure switch electrical connection options available, in particular a connector for the supplied power. Inside, an opening for the drive rod 12 is present in the plate-shaped end of the power supply 14. This opening coincides with the internal cross-sectional area of the tubular part of the power supply 14.
  • the insulator 1 On the plate-shaped end of this power supply 14, the insulator 1 is mounted. The transitions from the insulator 1 and the insulator 13 to the plate-shaped end of the power supply 14 are each made gas-tight.
  • the contact body 10 can be telescoped in switching operations in the power supply 14 and move out of her.
  • spring contacts 18, which are attached to the upper edge of the power supply 14 there is a conductive contact between the power supply 14 and the contact body 10 with the contact piece in each switch position.
  • the contact body 10 is attached to the insulating material 9.
  • the Isolierstoffdüse 9 has at its end facing away from the contact piece 3 a plate-shaped power transmission element 15 made of metal, which extends from the insulating material 9 radially to the inner wall of the cup-shaped contact unit body 4.
  • the inner wall of the contact unit body 4 is a sliding connection with one or more rings made of PTFE. In this way, the insulating material 9 is guided with the rotatably mounted rod 7.
  • the other moves to the lever 6 mounted second rod 8. It is attached at its lower end via a hinge at the bottom of the contact unit body 4 and that at the point of interruption away from the side.
  • the contact unit body 4 is guided through the tubular part of the power supply 5. As a result, provision is also made for a rectilinear guidance of the force transmission element 15, which in turn is slidably mounted within the contact unit body 4.
  • Spring contacts 22 on the inner wall of the power supply 5 provide a conductive contact between the power supply 5 and the outer wall of the (metal) contact unit body. 4
  • the power supply 5 goes over the top into a lid which seals the insulator 1 gas-tight upwards and on the outside electrical connection options or fittings are available.
  • the drive rod 12 is moved upwards with the blow-back tube 26 and the contact body 10.
  • the contact unit body 4 shifts downwards.
  • the contact pieces 2 and 3 Upon reaching a certain stroke, first the contact pieces 2 and 3 come into contact with each other.
  • the rated current contacts 16, which are fastened in the lower region of the contact unit body 4 come into contact with the outer wall of the contact body 10 and allow current to flow via the upper power supply 5, the contact body 10 and the lower one Power supply 14. Also in the closed position, the (rated) current flows through the mentioned elements.
  • the main current path extends from the contact piece 2 via the contact unit body 4, the spring contacts 22 and the power supply 5 to the cover of the power supply 5, which constitutes a connection piece for the supply of the current.
  • the parallel current path extends from the contact piece 2 via the contact unit body 4, the second rod 8, the associated lever arm, the reversing lever 6, the rotation axis 17 and the power supply 5 to the above-mentioned, a connecting piece performing cover of the power supply. 5
  • the second rod 8 is made of a ferromagnetic material. This is done in the second rod 8, a displacement of the flow to the outside. Due to this current displacement, the AC resistance is a multiple of the DC resistance. Thus, the second rod 8 is a current-reducing component in the parallel-current path.
  • the AC resistance of the second rod 8 is dependent on the relative permeability constants of the ferromagnetic material used. This constant should be as large as possible compared to one. This can be achieved, for example, by the use of iron, nickel or cobalt or mixtures thereof as material for the second rod 8. In this way, any desired AC resistance can be adjusted via the choice of the material used or their mixture.

Landscapes

  • Circuit Breakers (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Switches Operated By Changes In Physical Conditions (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Druckgasschalter, wie er beispielsweise aus der deutschen Patentschrift DE 196 31 323 C1 bekannt ist.
  • Dort ist ein Druckgasschalter zur Unterbrechung großer Ströme beschrieben, der eine aus zwei Kontaktstücken bestehende Unterbrechungsstelle aufweist. Jedes der beiden Kontaktstücke ist über Federkontakte elektrisch mit einer Stromzuführung verbunden, die von außen über Anschlußstücke zugänglich sind, und denen der zu schaltende Strom zugeführt ist. Die beiden Kontaktstücke sind über eine Übertragungsvorrichtung derart miteinander gekoppelt, daß sie von einem einzigen Antrieb in Längsrichtung gegenläufig zueinander verschoben werden können. Die Übertragungsvorrichtung weist einen Umlenkhebel auf, an dem zwei Stangen schwenkbar gehalten sind. Die erste der beiden Stangen ist mit einer Isolierstoffdüse verbunden, die an dem ersten der beiden Kontaktstücke gehalten ist. Die andere zweite Stange ist an einem Kontakteinheitskörper angebracht, der elektrisch mit dem zweiten Kontaktstück verbunden ist. Der Umlenkhebel ist um eine Drehachse schwenkbar, die ihrerseits innerhalb des Druckgasschalters befestigt und elektrisch mit dem zu dem zweiten Kontaktstück zugehörigen zweiten Anschlußstück verbunden ist. Damit entsteht zu dem Hauptstrompfad, der von dem zweiten Kontaktstück über den Federkontakt und die Stromzuführung zu dem zweiten Anschlußstück verläuft, ein Parallelstrompfad, der von dem zweiten Kontaktstück über den Kontakteinheitskörper, die zweite Stange, den Umlenkhebel und die Drehachse zu dem zweiten Anschlußstück führt.
  • Aus der europäischen Patentanmeldung EP 313 813 A1 ist ein Druckgasschalter bekannt, bei dem als Übertragungsvorrichtung ein Zahnstangengetriebe vorgesehen ist.
  • Es besteht die Möglichkeit, daß bewegte Bauteile der Übertragungsvorrichtung, beispielsweise die Lager der zweiten Stange oder des Umlenkhebels bei dem Druckgasschalter der deutschen Patentschrift DE 196 31 323 C1 durch einen Stromfluß über den Parallelstrompfad geschädigt werden.
  • Aus der deutschen Patentschrift DE 197 38 697 C1 ist ein Hochspannungsleistungsschalter bekannt, bei dem ein entsprechender Parallelstrompfad über ein Hilfsgetriebe durch eine Isolierstelle unterbrochen ist. Damit wird erreicht, daß ein Stromfluß außerhalb des Hauptstrompfads vollständig verhindert wird, so daß keine Beschädigungen von mechanischen Teilen durch einen solchen Stromfluß möglich sind. Der für die Unterbrechung des Parallelstrompfads erforderliche konstruktive und bauteilmäßige Aufwand ist jedoch beträchtlich. Ebenfalls ist die Lebensdauer einer derartigen Unterbrechung begrenzt, da die isolierende Eigenschaft der Isolierstelle durch Abrieb oder dergleichen mit der Zeit verloren geht.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Druckgasschalter zu schaffen, bei dem ohne einen größeren Aufwand eine Schädigung von mechanischen Teilen des Parallelstrompfads verhindert wird.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Druckgasschalter mit den folgenden Merkmalen gelöst:
    • der Druckgasschalter weist eine Unterbrechungsstelle auf,
    • die Unterbrechungsstelle weist zwei Kontaktstücke auf,
    • von jedem der beiden Kontaktstücke verläuft ein Hauptstrompfad zu einem Anschlußstück,
    • zu einem der beiden Hauptstrompfade ist ein Parallelstrompfad vorhanden,
    • in dem Parallelstrompfad ist ein stromminderndes Bauteil enthalten.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß einerseits mechanische Bauteile des Parallelstrompfads durch einen großen Strom geschädigt werden können, daß es aber andererseits nicht erforderlich ist, den Strom in dem Parallelstrompfad vollständig zu unterbrechen. Statt dessen wurde bei der Erfindung erkannt, daß es ausreichend ist, wenn über den Parallelstrompfad zumindest kein großer Strom fließt. Dies wird erfindungsgemäß durch ein stromminderndes Bauteil in dem Parallelstrompfad erreicht. Durch den auf diese Weise reduzierten Strom werden mechanische Bauteile in dem Parallelstrompfad nicht geschädigt.
  • Im Unterschied zu der deutschen Patentschrift DE 196 31 323 C1 ist damit bei dem erfindungsgemäßen Druckgasschalter in dem Parallelstrompfad das strommindernde Bauteil enthalten. Im Unterschied zu der deutschen Patentschrift DE 197 38 697 C1 ist der Parallelstrompfad bei dem erfindungsgemäßen Druckgasschalter nicht vollständig unterbrochen. Dies hat wie erwähnt zur Folge, daß ein gewisser Strom über den Parallelstrompfad fließt, der jedoch zu keiner Beschädigung von Bauteilen führt.
  • Bei einem derartigen strommindernden Bauteil kann es sich im einfachsten Fall beispielsweise um einen ohmschen oder einen induktiven Widerstand oder dergleichen handeln. Ein derartiger Widerstand kann mit wesentlich weniger Aufwand realisiert werden als die Isolierstelle zur vollständigen Unterbrechung des Parallelstrompfads bei der deutschen Patentschrift DE 197 38 697 C1.
  • Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht das strommindernde Bauteil aus einem ferromagnetischen Material.
  • Das ferromagnetische Material des strommindernden Bauteils hat zur Folge, daß ein durch dieses Bauteil fließender Strom nach außen verdrängt wird. Damit beträgt der Wechselstromwiderstand dieses Bauteils ein Mehrfaches des Gleichstromwiderstands. Durch diese Erhöhung des Wechselstromwiderstands infolge der Stromverdrängung wird der Strom in dem Parallelstrompfad vermindert. Es fließt somit kein großer Strom mehr über das strommindernde Bauteil. Damit ist die Gefahr einer Beschädigung von mechanischen Teilen in dem Parallelstrompfad - wie erwähnt - nicht mehr vorhanden.
  • Gleichzeitig können jedoch die Bauteile des Parallelstrompfads wie bisher aus Materialien hergestellt werden, die eine hohe Festigkeit und eine große Stabilität aufweisen. Der erfindungsgemäße Druckgasschalter weist damit im Vergleich zu der deutschen Patentschrift DE 196 31 323 C1 im wesentlichen dieselben mechanischen Eigenschaften auf. Aus der Verwendung des strommindernden Bauteils in dem Parallelstrompfad entsteht somit insoweit keinerlei Nachteil.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Druckgasschalter die folgenden weiteren Merkmale auf:
    • die beiden Kontaktstücke sind über eine Übertragungsvorrichtung miteinander gekoppelt,
    • der Parallelstrompfad verläuft zumindest teilweise über die Übertragungsvorrichtung,
    • ein Bauteil der Übertragungsvorrichtung besteht aus dem ferromagnetischen Material.
  • Ausdrücklich wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß es sich bei der Übertragungsvorrichtung um jegliche Art der Kopplung der beiden Kontaktstücke handeln kann, also auch um eine Übertragungsvorrichtung, wie sie in der deutschen Patentschrift DE 197 38 697 C1 oder in der Europäischen Patentanmeldung EP 313 813 A1 beschrieben ist.
  • Erfindungsgemäß ist es bei der Verwendung einer derartigen Übertragungsvorrichtung dann ausreichend, wenn eines der Bauteile dieser Übertragungsvorrichtung als stromminderndes Bauteil ausgebildet ist.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Druckgasschalter die folgenden weiteren Merkmale auf:
    • die Übertragungsvorrichtung ist mit einem zwei Hebelarme aufweisenden Umlenkhebel versehen,
    • einer der beiden Hebelarme ist mit einer Isololierstoffdüse verbunden,
    • der andere Hebelarm ist über eine Stange elektrisch mit einem der beiden Kontaktstücke verbunden,
    • der Parallelstrompfad verläuft von diesem Kontaktstück über die Stange, den anderen Hebelarm und den Umlenkhebel zu dem Anschlußstück,
    • die Stange besteht aus dem ferromagnetischen Material.
  • Der Vorteil dieser Weiterbildung besteht unter anderem darin, daß einzig durch die Verwendung eines ferromagnetischen Materials für die Stange die Erfindung realisiert wird. Ausgehend von dem Druckgasschalter der deutschen Patentschrift DE 196 31 323 C1 muß damit keinerlei Änderung der Konstruktion zur Realisierung der Erfindung vorgenommen werden. Trotzdem wird durch die ferromagnetischen Stange erreicht, daß z.B. die Lager der zweiten Stange oder des Umlenkhebels aufgrund großer Ströme nicht geschädigt werden.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn das ferromagnetische Material eine relative Permeabilitätskonstante aufweist, die gegenüber Eins sehr groß ist.
  • Des weiteren ist es besonders vorteilhaft, wenn das strommindernde Bauteil aus Eisen oder Nickel oder Kobald oder einer Mischung davon besteht.
  • Durch diese Merkmale ist es möglich, den Wechselstromwiderstand des strommindernden Bauteils zu beeinflussen. Es kann damit durch eine entsprechende Wahl des Materials und/oder dessen relativer Permeabilitätskonstanten ein erwünschter Wechselstromwiderstand eingestellt werden.
  • Dieser Wechselstromwiderstand bewirkt - wie erwähnt - eine Verminderung des Stroms in dem Parallelstrompfad. Unter der Voraussetzung, daß der Druckgasschalter zur Unterbrechung eines bestimmten maximalen Stroms vorgesehen ist, kann damit auch der Strom über den Parallelstrompfad auf einen erwünschten maximalen ungefährlichen Wert begrenzt werden, bei dem ein Schädigung von Bauteilen des Parallelstrompfads nicht zu befürchten ist.
  • Ausdrücklich wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht nur im Zusammenhang mit einer Übertragungsvorrichtung angewendet werden kann. Die Erfindung kann überall dort zum Einsatz kommen, wo bei einem Druckgasschalter in einem Parallelstrompfad ein großer Strom zu Beschädigungen von mechanischen Teilen führen würde. Erfindungsgemäß wird dieser große Strom durch ein stromminderndes Bauteil in dem Parellelstrompfad vermindert.
  • Auch im Hinblick auf das strommindernde Bauteil wird an dieser Stelle ausdrücklich darauf hingewiesen, daß es sich dabei nicht zwingend um ein Bauteil aus ferromagnetischem Material handeln muß. Hier kann jedes Bauteil verwendet werden, das dazu geeignet ist, den Strom zu vermindern oder zu begrenzen.
  • Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.
  • Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Druckgasschalters in der ausgeschalteten Stellung.
  • Die einzige Figur der Zeichnung stimmt mit der Figur 1 der deutschen Patentschrift DE 196 31 323 C1 überein.
  • Der in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellte Druckgasschalter ist mit Isolierglas, beispielsweise SF6 gefüllt und seitlich von einem rohrförmigen Isolator 1 umgeben. Bezüglich des Schaltertyps handelt es sich um einen Freiluftschalter.
  • Der Druckgasschalter weist zwei gegenläufig entlang seiner Mittelachse M verschiebbare Kontaktstücke 2 und 3 auf, die eine Unterbrechungsstelle bilden. Das zweite Kontaktstück 2 ist ein Kontaktstift und am Boden eines topfförmigen Kontakteinheitskörpers 4 angebracht.
  • Der Kontakteinheitskörper 4 umgibt das Kontaktstück 2 und die Mittelachse M des Druckgasschalters koaxial und weist mit seiner Öffnung in Richtung der Unterbrechungsstelle, und zwar nach unten.
  • Der Kontakteinheitskörper 4 ragt teleskopartig in einen rohrförmigen, in Richtung der Unterbrechungsstelle offenen Teil einer Stromzuführung 5 (für das Kontaktstück 2) hinein und ist aus ihr heraus bewegbar. Die Stromzuführung 5 umgibt, ebenfalls koaxial die Mittelachse M des Druckgasschalters.
  • Innerhalb dieser Stromzuführung 5 ist oberhalb des Kontakteinheitskörpers 4 ein Umlenkhebel 6 angeordnet, dessen Drehachse 17 die Längsachse des Druckgasschalters in einem rechten Winkel schneidet. Die Drehachse 17 ist innerhalb des Druckgasschalters insbesondere an der Stromzuführung 5 befestigt und ist damit elektrisch mit der Stromzuführung 5 verbunden.
  • Der Umlenkhebel 6 weist zwei Hebelarme auf, an deren äußeren Enden jeweils drehbar eine Stange 7, 8 angebracht ist. Beide Stangen 7, 8 ragen nach unten. Die erste Stange 7 ist an ihrem unteren Ende drehbar im oberen Endbereich einer Isolierstoffdüse 9 befestigt. Die Isolierstoffdüse 9 umgibt seitlich die einander zugewandten Enden des ersten Kontaktstücks 3 und des zweiten Kontaktstücks 2.
  • Die Isolierstoffdüse 9 ist am oberen Abschluß eines hohlzylinderförmigen metallenen Kontaktkörpers 10 befestigt, welcher koaxial sowohl die Mittelachse M des Druckgasschalters als auch zum Teil das Kontaktstück 3 umschließt.
  • Bei diesem Kontaktstück 3 handelt es sich um einen Tulpenkontakt, der im Einschaltzustand des Druckgasschalters das Kontaktstück 2 an seinem Endbereich am Umfang berührt.
  • Das Kontaktstück 3 ist am Boden des Kontaktkörpers 10 befestigt und mit ihm elektrisch leitend verbunden.
  • Zwischen dem Kontaktstück 3 und der Isolierstoffdüse 9 ist ein kleiner Spalt vorhanden, der eine Verbindung zwischen dem Bereich zwischen den Kontaktstücken 2 und 3 (Schaltstrecke) einerseits und dem Inneren des Kontaktkörpers 10 andererseits herstellt.
  • Der Druckgasschalter arbeitet nach dem Druckkammerprinzip. Der Innenraum des Kontaktkörpers 10 ist an dem der Unterbrechungsstelle abgewandten Ende durch einen Boden verschlossen. Der Innenraum des Kontaktkörpers 10 dient hierbei als Druckkammer 19. In diese Druckkammer 19 dringt bei einem Ausschaltvorgang zunächst vom Lichtbogen erhitztes Isoliergas ein. In der Nähe des Stromnulldurchgangs nimmt der Gasdruck in der Schaltstrecke ab, und es strömt das in der Druckkammer 19 zwischengespeicherte Isoliergas durch eine in der Isolierstoffdüse 9 befindliche Engstelle in den Bereich der Schaltstrecke und bebläst den Lichtbogen.
  • Bei kleinen Ausschaltströmen wird die Beblasung des Lichtbogens mittels einer Kompressionseinrichtung erzeugt, die aus dem als feststehender Zylinder ausgebildeten vorderen Teil der Stromzuführung 14 und einem beweglichen Kolben 21 besteht, der zugleich der Boden der Druckkammer 19 ist. Der bewegliche Kolben 21 und der Zylinder umschließen einen Kompressionsraum 20.
  • Das Löschgas strömt bei der Beblasung des Lichtbogens von dem Kompressionsraum 20 über Rückschlagventile 23 zur Druckkammer 19 und von dort zur Isolierstoffdüse 9. Überdruckventile 24 begrenzen den Druck in dem Kompressionsraum 20 und entlasten damit den Antrieb 11.
  • Rückschlagventile 25 geben bei der Einschaltung die Gasströme in den Kompressionsraum 20 frei.
  • Mittels eines Antriebs 11, der im unteren Teil des Druckgasschalters angeordnet ist, wird eine senkrecht in der Mittelachse M des Druckgasschalters angeordnete Antriebsstange 12 während eines Einschaltvorgangs nach oben und während eines Ausschaltvorgangs nach unten bewegt. Die Antriebsstange 12 setzt sich in Richtung der Unterbrechungsstelle in einem Rückblasrohr 26 fort. Die Antriebsstange 12 ist koaxial von einem rohrförmigen Isolator 13 umgeben. Oben schließt sich an den Isolator 13 das Ende einer Stromzuführung 14 für das Tulpenkontaktstück an.
  • Die Stromzuführung 14 umgibt koaxial die Mittelachse M des Druckgasschalters und ist rohrförmig ausgebildet, wobei ihr unteres Ende tellerförmig waagerecht nach außen geführt ist. Dort sind zum Außenbereich des Druckgasschalters elektrische Anschlußmöglichkeiten vorhanden, insbesondere ein Anschlußstück für den zuzuführenden Strom. Innen ist in dem tellerförmigen Ende der Stromzuführung 14 eine Öffnung für die Antriebsstange 12 vorhanden. Diese Öffnung stimmt mit der inneren Querschnittsfläche des rohrförmigen Teils der Stromzuführung 14 überein.
  • Auf dem tellerförmigen Ende dieser Stromzuführung 14 ist der Isolator 1 angebracht. Die Übergänge vom Isolator 1 und vom Isolator 13 zum tellerförmigen Ende der Stromzuführung 14 sind jeweils gasdicht ausgeführt.
  • Der Kontaktkörper 10 läßt sich bei Schaltvorgängen teleskopartig in die Stromzuführung 14 hinein- und aus ihr herausbewegen. Über Federkontakte 18, die am oberen Rand der Stromzuführung 14 angebracht sind, besteht in jeder Schalterstellung ein leitender Kontakt zwischen der Stromzuführung 14 und dem Kontaktkörper 10 mit dem Kontaktstück 3.
  • An dem dem Antrieb 11 abgewandten Ende der Antriebsstange 12 ist der Kontaktkörper 10 mit der Isolierstoffdüse 9 befestigt. Die Isolierstoffdüse 9 weist an ihrem von dem Kontaktstück 3 abgewandten Ende ein tellerförmiges Kraftübertragungselement 15 aus Metall auf, das sich von der Isolierstoffdüse 9 radial bis zur Innenwand des topfförmigen Kontakteinheitskörpers 4 erstreckt. Dabei besteht zur Innenwand des Kontakteinheitskörpers 4 eine gleitende Verbindung mit einem oder mehreren Ringen aus PTFE. Auf diese Weise wird die Isolierstoffdüse 9 mit der daran drehbar angebrachten Stange 7 geführt.
  • Gleichzeitig mit der ersten Stange 7 bewegt sich die andere an dem Umlenkhebel 6 angebrachte zweite Stange 8. Sie ist mit ihrem unteren Ende über ein Drehgelenk am Boden des Kontakteinheitskörpers 4 befestigt und zwar an der der Unterbrechungsstelle abgewandten Seite.
  • Der Kontakteinheitskörper 4 wird durch den rohrförmigen Teil der Stromzuführung 5 geführt. Dadurch ist auch für eine geradlinige Führung des Kraftübertragungselements 15 gesorgt das wiederum innerhalb des Kontakteinheitskörpers 4 gleitend gelagert ist. Federkontakte 22 an der Innenwandung der Stromzuführung 5 sorgen für einen leitenden Kontakt zwischen der Stromzuführung 5 und der Außenwandung des (metallenen) Kontakteinheitskörper 4.
  • Die Stromzuführung 5 geht oben über in einen Deckel, der den Isolator 1 nach oben gasdicht abschließt und an dem außen elektrische Anschlußmöglichkeiten bzw.Anschlußstücke vorhanden sind.
  • Während eines Einschaltvorgangs wird die Antriebsstange 12 mit dem Rückblasrohr 26 und dem Kontaktkörper 10 nach oben bewegt Dabei verschiebt sich der Kontakteinheitskörper 4 nach unten.
  • Bei Erreichen eines bestimmten Hubes kommen zunächst die Kontaktstücke 2 und 3 miteinander in Berührung. Im Verlauf der weiteren Einschaltbewegung kommen die Nennstromkontakte 16, die im unteren Bereich des Kontakteinheitskörpers 4 befestigt sind, mit der Außenwand des Kontaktkörpers 10 in Berührung und ermöglichen einen Stromfluß über die obere Stromzuführung 5, den Kontaktkörper 10 und die untere Stromzuführung 14. Auch in der Einschaltstellung fließt der (Nenn-)Strom über die genannten Elemente.
  • Bei einem Ausschaltvorgang löst sich zunächst die elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktkörper 10 und den Nennstromkontakten 16. Der Strom kommutiert dann auf die Kontaktstücke 2 und 3.
  • Im weiteren Verlauf der Ausschaltbewegung trennen sich auch diese Kontaktstücke 2 und 3, und es bildet sich zwischen ihnen ein Lichtbogen aus, der unter anderem durch die beschriebene Beblasung mit Löschgas gelöscht wird.
  • Bei dem Einschaltvorgang, im eingeschalteten Zustand, wie auch bei dem Ausschaltvorgang ist bei dem beschriebenen Druckgasschalter im Hinblick auf das Kontaktstück 2 ein Hauptstrompfad und ein Parallelstrompfad vorhanden. Der Hauptstrompfad verläuft von dem Kontaktstück 2 über den Kontakteinheitskörper 4, die Federkontakte 22 und die Stromzuführung 5 zu dem Deckel der Stromzuführung 5, der ein Anschlußstück für die Zuführung des Stroms darstellt. Der Parallelstrompfad verläuft von dem Kontaktstück 2 über den Kontakteinheitskörper 4, die zweite Stange 8, den zugehörigen Hebelarm, den Umlenkhebel 6, die Drehachse 17 und die Stromzuführung 5 zu dem vorstehend genannten, ein Anschlußstück darstellenden Deckel der Stromzuführung 5.
  • Die zweite Stange 8 ist aus einem ferromagnetischen Material hergestellt. Damit erfolgt in der zweiten Stange 8 eine Verdrängung des Stroms nach außen. Durch diese Stromverdrängung beträgt der Wechselstromwiderstand ein Mehrfaches des Gleichstromwiderstands. Damit stellt die zweite Stange 8 ein stromminderndes Bauteil in dem Parallelstrompfad dar.
  • Der Wechselstromwiderstand der zweiten Stange 8 ist abhängig von der relativen Permeabilitätskonstanten des verwendeten ferromagnetischen Materials. Diese Konstante sollte möglichst groß gegenüber Eins sein. Dies kann beispielsweise durch die Verwendung von Eisen, Nickel oder Kobalt oder Mischungen davon als Material für die zweite Stange 8 erreicht werden. Auf diese Weise kann jeder erwünschte Wechselstromwiderstand über die Wahl des verwendeten Materials bzw. deren Mischung eingestellt werden.
  • In dem Parallelstrompfad fließt damit aufgrund der zweiten Stange 8 aus ferromagnetischem Material und des daraus resultierenden Wechselstromwiderstands kein großer Strom. Damit besteht keine Gefahr, daß aufgrund von großen Strömen z.B. die Lager des Umlenkhebels 6 oder der zweiten Stange 8 geschädigt werden.

Claims (6)

  1. Druckgasschalter mit folgenden Merkmalen:
    - der Druckgasschalter weist eine Unterbrechungsstelle auf,
    - die Unterbrechungsstelle weist zwei Kontaktstücke (2, 3) auf,
    - von jedem der beiden Kontaktstücke (2, 3) verläuft ein Hauptstrompfad (2, 4, 22, 5; 3, 10, 14) zu einem Anschlußstück (5, 14),
    - zu einem der beiden Hauptstrompfade (2, 4, 22, 5) ist ein Parallelstrompfad (2, 4, 8, 6, 17, 5) vorhanden,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    - in dem Parallelstrompfad (2, 4, 8, 6, 17, 5) ein stromminderndes Bauteil (8) enthalten ist.
  2. Druckgasschalter nach Anspruch 1 mit dem weiteren Merkmal:
    das strommindernde Bauteil (8) besteht aus einem ferromagnetischen Material.
  3. Druckgasschalter nach Anspruch 2 mit folgenden weiteren Merkmalen:
    - die beiden Kontaktstücke (2, 3) sind über eine Übertragungsvorrichtung miteinander gekoppelt,
    - der Parallelstrompfad verläuft zumindest teilweise über die Übertragungsvorrichtung,
    - ein Bauteil (8) der Übertragungsvorrichtung besteht aus dem ferromagnetischen Material.
  4. Druckgasschalter nach Anspruch 3 mit folgenden weiteren Merkmalen:
    - die Übertragungsvorrichtung ist mit einem zwei Hebelarme aufweisenden Umlenkhebel (6) versehen,
    - einer der beiden Hebelarme ist mit einer Isololierstoffdüse (9) verbunden,
    - der andere Hebelarm ist über eine Stange (8) elektrisch mit einem der beiden Kontaktstücke (2) verbunden,
    - der Parallelstrompfad verläuft von diesem Kontaktstück (2) über die Stange (8), den anderen Hebelarm und den Umlenkhebel (6) zu dem Anschlußstück,
    - die Stange (8) besteht aus dem ferromagnetischen Material.
  5. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 2 bis 4 mit dem weiteren Merkmal:
    - das ferromagnetische Material weist eine relative Permeabilitätskonstante auf, die gegenüber Eins sehr groß ist.
  6. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 2 bis 5 mit dem weiteren Merkmal:
    - das strommindernde Bauteil besteht aus Eisen oder Nickel oder Kobald oder einer Mischung davon.
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